煤储层渗透率动态变化效应研究

基于现代测试技术和煤层气井实测排采数据,采用物理模拟和数值模拟研究方法,探讨了开采过程中煤储层渗透率动态变化效应。研究结果表明,试验模拟和数值模拟渗透率数值相差较大,可达1～2个数量级;煤储层渗透率动态变化效应呈现出两种相反的规律,即数值模拟渗透率随流体压力降低而衰减,试验模拟渗透率随流体压力降低而增大,两种模拟渗透率动态变化特征看似相互矛盾,实则相互衔接,预示煤储层渗透率在排采过程中会逐渐得以改善。根据分析,揭示了二者差异性的根本原因。提出在整个排采过程中,应采用动态渗透率指标,不断调整和优化工作制度     

煤储层渗透率动态预测模型适用性评价

基于比较理论推导建立的4个煤层渗透率计算模型,对我国煤层气盆地已有物性参数进行计算,以预测其煤储层渗透率。将模型预测结果与现场试井渗透率数据进行对比分析,得出了4个模型的预测精度,在此基础上研究了煤储层渗透率动态预测模型对我国煤层气部分区块的适用性。计算结果表明:在煤层气开发后期,汪-张模型的适用性较好,预测结果与现场数据基本一致,对煤层气开采有一定指导意义。     

用数字测井资料预测煤储层渗透率和储层压力

煤层是煤层气的生、储层。利用数字测井资料采用多种方法与钻井煤层渗透率、储层压力的试井资料进行回归分析,建立回归方程,进而运用到勘探区,解释煤层渗透率及储层压力,找出其分布规律,为煤层气开发和生产提供可靠的资料。      

利用人工神经网络由孔隙度预测渗透率

利用人工神经网络，可以由钻孔的孔隙度值预测同深度下的渗透率值。使用的是一种很适合进行预测的反向传播的网络结构。在传统的回归分析法预测渗透率的过程中，通常假定孔隙度和渗透率的关系是已知的。但实际上，这些函数形式即模式方程并不确定。而神经网络法并不事先对这种函数关系作任何假设。在亚拉巴马州南部的Ｂｉｇ Ｅｓｃａｍｂｉａ Ｃｒｅｅｋ（ＢＥＣ）侏罗纪Ｓｍａｃｋｏｖｅｒ碳酸盐岩油田，我们选择了６口井来检验该     

碳酸盐岩储层渗透率预测

碳酸盐岩渗透率受岩石结构控制,而岩石结构是沉积和成岩共同作用的结果,碳酸盐岩储层渗透率的定量计算和预测是高效开发碳酸盐岩气田的重要依据.同传统指数模型、Winland-Pittman模型、Garman-Kozeny模型、Bryant-Finney模型相比,一般渗透率计算模型更能将岩石渗透率和地质参数有机地联系起来.采用一般渗透率模型,根据岩石原始水饱和度测定数据和薄片孔隙度,再结合钻井岩芯、岩屑和常规测井(自然伽马和深侧向电阻率)等资料,将岩石结构数与岩石物性及沉积旋回联系起来,对四川盆地某探井鲕滩气层的渗透率进行了定量计算,进而分析储层段渗透率垂向变化和沉积旋回间的关系,为在高频层序旋回内精确选定开发层段提供了可靠依据.     

酸化压裂方法在碳酸盐岩热储层中的应用

针对天津市碳酸盐岩热储层由于堵塞等原因导致渗透性减弱的情况,探讨了酸化压裂方法对该热储层地热井产能和回灌能力的增强作用,并结合工程实例对酸压技术原理、适用条件、技术要点及增产回灌实际效果等几个方面进行介绍。提出针对适合的碳酸盐岩热储层,选用合理的酸化压裂工艺进行处理,从选择酸压段、室内实验研究、前置液设计、酸液种类选择及排酸等多方面进行控制,可以有效增加地热井产能和回灌能力,促进地热资源的可持续利用。     

煤层气储层三维渗透率变化规律实验研究

煤层气开发过程中,储层的渗透性是制约煤层气开发的重要因素之一。采用煤心室内流动实验的方法,对不同围压、不同流压下的煤心进行渗透率测试,得出其渗透率变化曲线;进而,对实验数据进行回归发现,煤心渗透率与围压之间存在幂指数关系,而模型参数与注入压差之间存在指数关系。分析三维渗透率流动实验过程得出,煤心渗透率变化为非可逆过程,煤心的左右方向对压力变化更为敏感;同时,在低压区,渗透率变化较快,而高压区变化平缓。因此,在煤层气开发过程中,要尤其注重低压区压力变化对渗透率的影响。     

