煤層氣井排采中煤儲層穩(wěn)定性分析方法與應(yīng)用
——以鄭莊區(qū)塊為例

章 朋，孟 雅，劉超英，閆相賓，蔡利學(xué)，程 喆

(1. 中國石化石油勘探開發(fā)研究，北京 100083；2. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083)

我國煤層氣資源豐富，埋深2 000 m以淺的地質(zhì)資源量為30.05×10m，可采資源量為12.50×10m，是我國天然氣資源的重要保障。近年來，煤層氣開發(fā)快速推進(jìn)，開采深度不斷加大，但部分煤層氣井產(chǎn)量下降速率快，單井產(chǎn)量較低，不能持續(xù)穩(wěn)定高產(chǎn)。煤儲層穩(wěn)定性是影響煤層氣井抽采效率的關(guān)鍵因素。煤層氣井抽采過程中煤儲層原始應(yīng)力場發(fā)生調(diào)整，常導(dǎo)致儲層失穩(wěn)破壞，誘發(fā)煤粉堵塞等井下事故。因此，研究排采過程中煤儲層的穩(wěn)定性對高效合理開發(fā)煤層氣具有重要意義。

以往研究多假設(shè)油氣儲層總應(yīng)力狀態(tài)不變，抽采過程中儲層最大和最小有效主應(yīng)力同時(shí)增大，儲層穩(wěn)定性增強(qiáng)。近年來，隨著儲層地質(zhì)力學(xué)研究的不斷深入，越來越多的數(shù)據(jù)表明油氣抽采過程中儲層地應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化，并對儲層穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。最初的研究主要集中在常規(guī)油氣儲層。油氣抽采過程中，常規(guī)油氣儲層最小水平應(yīng)力隨孔隙流體壓力的降低按一定速率線性降低。應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化打破了油氣儲層原始應(yīng)力平衡，常常觸發(fā)地震活動(dòng)。

煤巖力學(xué)強(qiáng)度較低，甲烷解吸過程中產(chǎn)生基質(zhì)收縮效應(yīng)，因此其失穩(wěn)破壞規(guī)律不同于常規(guī)油氣儲層。煤儲層穩(wěn)定性的研究首先要分析排采中煤儲層應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。關(guān)于煤儲層應(yīng)力變化的研究最初體現(xiàn)在滲透率方面，應(yīng)力是影響滲透率的關(guān)鍵因素。1998年，PALMER和MANSOORI認(rèn)為煤儲層與常規(guī)油氣儲層相似，采用常規(guī)油氣的研究方法建立了煤儲層滲透率預(yù)測模型，該模型考慮了煤儲層應(yīng)力變化的影響。2012年，MITRA等在實(shí)驗(yàn)室采用單軸應(yīng)變模型，考慮應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化的影響，研究了排采過程中煤儲層滲透率動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果較為吻合。前人研究多聚焦于煤儲層滲透率，關(guān)于排采過程中煤儲層地應(yīng)力與穩(wěn)定性的研究少見。SAURABH和HARPALANI基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，初始排采階段煤巖發(fā)生線性彈性變形，煤巖滲透率變化不明顯；隨著排采的進(jìn)行，煤巖進(jìn)入擴(kuò)容階段，滲透率緩慢增加；最后煤巖發(fā)生破壞，滲透率跳躍式上升。相對于整個(gè)煤儲層，由于煤巖破壞過程中產(chǎn)生大量煤粉，部分煤粉隨孔隙流體運(yùn)移至周圍煤儲層孔隙中，阻塞滲流通道，煤儲層滲透率下降，對煤層氣井產(chǎn)能產(chǎn)生重要影響。這些成果為煤儲層穩(wěn)定性的研究奠定了基礎(chǔ)，但是從目前研究情況看，排采過程中煤儲層地應(yīng)力和穩(wěn)定性的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)缺乏，有關(guān)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也相對有限，從而導(dǎo)致煤儲層失穩(wěn)破壞規(guī)律不清，破壞機(jī)制不明。據(jù)此，筆者基于單軸應(yīng)變模型，考慮基質(zhì)收縮效應(yīng)，推導(dǎo)了排采過程中煤儲層地應(yīng)力動(dòng)態(tài)模型，揭示了地應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，建立了煤儲層穩(wěn)定性分析模型，討論了不同應(yīng)力機(jī)制下地應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化對煤儲層穩(wěn)定性的影響。最后，提出煤儲層穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)，以沁水盆地南部鄭莊區(qū)塊為例，對排采過程中其煤儲層穩(wěn)定性開展動(dòng)態(tài)評價(jià)，為合理排采制度的制定提供理論依據(jù)。

