煤层气开采过程中裂缝系统与渗透率演化关系_杨兴东

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关于煤层气压裂裂缝起裂扩展方式的思考

我国是一个煤层气资源较为丰富的国家。

煤层气的储量与天然气的储量大致相同。

煤层气是一种具有高效化、清洁化特征的新型能源。

煤层气资源的有效开发，可以在一定程度上化解我国的能源需求。

针对我国煤层所具有的低饱和、低渗透和低压特点，利用水力压裂技术等技术进行增产改造，可以让煤层气井的开采量得到有效提升。

由于煤层的自身介质结构、生成环境和物性特征与常规地层之间存在着一定的差异，因而煤层气气压裂裂缝起裂扩展方式成为了人们在煤层气研究领域所要关注的问题。

1 煤岩压裂的主要影响因素1.1 天然裂缝割理天然裂缝、割理是煤层中的主要裂隙系统[1]。

它们对压裂裂缝的形态复杂性有着较为重要的影响。

天然裂缝与割理对水利裂缝的形态的影响具有一定的差异性。

天然割理的影响主要集中于水力裂缝的延伸过程，天然裂缝对水力裂缝的起裂和延伸过程均有影响。

在天然裂缝的影响下，煤层气也裂缝在延伸过程中也会出现突然转向和次生裂缝。

1.2 地应力地应力大小是煤层气井水利压裂裂缝的起裂压力、其列位置和裂缝形态的主要影响因素。

根据学者对煤岩压裂问题的研究情况，煤层地应力差与起裂压力之间存在着一种接近于负相关的关系。

煤层气气压裂缝的起裂压力与水平主应力差系数之间存在着正相关关系。

一般而言，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与最大水平主应力见的夹角，在随机裂缝性储层压裂下，高水平应力茶会产生较为品质的水利主缝；低水平应力差会让裂缝起裂扩展方式表现为网状扩展模式。

1.3 煤岩力学性质煤岩的力学性质主要涉及到了以下内容：一是煤岩的密度和硬度；二是煤岩的弹性和强度；三是煤岩的断裂特征等内容。

根据一些学者的煤样测试结果，弹性模量地、脆性大、易破碎和易受压缩是煤岩的主要特点。

煤岩结构所具备有的非均质性特征会让煤岩的原生裂缝系统和次生裂缝系统表现出复杂性的特点，因而煤层气压裂裂缝的物理力学性质具有着较为显著的各向异性特征。

相比于常规的压裂结果，煤层气压裂裂缝起裂扩展所形成的裂缝与会表现出缝面粗糙和不规则网络状特点。

基于动态因素考虑的煤层气储层渗透性地质演化分析

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。

煤层气井排采过程中储层渗透率动态变化简析

而引起的有效应力增加，导致煤储层渗透率降低】。当储层压力降低至临界解吸压力
均割理压缩系数为：
＝
２．１初始割理压缩系数及其降低率煤层气井排采过程中，有效应力的增
（１＿ｅ－ａｈａ）＝
ａＡＧ
（１＿ｅ－ａａｖ）加是导致储层渗透率降低的一个主要因ａＡｐ、
（２）
素。孟召平和侯泉林实验表明，有效应力小
于５ＭＰａ时，煤储层应力敏感性最强；有效式中，Ｃｒ为平均割理压缩系数，即应力在５ —１０ＭＰａ时，应力敏感性较强；有为式（１）中的Ｃ，ＭＰａ～。Ｃｆｏ为初始割理压来，形成不连续气泡，不饱和水单相流阶段效应力大于１０ＭＰａ时，渗透率下降速度明ＭＰａ～；Ａｄ为有效应力增加量，显减弱。开始出现；随着解吸气体量逐渐增多，出现缩系数，通过煤岩割理压缩系数可反应煤ａ；ｏ【为割理压缩系数降低率。连续气流，即进入气一水两相流阶段。在不ＭＰ渗透率对有效应力的敏感性。在其他条件时，煤层气体开始从煤基质内表面上解吸出
饱和水单相流和气一水两相流阶段，煤储层渗透率的变化受基质收缩和有效应力增加

