煤样渗透率有效应力与基质收缩双重耦合效应及其与煤阶关系

为研究煤层气在排采过程中不同煤阶煤储层渗透率动态变化规律，利用煤岩三轴应力应变（基质收缩膨胀）测试系统，对褐煤、气煤和无烟煤样开展了有效应力与基质收缩双重效应物理模拟实验。固定轴压和围压不变，改变气体平衡压力，模拟开发过程中储层压力变化特征，测试其动态渗透率。利用实验结果，分析了不同煤阶煤岩在排采过程中动态渗透率反弹特征，并对比分析煤岩动态渗透率改善效果的差异性。研究表明：气体平衡压力从5 MPa降至1 MPa过程中，在有效应力和基质收缩双重效应作用下，褐煤样的归一化渗透率依次为1.00、0.60、0.57、0.57、0.52，气煤样依次为1.00、0. 64、0.50、0.54和0.55，无烟煤样依次为1.00、0.74、0.58、0.50和0.56。随气体平衡压力下降，中阶及高阶煤样动态渗透率先下降后上升，整体呈不对称“V”型变化规律，但拐点略有不同；低阶煤样动态渗透率呈先下降后基本稳定的趋势，整体呈斜“L”型变化规律。在有效应力和基质收缩双重效应影响下，中阶及高阶煤样动态渗透率改善效果优于低阶煤样。

The dual coupling effect of coal sample permeability effective stress and matrix shrinkage and its relationship with coal rank