1 排采過程煤儲層應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化模型

假設(shè)煤儲層為各向同性的線彈性體，近水平延伸?；诰€彈性理論，排水過程中煤儲層水平應(yīng)變增量(Δ)和有效主應(yīng)力增量(Δ,Δ和Δ)滿足以下公式:

(1)

=-

(2)

式中，Δ為孔隙壓力的變化量，MPa；為彈性模量，GPa；為泊松比；為煤顆粒體積模量，GPa。

常規(guī)油氣儲層應(yīng)力及穩(wěn)定性研究過程中，SEGALL和FITZGERALD發(fā)現(xiàn)當(dāng)儲層水平方向的長度與垂向上的厚度之比大于10∶1時(shí)，可認(rèn)為抽采過程中儲層水平應(yīng)變不變?；谏鲜稣J(rèn)識，常規(guī)油氣儲層應(yīng)力和穩(wěn)定性研究多采用單軸應(yīng)變模型，并取得了較好的效果，其邊界條件為儲層水平應(yīng)變?yōu)?，垂向應(yīng)力不變，抽采過程中水平應(yīng)力發(fā)生變化。煤儲層往往延伸上千米，厚度多為幾米至十幾米，延伸長度與厚度之比遠(yuǎn)大于10∶1；煤層氣抽采過程中煤儲層內(nèi)部基質(zhì)和孔隙流體之間動(dòng)態(tài)調(diào)整，整體煤儲層水平邊界應(yīng)變保持不變，因此煤儲層地應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化研究也可采用單軸應(yīng)變模型。由單軸應(yīng)變模型可知(圖1)，排采過程中煤儲層地應(yīng)力滿足以下關(guān)系式：

(3)

因?yàn)?3(1-2)，其中為煤的體積模量。將式(2)，(3)代入式(1)，可得有效水平主應(yīng)力變化量與孔隙壓力變化量之比：

(4)

其中，為Biot系數(shù)，定義為

(5)

圖1 單軸應(yīng)變模型示意Fig.1 Unaxial strain model

因此，水平主應(yīng)力變化量與孔隙壓力變化量之比為

(6)

如果巖石膠結(jié)差，裂縫發(fā)育，近似取值1。煤儲層含大量的裂隙和孔隙，計(jì)算過程中可認(rèn)為≈1。

當(dāng)孔隙壓力低于臨界解吸壓力時(shí)，甲烷氣體從煤顆粒表面解吸，煤基質(zhì)收縮，產(chǎn)生額外的體積應(yīng)變，導(dǎo)致不同的應(yīng)力變化路徑。均質(zhì)、各向同性的熱彈性體介質(zhì)滿足：

(7)

式中，Δ為有效應(yīng)力變化量；下角,=,,;為剪切模量；為Lamé系數(shù)；Δ為線性應(yīng)變增量；為Kronecker符號；為體積熱膨脹系數(shù)；Δ為溫度變化。

采用Langmuir等溫吸附模型建立熱收縮與基質(zhì)收縮之間的關(guān)系，表達(dá)式為

Δ=Δ

(8)

式中，Δ為吸附作用引起的體積應(yīng)變。

為了定量表征煤層氣解吸作用引起的體積應(yīng)變，多種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗬^提出，其中LEVINE基于Langmuir等溫吸附提出的模型應(yīng)用最為廣泛，其表達(dá)式為

(9)

式中，為初始孔隙壓力，MPa；為最大體積應(yīng)變；為最大體積應(yīng)變的50%處對應(yīng)的孔隙壓力，MPa。

忽略解吸作用對煤儲層力學(xué)性質(zhì)的影響，彈性模量保持不變，結(jié)合式(7)～(9)，獲得排采過程中煤儲層3個(gè)主應(yīng)力變化量與孔隙壓力的關(guān)系式為

