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基于动态因素考虑的煤层气储层渗透性地质演化分析【摘要】煤储层渗透率是衡量煤层气可开采性最重要的指标之一，其发育过程对于煤层气的富集、保存以及溢散等研究具有指向意义，煤层气储层渗透率演化历史分析将为煤层气的勘探选区提供重要的理论基础。
本文以鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤储层为例，综合分析了煤储层构造史、埋藏史等动态地质因素及其相互作用关系，提出了煤储层渗透率地质演化规律。
研究表明，鄂尔多斯盆地石炭-二叠系煤储层渗透率的发育整体上呈下降的趋势，在煤储层热演化程度、地应力条件、储层埋深等动态因素联合控制下，渗透率的发育呈现明显的“波浪式”。
其中，三叠纪至早白垩世末期为渗透率发育的快速降低阶段、早白垩世末期以来为渗透率缓慢上升的阶段。
【关键词】煤储层渗透率发育动态因素煤储层是一套由天然裂隙和基质孔隙组成的双重结构模型，裂隙系统为煤层气渗流运移的通道，煤储层渗透率，作为衡量煤层气在煤层中渗流能力的参数，除受自身裂隙发育特征控制外，地质构造、应力状态、煤基质的收缩作用、煤层埋深、煤的演化程度、煤岩煤质特征、煤体结构及电场等都不同程度地影响煤层渗透率，诸多因素相互作用、相互关联，常常混淆了对于渗透率发育的主控因素的把握，虽然对于各项影响因素的作用机理基本都达成了共识，但大多数学者只对影响煤储层渗透率的静态因素进行了定性分析，而往往忽略了煤层气储层埋藏史、烃源岩热演化史以及煤储层古应力等动态地质因素对于煤层渗透率的控制作用，特别这些动态地质条件相互作用分析，使得煤储层渗透率的分析存在较大的局限性。
据此，笔者在综合研究煤储层构造史、埋藏史、烃源岩热演化史以及古应力等动态地质因素及其相互作用关系基础上，建立渗透率的发育模型，将为现今煤层气的富集规律提供理论基础。
1 煤储层渗透率发育主控因素分析煤储层渗透率的发育受到诸多因素的影响，但大量研究表明渗透率发育的主要控制因素为地应力、热演化程度、储层埋深等因素的控制。
地应力通过改变煤储层的孔隙结构而使其渗透率发生变化，其决定了现今煤层中裂隙的频度和方向，以及裂隙的闭合、开启程度。
第六章 煤储层的渗透性特点煤储层渗透率是进行煤层气渗流分析的要紧参数，在煤层气资源已查明的前提条件下，煤储层渗透率又是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。
国外理论和实践说明，煤储层在排水降压进程中，随着水和甲烷的解吸、扩散和排出，有效应力效应、煤基质收缩效应，气体滑脱效应使煤储层渗透率呈现动态转变。
第一节 渗透性的大体概念渗透性即多孔介质许诺流体通过的能力。
表征渗透性的量为渗透率。
与渗透率有关的概 念有绝对渗透率、有效（相）渗透率和相对渗透率等。
一、绝对渗透率假设孔隙中只存在一相流体，且流体与介质不发生任何物理化学作用，那么多孔介质许诺流体通过的能力称为绝对渗透率。
多孔介质的绝对渗透率与所通过的流体无关，只与介质的孔隙结构有关。
煤对甲烷、水等流体存在较强的吸附性。
因此，甲烷、水等流体通过煤储层时，测得的渗透率不能称之为绝对渗透率，只有不与煤发生任何物理化学作用的流体才能测得绝对渗透率，如氦气等惰性气体。
但气体通过煤储层时，会引发Klinkenberg 效应（气体滑脱效应）即在多孔介质中，由于气体分子平均自由程与流体通道在一个数量级上，气体分子就与与流动途径上的壁面彼此作用（碰撞），从而造成气体分子沿通道壁表面滑移。
这种由气体分子和固体间彼此作用产生的滑移现象，增加了气体的流速。
因此，气体分子测得的渗透率需要通过滑脱效应校正才可取得绝对渗透率（克氏渗透率），即：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=m g p b K K 10 （6-1）式中，K 0—克氏渗透率；p m —平均压力（实验煤样入口压力与出口压力的平均值）；K g —每一个测点的气测渗透率；b —与气体性质、孔隙结构有关的常数。
关于气体在一根毛管内的流动来讲，b 可由下式得出： rp c b λ4= （6-2） m d ρπλ221= （6-3）式中，λ—对应于平均压力p m 时的气体分子平均自由程；r —毛管半径（相当于煤孔隙半径）；c —近似于1的比例常数；d —分子直径；m ρ—分子密度，与平均压力p m 有关。