高煤级煤基质力学效应与煤储层渗透率耦合关系分析

基于吸附膨胀物理模拟实验，揭示了瘦煤至无烟煤阶段煤基质的自调节特征，分别探讨了煤层气排采过程煤基质收缩和有效应力变化对煤储层渗透率的影响，构建了有效应力、煤基质收缩与煤储层渗透率之间耦合的数学模型，揭示出高煤级煤储层渗透率在煤层气排采过程中的递减变化规律，并讨论了这一发现的地质意义。     

新集矿区煤的孔渗性实验室测定研究

采用新集矿区煤样进行实验室条件下孔渗性测试分析,研究该区煤在不同围限压力下有效孔隙度和气体渗透率的动态变化趋势;同时,对孔渗性的实验室测试方法的可行性,结合该区试井测试结果分析比较,提出测试结果适用性评价。     

超临界CO2温变对低渗透煤层孔渗变化的实验研究

为解决我国高瓦斯煤层渗透性差导致瓦斯抽采率低的难题,利用超临界二氧化碳强扩散和溶解增透等独特优点,采用自制三轴渗透实验装置,开展不同温度下超临界二氧化碳作用后煤的宏观增透实验,在宏观增透实验基础上进行煤微观扫描成像实验。结果表明：恒定体积应力和孔隙压力条件下,不同温度超临界二氧化碳作用后,煤的渗透率较增透前提高一个数量级,但在二氧化碳的超临界温度范围内,煤的渗透率随温度增加呈负指数变化规律。超临界二氧化碳作用后,煤微观孔隙率较增透前提高两个数量级,随着温度增加,煤微观孔裂隙的演化速率减慢,孔隙率随温度增加呈负指数变化规律。宏微观实验数据同时表明,煤宏观渗透率随微观孔隙率增加而增大。超临界二氧化碳增透过程中,孔隙压力对低渗透煤层的增透效果起主控作用。     

反映煤储层渗透性的参数之一——块煤率

煤储层的渗透性在很大程度上取决于煤体结构,煤体的整体结构决定煤炭筛分试验所获得的块煤率,所以块煤率可以从整体上反映煤储层的渗透性。辽中地区几个矿区煤储层块煤率与渗透率有很好的相关性,为块煤率作为评价煤储层的参数之一,提供了一个实例。     

柳林地区煤层渗透率逐步回归分析与预测

渗透率是制约煤层气商业化开发至关重要的因素之一。以柳林地区煤层气勘探阶段获取的试井有效渗透率为基础,分析渗透率与有效应力、储层压力、煤层埋深等影响因素之间的关系,利用多元逐步回归分析方法建立渗透率预测模型。结果显示：柳林地区煤层渗透率回归方程具有较高的拟合度;多元逐步回归分析方法预测渗透率具有一定合理性;有利于煤层气开发的高渗区位于柳林地区中北部。     

考虑滑脱效应的低阶煤动态渗透率预测新模型

为准确预测低阶煤动态渗透率变化规律,在煤岩立方体模型基础上,考虑基质孔隙和滑脱效应对渗透率的影响,建立低阶煤动态渗透率预测新模型,并对影响绝对渗透率和滑脱系数的因素进行敏感性分析,讨论了甲烷和氮气对基质收缩与滑脱效应的影响。研究表明：基于“火柴棍”假设建立的模型是新模型不考虑基质孔隙时的一个特例,P-M、S-D模型与新模型相比基质收缩作用更加明显,考虑基质收缩与滑脱效应的新模型更具实用性。气体郎格缪尔应变是影响基质收缩的关键,煤岩绝对渗透率能否反弹是割理压缩、基质孔隙膨胀、基质弹性形变和基质收缩4个因素共同作用的结果。相同条件下,甲烷的基质收缩强于氮气,氮气的滑脱效应强于甲烷,影响滑脱系数的因素包括内因和外因,滑脱系数与割理宽度随孔隙压力变化时呈现相反规律。滑脱效应和基质收缩效应共同提升气测渗透率,煤岩孔隙压力越低,二者对渗透率的提升作用越明显。     

韩城地区煤储层孔渗应力敏感性及其差异

以韩城煤层气区块3号、5号和11号煤层为例,进行不同围压条件下的煤心孔渗实验,探讨了该区煤储层物性与应力之间的耦合关系,建立了相应的数学模型。结果表明,煤心孔渗随围压的增加而不断下降,渗透率应力伤害远强于孔隙度应力伤害,但各煤层的应力敏感性各不相同：在实验围压从4.14 MPa（600 psi）增加到12.42 MPa（1 800 psi）条件下,11号煤层孔渗应力敏感性最强,孔隙度应力伤害达76.5%,渗透率应力伤害达93.3%;3号煤层孔渗应力敏感性最弱,孔隙度应力伤害38.5%,渗透率应力伤害77.9%;5号煤层孔渗应力敏感性较强,孔隙度应力伤害约45%,渗透率应力伤害达83.9%。分析认为,裂隙发育状况是造成各煤层间孔渗应力敏感差异的主要原因。从实验数据的拟合情况看,幂函数模式比指数函数模式更能准确地获取测试围压范围内的孔渗内插值。     