(10)

式中，Δ為體積應(yīng)變。

考慮單軸應(yīng)變邊界條件，將式(3)代入式(10)，可知解吸過程中煤儲層水平主應(yīng)力變量與孔隙壓力的關(guān)系式為

(11)

綜上可知，煤層氣排采過程中，水平主應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化模型為

(12)

式中，()為孔隙壓力變化引起的水平主應(yīng)力變化值，MPa；為臨界解吸壓力，MPa。

以鄭莊區(qū)塊6號井為例，分析了排除過程中煤儲層地應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，各參數(shù)取值見表1。

表1 鄭莊區(qū)塊6號井煤儲層應(yīng)力計(jì)算參數(shù)取值

假設(shè)排采中儲層孔隙壓力最低可降至0.1 MPa。由圖2可知，煤層氣井排水降壓階段(單相流階段)，水平主應(yīng)力在呈線性降低，最小水平有效主應(yīng)力呈線性增加，水平主應(yīng)力降幅和最小水平有效主應(yīng)力增幅小于孔隙壓力變化量；煤層氣井產(chǎn)氣階段，根據(jù)Langmuir曲線，隨孔隙壓力降低，解吸作用的增強(qiáng)；整個(gè)解吸過程中水平主應(yīng)力呈非線性降低，下降幅度大于排水階段，解吸作用越強(qiáng)，下降速率越快；最小水平有效主應(yīng)力在初始產(chǎn)氣階段，解吸解作用較弱時(shí)，呈非線性增加，增加幅度小于排水階段；穩(wěn)定產(chǎn)氣及衰減階段，解吸作用較強(qiáng)時(shí)，呈非線性降低(圖2(b))。

圖2 排采過程中煤儲層最小水平主應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Change rules of minimum horizontal principalstress during depletion

整個(gè)排采過程中，垂直主應(yīng)力不變，垂直有效主應(yīng)力不斷增加，增幅等于孔隙壓力變化量。

Δ=0

(13)

2 排采過程煤儲層穩(wěn)定性分析模型

2.1 排采過程煤儲層破壞準(zhǔn)則

假設(shè)煤儲層為完整的、各向同性的孔彈性介質(zhì)，服從摩爾-庫倫破壞準(zhǔn)則。排采過程中，應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到極限時(shí)，煤儲層形成一個(gè)破裂面，忽略中間主應(yīng)力影響，則破裂面上的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力為

=05(+)+05(-)cos 2

(14)

=05(-)sin 2

(15)

式中，為剪切應(yīng)力，MPa;為有效正應(yīng)力，MPa；為正應(yīng)力與破裂面之間的夾角；,分別為最大和最小有效主應(yīng)力，MPa。

實(shí)際應(yīng)用中，常采用線性摩爾-庫倫破壞包絡(luò)線來確定巖石的抗剪強(qiáng)度，表達(dá)式為

=+

(16)

(17)

式中，為黏聚力，MPa；為內(nèi)摩擦因數(shù)，=tan，為內(nèi)摩擦角；為單軸抗壓強(qiáng)度,MPa。

將式(14)，(15)，(17)代入式(16)得

(18)

將=-和=-代入式(18)得

(19)

假設(shè)3個(gè)主應(yīng)力初始大小分別為：，和，依據(jù)相對大小，按照安德森地應(yīng)力分類模式，可劃分為3種應(yīng)力狀態(tài)：當(dāng)>>時(shí)，為正斷層應(yīng)力機(jī)制；當(dāng)>>時(shí)，為逆斷層應(yīng)力機(jī)制；當(dāng)>>時(shí)，為走滑斷層應(yīng)力機(jī)制。結(jié)合煤儲層地應(yīng)力動(dòng)態(tài)演化模型，可知排采過程煤儲層在不同應(yīng)力狀態(tài)下破壞準(zhǔn)則分別為：

(1)當(dāng)>>時(shí)，排采中煤儲層破壞準(zhǔn)則為

(20)

