【摘要】：煤層氣井的產(chǎn)量主要來自于基質(zhì)孔隙中的吸附氣,但基質(zhì)滲透率很小,滲流阻力非常大。因此氣體在基質(zhì)內(nèi)的流動對煤層氣整個運移過程至關重要。研究煤層氣開發(fā)過程中的多物理場耦合,對煤層氣井的增產(chǎn)改造和排采制度的制定具有積極意義。本文綜合運用物理實驗和數(shù)值模擬等手段,圍繞滇東黔西煤巖應力作用下的滲流特性和煤層氣開采過程中的煤巖變形、基質(zhì)和裂隙滲流的多場耦合作用開展研究,具體工作和結論如下:(1)基于Coreval 700非穩(wěn)態(tài)覆壓孔滲儀,針對滇東黔西煤樣開展不同有效應力下的滲流特性實驗。通過實驗得到了煤巖裂隙體積壓縮系數(shù),并驗證了滲透率與有效應力的負指數(shù)關系。滇東黔西地區(qū)煤巖應力敏感程度為強到極強水平,人工裂縫的敏感性強于天然裂縫。煤層氣井生產(chǎn)過程中,需要合理控制井底流壓,將有效應力在8MPa以內(nèi),避免嚴重的滲透率傷害。(2)以實驗擬合結果為基礎,考慮水平方向的應變,建立包含吸附膨脹應力的有效應力表達式,得到真實應力狀態(tài)下的裂隙滲透率模型。從力學和吸附變形出發(fā)推導了基質(zhì)的動態(tài)孔滲模型。根據(jù)甲烷的吸附特性及其在煤儲層中的儲存和流動特點,分別建立了煤儲層的裂隙和基質(zhì)孔隙中的氣體滲流方程。根據(jù)多孔介質(zhì)彈性理論的有效應力原理,建立了考慮氣體壓力和吸附應力影響的儲層應力場方程。通過氣體壓力、體積應變、吸附應變等變量來實現(xiàn)煤層應力、基質(zhì)和裂隙滲流的多場耦合過程。(3)基于建立的應力-基質(zhì)和裂隙滲流的多場耦合模型,利用COMSOL求解耦合模型來模擬煤層氣生產(chǎn)過程。通過與應力-裂隙滲流耦合模型對比,發(fā)現(xiàn)考慮氣體在低滲透基質(zhì)內(nèi)滲流時的阻力效應會使累計產(chǎn)氣量降低6.48%,但能更好地表征甲烷氣體在煤儲層中實際的流動過程。裂隙間距越大,基質(zhì)滲透率越小,基質(zhì)的阻尼效應越嚴重。分析結果表明,各因素對產(chǎn)量的影響程度從高到低依次為:裂隙滲透率、地應力、裂隙間距、基質(zhì)滲透率。滇東黔西煤層氣開采的工程實踐表明,模擬結果與現(xiàn)場產(chǎn)量的變化趨勢是比較吻合的,累計產(chǎn)氣量的誤差低于26%,該模型能夠較好地模擬煤層氣開發(fā)過程。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE312
【圖文】：

3的地區(qū)共有九個，如圖1.1所示。截止 2015年末，我國地面開采煤層氣的總產(chǎn)量為 44.25億 m3，地面鉆井總數(shù)達到 17000 余口；2017 年中國煤層氣產(chǎn)量為 70.2 億 m3，同比累計增長 8.2%[3]。滇東黔西地區(qū)煤層含氣量高，煤層氣資源量達 3.5 萬億 m3，占全國總量的 13%，屬煤層氣大型富集區(qū)，開發(fā)潛力巨大，將是我國下一步煤層氣開發(fā)的重點區(qū)塊。圖 1.1 中國煤層氣資源分布及含氣量（萬億 m3）Fig. 1.1 Distribution of CBM resources and gas content in C

第 1 章 緒 論氣井累計產(chǎn)氣量的差異，評價各因素對煤層氣產(chǎn)量的影響程度。將該模型應用于滇東黔西煤層氣開發(fā)工程的產(chǎn)能預測，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供指導意義。根據(jù)以上的研究內(nèi)容，本論文的技術路線如圖 1.2 所示：

氣的滲流過程，給煤層氣井的合理開發(fā)帶來諸多困難。煤儲層的應力敏感性是確定煤層氣井合理工作制度的重要依據(jù)。因此，研究高應力的滇東黔西地巖滲透率隨有效應力的變化規(guī)律對該地區(qū)煤層氣的高效開發(fā)具有積極意義。 實驗設備與原理.1 實驗設備本實驗主要設備是法國 VINCI 公司的 Coreval 700 非穩(wěn)態(tài)覆壓孔滲儀，其測程界面會顯示系統(tǒng)氣路圖、自動閥狀態(tài)、壓力傳感器數(shù)值等信息（圖 2.1）。備主要由覆壓孔滲儀主機和圍壓泵組成，儀器通過網(wǎng)絡交換機連接到計算機過計算機上的數(shù)據(jù)采集與計算軟件控制，系統(tǒng)其它組件及參數(shù)如表2.1所示。量過程中，軟件會按程序自動控制或鼠標手動控制所有閥的開關來調(diào)節(jié)圍壓隙壓力。滲透率的測量采用先進的非穩(wěn)態(tài)壓力衰減技術，實驗流體為氮氣，相應的計算機程序來測量預設有效應力下的滲透率數(shù)據(jù)。

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6 諶建國;陳家懷;王樹才;徐安武;;滇東黔西晚二疊世煤系成煤模式概述[A];中國地質(zhì)科學院宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所文集（15）[C];1990年

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本文編號：2771977