砂岩储层射孔压实带孔隙度与渗透率损伤研究

射孔孔眼是储层油气进入生产井筒的通道,聚能射孔过程会在孔眼周围砂岩储层产生不同程度的损伤。基于射孔效能物理试验和数值模拟,提出了一种用于定量评价射孔压实带孔隙度和渗透率损伤程度的方法。应用塑性随动强化材料模型表征高应变率冲击载荷下的砂岩形变特性,通过显式动力分析程序LS-DYNA数值模拟孔眼压实区域的砂岩动力学响应,获得了砂岩骨架应力、塑性应变、体积应变等关键数据,结合射孔压实带孔隙度与渗透率演化模型,量化分析了砂岩射孔压实带损伤程度。以胜利油田粒间孔隙砂岩靶为例,数值结果与靶心流动效能测试、CT扫描数据能够较好地吻合,验证了定量评价方法的有效性。结果表明,聚能射孔对压实区域砂岩的损伤主要表现为塑性挤压和剪胀两种机制。在孔道内壁区域,砂岩骨架主要受剪胀作用,孔隙度增加;但塑性挤压又改变了原始孔隙结构,造成流动通道阻塞,渗透率降低。     

鸡西盆地下白垩统含煤层系低孔低渗砂岩的成因探讨

黑龙江鸡西盆地下白垩统城子河组和穆棱组是主要的含煤系地层,岩石类型为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,成岩作用主要为压实作用、胶结作用、溶蚀溶解作用及交代作用等,露头砂岩经历了表生成岩作用。压实作用和胶结作用是储层砂岩物性差的重要原因,二者相比,前者对该区孔隙度减少贡献更大。对比露头砂岩与岩芯砂岩,露头砂岩的储层物性更好。     

Order of diagenetic events controls evolution of porosity and permeability in carbonates

The properties of carbonate rocks are often the result of multiple, diagenetic events that involve phases of cementation (porosity occlusion) and dissolution (porosity enhancement). This study tests the hypothesis that the order of these events is a major control on final porosity and permeability. A three-dimensional synthetic model of grainstone is used to quantify trends that show the effect of early cementation, non-fabric selective dissolution, and then a second-generation of (post-dissolution) cement. Models are 3 mm³ with a resolution of 10 μm. Six simple paragenetic sequences are modelled from an identical starting sediment (without accounting for compaction) where the same diagenetic events are placed in different sequences, allowing for quantification of relative changes in the resultant porosity and permeability for each diagenetic event, the trajectory through time, as well as for each final rock. All modelled paragenetic sequences result in reductions in porosity and permeability, but the order of diagenetic events controls the trajectory and final rock properties. Differences in the order of early cement precipitation alone produce variable final values, but all follow the porosity–permeability relationship as expressed by the Kozeny-Carman equation. However, final values for the sequences which include a phase of dissolution fall on a new curve, which departs from that predicted by the Kozeny-Carman relationship. This allows an alternative form of porosity–permeability relationship to be proposed: κ = 2280ϕ–30,400, where ϕ is porosity (%) and κ is permeability (mD). Hence while the Kozeny-Carman relationship predicts porosity–permeability changes that occur with cementation, it is unable to capture accurately changes within the pore network as a result of dissolution. Although the results may be dependent on the properties of the initial carbonate sediment and simplified diagenetic scenarios, it is suggested that this new porosity–permeability relationship may capture some generalized behaviour, which can be tested by modelling further sediment types and diagenetic scenarios.     

煤基质膨胀收缩对储层渗透率影响的新数学模型

煤层渗透率变化受多种因素制约,其中有效应力和煤吸附–解吸过程中煤基质的膨胀/收缩是两个主要因素。基于这两方面影响因素,采用体积不变原理和MATCHSTICK模型,提出新的预测渗透率变化的模型,有效回避了经典模型中使用不确定参数引起的渗透率模拟误差问题。研究结果表明,渗透率随煤层压力的变化存在3种理论模型,煤层气排采过程中,应尽可能使得渗透率变化曲线呈现下降缓慢、抬升稳定快速且增幅较大的趋势。最后,通过与经典的Palmer-Mansoori模型和Shi-Durucan模型的模拟对比,并利用现场实测数据进行验证,证明了本文推导模型的正确性和实用性。