(2)當(dāng)>>時(shí)，排采中煤儲層破壞準(zhǔn)則為

(21)

(3)當(dāng)>>時(shí)，排采中煤儲層破壞準(zhǔn)則為

(22)

2.2 排采過程煤儲層失穩(wěn)破壞規(guī)律

煤層氣排采過程中，不同應(yīng)力機(jī)制和排采階段煤儲層應(yīng)力變化路徑不同，失穩(wěn)規(guī)律具有差異性(圖3)。

圖3 不同應(yīng)力機(jī)制下排采中煤儲層應(yīng)力莫爾圓特點(diǎn)[3]Fig.3 Mohr circle diagrams with pressure during depletion in different stress regime[3]

2.2.1 正斷層應(yīng)力機(jī)制

2.2.2 走滑斷層應(yīng)力機(jī)制

2.2.3 逆斷層應(yīng)力機(jī)制

3 排采中煤儲層穩(wěn)定性評價(jià)分類

煤層氣井排采過程中，不同區(qū)域煤儲層穩(wěn)定性變化規(guī)律具有一定差異性，有些區(qū)域煤儲層可能處于極限狀態(tài)，易發(fā)生剪切破壞，有些區(qū)域應(yīng)力莫爾圓遠(yuǎn)離破壞包絡(luò)線，儲層十分穩(wěn)定，為此筆者建立了煤層氣井排采中煤儲層穩(wěn)定性評價(jià)參數(shù)。首先，根據(jù)摩爾-庫倫準(zhǔn)則求得煤儲層峰值強(qiáng)度：

(23)

式中，為煤巖峰值強(qiáng)度，即煤儲層在最小主應(yīng)力作用下能承擔(dān)的最大主應(yīng)力，MPa；為煤儲層最小主應(yīng)力，MPa。

計(jì)算煤巖峰值強(qiáng)度與煤巖現(xiàn)今最大主應(yīng)力的差值()，如圖4所示。

=-

(24)

式中，為煤儲層最大主應(yīng)力，MPa。

做作為評定煤層氣井排采中煤儲層穩(wěn)定性指標(biāo)，越小，說明儲層現(xiàn)今最大主應(yīng)力接近煤巖破壞的峰值強(qiáng)度，穩(wěn)定性越差，易發(fā)生剪切破壞，反之亦然。

圖4 儲層穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)(H)示意Fig.4 Sketch map of evaluation index (H)

正斷層應(yīng)力機(jī)制下，結(jié)合式(20)和式(24)，可知表達(dá)式為

(25)

走滑斷層應(yīng)力機(jī)制下，由式(21)和式(24)可知表達(dá)式為

(26)

逆斷層應(yīng)力機(jī)制下，由式(23)和式(24)可知表達(dá)式為

(27)

按照以上評價(jià)思路，參照鄭莊區(qū)塊各井值，將其劃分為3個(gè)等級：Ⅰ類區(qū)，>40 MPa，儲層穩(wěn)定好；Ⅱ類區(qū)，=20～40 MPa，儲層穩(wěn)定性中等；Ⅲ類區(qū)，=0～20 MPa，儲層穩(wěn)定性差。

4 鄭莊區(qū)塊排采中煤儲層穩(wěn)定性評價(jià)

4.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西沁水盆地西南部鄭莊區(qū)塊，地處山西省中南部，地面海拔600～1 000 m(圖5)。研究區(qū)自晚古生代以來，地層發(fā)育較為連續(xù)，沉積多套地層，其中石炭系太原組15號煤層和二疊系山西組3號煤層為區(qū)內(nèi)主要煤儲層，埋藏深度介于351.3～1 268.8 m。3號煤儲層較厚，介于4.7～6.8 m，平均為5.41 m；15號煤儲層相對較薄，為2.27～5.60 m，平均3.72 m。煤儲層產(chǎn)狀平緩，地層傾角較小，平均約為6°?；谘芯繀^(qū)130余口測試井?dāng)?shù)據(jù)可知，鄭莊區(qū)塊煤巖力學(xué)強(qiáng)度低，彈性模量、泊松比、單軸抗壓強(qiáng)度分別介于0.10～3.15 GPa(平均1.1 GPa)，0.26～0.92(平均0.33)，2.5～30.3 MPa(平均13.97 MPa)。