煤层气储层渗透率影响因素摘要：煤层气作为一种新型能源，而且我国煤层气储量丰富，因此其开采利用可以很大程度上缓解我国常规天然气需求的压力。
煤储层的渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量，它的大小直接制约着煤层气的勘探选区及煤层气的开采等问题。
因此掌握煤储层渗透率的研究方法及影响因素，对于指导煤层气开采具有重要的指导意义。
本文主要在前人的基础上，从裂隙系统、煤变质程度、应力及当前其他领域的技术对渗透率的研究的理论、认识及存在的问题等进行总结，对煤储层渗透率的预测有一定的理论指导意义。
Abstract: Our country is rich in the CBM which is a new resource. So the development of CBM can lighten our pressure for the requirement of conventional gas.The permeability of the coal reservoir is a measure of fluid 's osmosis permeability, restricting the exploration area and mining of CBM. Therefore, controlling the method of mining and the effect factoring has an important guiding significance for mining .This article is summarized from fracture system,the degree of coal metamorphism, stress for the theory, matters and so on of permeability 's study which is based on the achievement of others ，having a great guiding significance for the permeabilityprediction. 关键词：煤层气；渗透率；影响因素1、引言煤层气是指赋存在煤层中常常以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解在煤层水中的烃类气体[1]。
煤层气渗透率模型煤层气渗透率模型是研究煤层气透过煤层介质的能力的一种模型。
煤层气渗透率是指煤层内气体在压力梯度下通过煤层介质的能力。
煤层气渗透率模型的建立对于煤层气资源的开发和利用至关重要。
煤层气渗透率受多种因素的影响，主要包括煤层孔隙度、渗透系数、温度和压力等。
其中，煤层孔隙度是指煤层内部的孔隙空间所占的比例，是影响煤层气渗透率的重要因素之一。
一般来说，煤层孔隙度越大，煤层气渗透率越高。
煤层渗透系数是指煤层内气体通过孔隙和裂缝的能力，与煤层的渗透性密切相关。
温度和压力对煤层气渗透率的影响主要体现在气体分子的运动速率和气体的密度上。
一般来说，温度越高、压力越低，煤层气渗透率越高。
煤层气渗透率模型的建立需要考虑以上因素，并进行相应的参数拟合和模拟计算。
常用的煤层气渗透率模型包括经验模型和物理模型。
经验模型是根据实验数据和实际生产经验总结而来的经验公式，可以快速估算煤层气渗透率。
物理模型则是通过对煤层介质的物理特性和气体流动机制进行建模，通过数值模拟等方法计算煤层气渗透率。
物理模型相对于经验模型更加准确，但计算复杂度更高。
煤层气渗透率模型的建立可以为煤层气资源的勘探和开发提供重要的理论依据。
通过模型的预测和分析，可以评估煤层气资源的丰度和可采性，指导钻井和开采方案的设计，提高煤层气的开采效率和经济效益。
同时，煤层气渗透率模型的建立也可以为煤层气的地质储层评价和资源量评估提供参考依据。
然而，煤层气渗透率模型的建立仍然存在一些挑战和难题。
首先，煤层气渗透率受多种因素的影响，不同煤层之间存在较大的差异，模型的适用性有限。
其次，煤层气渗透率模型的建立需要大量的实验数据和采集到的地质参数，而这些数据的获取成本较高。
此外，煤层气渗透率模型的建立还需要考虑气体在煤层内的吸附和解吸等复杂物理过程，增加了模型的复杂度和计算难度。
煤层气渗透率模型的建立对于煤层气资源的开发和利用具有重要意义。
通过建立准确、可靠的模型，可以更好地评估煤层气资源的潜力和可采性，指导煤层气的开采和利用。