煤层气储层水力压裂裂缝扩展模型分析及应用

煤层气储层水力压裂裂缝扩展模型分析及应用许露露;崔金榜;黄赛鹏;汤继丹;蔡路;喻鹏【摘要】以往对于水力压裂裂缝扩展模型的研究,主要集中在砂泥岩储层,而对煤储层的研究较少.以沁水盆地安泽区块煤层气储层为例,建立了水力压裂裂缝扩展模型并对该模型的现场应用进行了研究.首先通过煤储层水力压裂裂缝形态的分析,选取相应的裂缝模型;然后运用滤失经典理论并结合煤储层应力敏感性特征,提出了动态滤失系数计算方法,进而建立了裂缝扩展数学模型并对影响缝长的主要因素进行了评价;最后,应用模型对煤层气井的裂缝几何参数进行计算,并与现场裂缝监测数据比较,提出了模型适用的地质条件.研究结果表明:安泽地区煤储层水力压裂以形成垂直缝为主;考虑煤储层应力敏感性后,研究区综合滤失系数从3.36 mm/min1/2增大到4.24 mm/min1/2,在影响缝长的诸多参数中,排量、滤失系数和压裂时间是最主要的3个因素;模型计算缝长和裂缝监测数据吻合较好,但模型应用也有一定的限制条件,适用于水力压裂不压开煤层顶底板,以及天然裂缝发育较少的煤储层.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)010【总页数】7页(P2068-2074)【关键词】煤层气储层;水力压裂;裂缝扩展模型;滤失系数【作者】许露露;崔金榜;黄赛鹏;汤继丹;蔡路;喻鹏【作者单位】中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;中国石油华北油田分公司,河北任丘062552;中国石油天然气集团公司煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;中国石油华北油田分公司,河北任丘062552;中国石油天然气集团公司煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;中国石油华北油田分公司,河北任丘062552;中国石油天然气集团公司煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552【正文语种】中文【中图分类】P618.11常规油气裂缝垂向扩展模型主要分为两大类[1]：一类是基于垂直平面的平面应变理论的Perkins与Kem以及后来Nordgren改进的裂缝扩展延伸模型,简称为PKN模型[2-5];另一类是以水平平面应变条件为基础的Christianovich和Geertsma以及后来Daneshy的模型,简称CGD模型[6-7]。

煤层气储层变形机理及对渗流能力的影响研究

煤层气储层变形机理及对渗流能力的影响研究李相臣;康毅力;罗平亚【摘要】煤层气储层具有双重孔隙系统,渗透率主要受裂缝控制;煤的吸附特性会引起基质收缩或膨胀,从而使煤层气储层不同于常规油气储层.所以,系统地分析储层变形对渗透率的影响是非常必要的.文中将储层变形分为裂缝体积变化引起的变形、基块弹性压缩引起的变形和基质收缩/膨胀引起的变形三类,探讨了影响储层变形的各主要因素.利用室内实验手段,指出了变形发生的可能性及相应条件下的表现.基于实验研究,建立了储层变形与渗透率变化关系的数学模型.本文对储层变形的深入研究,对制定合理的煤层气开发方案和生产措施十分有益.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2009(018)003【总页数】4页(P99-102)【关键词】煤层气;变形;机理;渗透率;应力敏感【作者】李相臣;康毅力;罗平亚【作者单位】西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610500;西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610500;西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TD712+51煤层气是近20年来崛起的优质洁净新能源，已成为非常规油气藏开发中最为活跃的领域之一。

中国不仅是煤炭资源大国，而且煤层气资源也极为丰富，我国政府和有关工业部门高度重视煤层气的勘探开发，在引进、消化、吸收国外煤层气开发经验的基础上，煤层气勘探开发理论与技术等方面也取得了很大的进展。

但我国煤层普遍渗透率低，煤层气的解吸、扩散、渗流运移过程相互制约；且在这三个过程中，储层将产生不同类型的变形，而储层变形又影响各过程的进行，严重影响煤层气的经济开采。

本文探讨了煤层气储层变形行为及其主要影响因素，通过现有实验手段，逐一证明了发生各种变形的可能性及相应条件下的表现，并对储层变形与渗透率之间的变化关系进行了深入研究。