圖5 鄭莊區(qū)塊3號煤層底板等高線Fig.5 Contour of No.3 coal seam floor inZhengzhuang Block

4.2 排采前鄭莊區(qū)塊穩(wěn)定性分析

假設(shè)鄭莊區(qū)塊煤儲層為完整的各向同性的孔彈性介質(zhì)，水平展布。將研究區(qū)14口井地應(yīng)力測試數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)(表1)代入式(23)和式(24)，可求得排采前煤儲層穩(wěn)定評價(jià)指標(biāo)，并據(jù)此開展穩(wěn)定性評價(jià)。由圖6可知，排采前鄭莊區(qū)塊多介于32～40 MPa，主要位于Ⅱ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性中等，不易破壞；其中，由中部向西北和南部逐漸增加，儲層穩(wěn)定性增強(qiáng)，部分地區(qū)大于40 MPa，為Ⅰ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性好；而向西部，逐漸降低，小于25 MPa，儲層穩(wěn)定性減弱，但仍處Ⅱ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性中等。

圖6 排采前鄭莊區(qū)塊煤儲層穩(wěn)定性分區(qū)評價(jià)Fig.6 Evaluation of the CBM reservoirs stability inZhengzhuang Block before depletion

4.3 排采中鄭莊區(qū)塊煤儲層穩(wěn)定性分析

根據(jù)地應(yīng)力測試數(shù)據(jù)可知，鄭莊區(qū)塊煤儲層主要處于2種地應(yīng)力狀態(tài)條件下，分別為正斷層應(yīng)力機(jī)制和走滑斷層應(yīng)力機(jī)制。根據(jù)式(23),(24)分別計(jì)算不同應(yīng)力機(jī)制下研究區(qū)煤儲層排采過程中穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)，各井的初始孔隙壓力()、Langmiuir壓力()、臨界解吸壓力()和含氣量()等參數(shù)取值見表2。

(1)在正斷層應(yīng)力機(jī)制下，煤層氣井排采過程中，各井劃分為2個(gè)階段：直線上升階段和加速下降階段，不同井變化幅度不同。排水降壓階段，2～5號井分別由28.0，26.7，28.0，27.1 MPa上升至34.9，27.8，31.7，35.3 MPa，穩(wěn)定性增加，仍為Ⅱ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性中等。產(chǎn)氣階段，當(dāng)孔隙壓力降為0.2 MPa時(shí)，2號和5號井臨界解吸壓力較小，變化不明顯；1號和3號分別下降至13.3和16.1 MPa，轉(zhuǎn)至Ⅲ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性差(圖7(a))。

表2 鄭莊區(qū)塊單井煤儲層地應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化參數(shù)取值

(2)在走滑應(yīng)力機(jī)制條件下，排水降壓階段，各井均呈直線增加，穩(wěn)定性增強(qiáng)；6號、8～14號井由分別由43.4,44.9,27.0,42.4,26.6,36.6,31.7,28.8 MPa上升至49.2,55.1,28.2,49.4,32.4,41.2,38.5,32.9 MPa；6號、8號、10號井處于Ⅰ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性好，9號、11號和14號井處于Ⅱ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性中等。產(chǎn)氣階段，各井均發(fā)生明顯降低，穩(wěn)定性減弱，其中7號和9號井下降幅度較大，孔隙壓力為0.2 MPa時(shí)，下降至13.5和16.9 MPa，穩(wěn)定性降為Ⅲ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性差(圖7(b))。

圖7 鄭莊區(qū)塊正斷層應(yīng)力機(jī)制和走滑斷層應(yīng)力機(jī)制排采中煤儲層H變化Fig.7 Change rules of H value during depletion innormal faulting stress regime and depletion in strike-slipfaulting stress regime in Zhengzhuang Block

