【摘要】：準噶爾盆地南緣侏羅系陸相高揮發(fā)分煙煤儲層目前是我國煤層氣勘探開發(fā)的熱點地區(qū)之一。本文在精細表征準南高揮發(fā)分煙煤孔裂隙結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上,針對該地區(qū)煤儲層開發(fā)過程中的應力敏感、水鎖及氣鎖等力學傷害開展了物理模擬及數(shù)值模擬研究,通過探索低場核磁共振技術(shù)在定量表征煤儲層傷害上的應用,闡明了上述力學傷害的尺度效應及其與孔裂隙結(jié)構(gòu)復雜程度的相關(guān)性,揭示了煤儲層排采力學傷害的形成機制。研究結(jié)果表明:(1)研究區(qū)高揮發(fā)分煙煤儲層孔徑體積分布以微孔、過渡孔為主,中孔、大孔及裂隙體積分數(shù)較小,儲層裂隙形態(tài)、喉道分布、分形維數(shù)、孔隙連通程度等均具非均質(zhì)性;(2)煤儲層孔裂隙應力敏感傷害具有尺度效應,不同孔徑應力敏感傷害程度不同,大孔及裂隙結(jié)構(gòu)是影響儲層應力敏感傷害的關(guān)鍵空間結(jié)構(gòu);(3)急傾斜儲層上傾及下傾部位在煤層氣開發(fā)過程中應力敏感傷害及其變化具有強烈的非均質(zhì)性;(4)煤儲層水鎖傷害與滯留水密切相關(guān),水侵過程中各孔徑段含水飽和度隨水侵時間呈對數(shù)增大,侵入水量及氮氣驅(qū)替后滯留水量均與儲層孔裂隙結(jié)構(gòu)復雜程度有關(guān);(5)氣鎖傷害與煤儲層裂隙形態(tài)、吸附孔孔喉結(jié)構(gòu)密切相關(guān),氣相占據(jù)裂隙、滲流孔空間導致水相滲透率顯著下降,排水降壓困難。論文的研究成果對于深化煤層氣儲層排采力學傷害具有理論意義,對高揮發(fā)分煙煤儲層煤層氣開發(fā)具有指導作用。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE311;P618.13
【圖文】：

圖 1-1 煤孔徑分類（Xoдот，1966）和不同孔裂隙表征方法示意圖，TEM 圖引自于冰等（201Figure 1-1 Pore size classification of coal reservoir (Xoдот, 1966) and sketch map for differentpore-fracture characterization methods. TEM map is refered to Yu et al. (2014).表 1-1 煤層氣儲層孔徑劃分方案對比表Table 1-1 Pore size classification scheme comparsion of coal reservoir孔隙類型劃分 孔徑尺度 劃分依據(jù) 備注微孔 < 10 nm 構(gòu)成吸附容積Xoдот，1966過渡孔 10 100 nm 構(gòu)成甲烷毛細凝結(jié)和擴散區(qū)域中孔 100 1000 nm 構(gòu)成甲烷緩慢層流區(qū)域大孔 1000 100000 nm 構(gòu)成甲烷劇烈層流區(qū)域裂隙 > 100000 nm 構(gòu)成層流與紊流同時存在的區(qū)域微孔 < 2 nm介孔 2 50 nm依據(jù)孔隙介質(zhì)的吸附差異 IUPAC，198宏孔 > 50 nm擴散孔 < 65 nm 煤層氣吸附和擴散場所傅雪海等，200

水兩相流階段由于修井停抽導致的煤層氣井氣鎖傷害案例（據(jù)程as trapping damage of an actual CBM well induced by pumping stoppairing during two phase of gas and water flowing stage, after Cheng (2圖 1-3 喉道中氣泡賦存特征道中氣泡靜止；（b）氣泡于喉道窄口處運動狀態(tài)（據(jù)李仰民等Existing characters of gas bubble(a) static stated gas bubble in throat; (b) motion state of gas bubble in nthroat (After Li et al., 2010)核磁共振技術(shù)振是具有磁矩的原子核在恒定磁場中外加射頻場下發(fā)生

近井地帶煤層氣解吸暫停，而遠端煤層氣并未停止解吸，氣體會逐漸增大成氣泡，堵塞住孔隙喉道，賈敏產(chǎn)生（圖1-3），當大規(guī)模氣泡堵死氣流渠道，形成煤層氣儲層氣鎖（李仰民等，2010；張聰?shù)龋?011）。張聰?shù)龋?011）認為利用二次壓裂、電脈沖、徑向水力噴射等方

本文編號：2756409