平面上(圖8)，當(dāng)孔隙壓力降為0.2 MPa時(shí)，鄭莊區(qū)塊中部、東部煤儲層穩(wěn)定性變化不大，多處于Ⅱ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性中等。區(qū)塊西部煤儲層穩(wěn)定性受排采影響較為明顯，由中部向西部不斷減小，煤儲層穩(wěn)定性逐漸減弱，從Ⅱ類區(qū)變?yōu)棰箢悈^(qū)，儲層穩(wěn)定性差。

圖8 孔隙壓力降為0.2 MPa時(shí)煤儲層穩(wěn)定性分區(qū)評價(jià)Fig.8 Evaluation map of the CBM reservoirs stability inZhengzhuang Block under the 0.2 MPa pore pressure

排采曲線對儲層失穩(wěn)破壞產(chǎn)生響應(yīng)，煤儲層失穩(wěn)破壞，產(chǎn)生大量煤粉，阻塞煤層氣滲流通道，影響煤層氣井產(chǎn)能。雖然鄭莊區(qū)塊煤儲層穩(wěn)定性分析結(jié)果顯示排采過程中煤儲層不會遭受破壞，僅個(gè)別區(qū)域煤儲層穩(wěn)定性降為Ⅲ類區(qū)，但是以上結(jié)論是基于一定假設(shè)條件，區(qū)塊實(shí)際地質(zhì)條件復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，排采仍會引發(fā)儲層失穩(wěn)破壞。據(jù)此，分析了鄭莊區(qū)塊煤層氣井排采曲線，發(fā)現(xiàn)部分煤層氣井產(chǎn)氣峰值不穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間較短，為1～2 a，日產(chǎn)氣峰值分別介于1 000～1 400和450～600 m；當(dāng)井底壓力降到一定值時(shí)，日產(chǎn)氣快速下降至200～100 m，產(chǎn)出的水變?yōu)榛疑蚧液谏罅棵悍?，后期日產(chǎn)氣量雖回升，但產(chǎn)氣峰值明顯低于前期，推測在較低井底壓力條件下，隨著壓降漏斗的范圍的不斷增大，某處煤儲層可能發(fā)生了剪切破壞，產(chǎn)生大量煤粉，阻塞了滲流通道，使得煤層氣井日產(chǎn)氣量迅速降低，影響煤層氣井產(chǎn)能。

5 結(jié) 論

(1)排水降壓階段，煤儲層水平主應(yīng)力和有效水平主應(yīng)力分別呈線性降低和升高；產(chǎn)氣階段，解吸作用較強(qiáng)時(shí)，煤儲層水平主應(yīng)力和有效水平主應(yīng)力均呈非線性下降，解吸作用越強(qiáng)，下降速率越快。

(2)正斷層應(yīng)力機(jī)制下，煤儲層失穩(wěn)破壞可能發(fā)生在排水降壓階段和產(chǎn)氣階段；解吸作用越強(qiáng)，煤儲層越容易失穩(wěn)破壞。走滑斷層應(yīng)力機(jī)制下，排水降壓和初始產(chǎn)氣階段，煤儲層穩(wěn)定性增強(qiáng)；穩(wěn)定產(chǎn)氣及衰減階段，煤儲層穩(wěn)定性減弱，可能破壞。逆斷層應(yīng)力機(jī)制下，排采過程中煤儲層穩(wěn)定性增強(qiáng)。

(3)提出了煤儲層峰值強(qiáng)度與最大主應(yīng)力的差值()作為煤儲層穩(wěn)定性評價(jià)基本參數(shù)，建立了煤儲層穩(wěn)定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，值越大，煤儲層穩(wěn)定性越高。

(4)鄭莊區(qū)塊煤儲層在排水降壓階段，穩(wěn)定性增強(qiáng)，均屬于Ⅰ類和Ⅱ類區(qū)，穩(wěn)定為好或中等；在產(chǎn)氣階段，穩(wěn)定性減弱，部分井減弱幅度較大，降至Ⅲ類區(qū)，儲層穩(wěn)定性差。平面上，當(dāng)孔隙壓力降為0.2 MPa時(shí)，煤儲層穩(wěn)定性由中部向西部逐漸減弱，從Ⅱ類區(qū)變?yōu)棰箢悈^(qū)。