1.1 储层变形分类根据作为储集层煤岩的性质，其储层变形主要分为三类：裂缝体积变化引起的变形、基块弹性压缩引起的变形和基质收缩／膨胀引起的变形。

煤层钻孔水压致裂的裂缝扩展规律研究

２煤层钻孔水压致裂的数值分析
岩石损伤破裂过程渗流～应力耦合分析系统（ＲＦＰＡ２Ｄ＿Ｆｌｏｗ）将岩石材料的非均质性参数引入到计算单元，认为宏观破坏是单元破坏的积累过程；认为单元的性质是线弹脆性的，单元的弹性模量和强度等力学参数服从ｗｅｉｂｅｌｌ分布；认为当单元强度达到破坏准则时发生破坏，破坏后单元的弹模比其它单元低；认为岩石的损伤量与破坏单元数成正比，故町以用连续介质力学方法处理物理非连续介质｜’ⅡＪ题Ｌｌｓ－ｌｓ３．２．１单钻孔水压致裂情形２．１．１数值计算模型
２）设置煤层水平面内的两个水平地应力们与以的关系为㈣一ｋａ：．在数值分析中，系数ｋ的取值为：１．０，１．０５，１．１，１．４，１．８，２．０，以考察不同水平地应力状况对煤层钻孔压裂裂缝扩展效果的影响．
根据最大拉应力准则，当井底压力一旦达到最小地应力（对垂直缝则是最小水平地应力，水平缝则是垂向应力）和煤层岩石抗拉强度（Ｒ。）之和，煤层即被压开，此压力称为起裂压力，用Ｐ。，表示
１煤层钻孔水压致裂的裂缝扩展特征
煤层钻孔在高压水的作用下发生起裂后，水在泵的驱动下进入煤层中的层理面、切割裂隙．煤体产生空间上的膨胀，促使该级弱面继续扩展和延伸、逐步在煤层中相互连通形成贯通网络，并造成煤层的雎裂崩解．这一过程都足通过各级弱面的内
猷塑窭翻＿鲨盐水压力来完成，如图ｌ所示．
¨
由于煤层在整个钻孔和压裂过程中铅垂方向的位移受一卜覆中岩层的限制，相对于水平方向的位移变化较小，可忽略不计，因此，将模删视为平面应变模型．取边长为２０ｍ×２０ｍ的正方形区域，划分为４００×４００＝１６００００个单元，模型的中部开挖一直径为２００ｍｍ的圆孔，表示钻井井筒．将模型的水平地应力以位移边界条件的方式施加于模型的两边，如｜冬Ｉ３所示，ｏｒ。，盯。为煤层水平面内的两个地应力．注入水压作用于孑Ｌ的内部边缘，水压力Ｐ以０．１ＭＰａ的步长递增．初始水压Ｐ。视各模型的初始边界条件而定．

煤层气开发过程中渗透率变化规律及对产量的影响

煤层气开发过程中渗透率变化规律及对产量的影响作者：袁善磊来源：《环球市场》2017年第23期摘要：近年来，人们对煤层气的认识逐渐提高，煤层气的开发经历了一个漫长过程，过去很长一段时间，瓦斯都是煤矿开发过程中一项重大安全隐患，煤矿开发过程中发生瓦斯爆炸，将会造成巨大的经济损失和人员伤亡，由于认识上的不足，其经常被人们视作有害气体直接被排放到空气中，导致其价值没有得到体现，并且对环境造成了污染。

科技的进步，使人们认识到了煤层气的重要性，通过先进的开发技术对煤层气进行开发，能够使其价值得到体现，一方面能够解决全球能源短缺问题，另一方面也能够改善环境。

关键词：煤层气开发；渗透率；变化规律；产量；影响1渗透率动态变化影响因素1.1有效应力对渗透率的影响随着煤层气井排水采气的进行，生产井筒内的动液面会不断下降，孔隙流体压力逐渐降低，导致煤体骨架承受的有效应力增加，使得孔隙体积变小、裂缝趋于闭合，进而造成煤岩渗透率逐步下降。

目前国内外学者普遍认为煤储层渗透率与有效应力呈负指数关系，且对于高煤阶低渗透性煤储层，此关系更为明显。

有效应力对渗透率的“负效应”随着煤层气井气、水的产出不可避免，认清有效应力对煤储层渗透率的影响规律，对控制煤储层的应力敏感性和科学地提高煤层气气井产能十分必要。

1.2煤基质收缩对渗透率的影响和传统油气藏不同，煤层气以吸附状态赋存于煤层之中，当储层压力小于临界解吸压力时，煤层气就会从煤基质表面解吸，从而导致煤基质体积收缩，增加煤层割理宽度，使得煤层渗透率增大。

由于煤层气的吸附解吸是可逆的，通过对吸附膨胀量的研究即可得到解吸过程中的基质收缩量，大部分研究学者普遍认为吸附膨胀量与孔隙压力呈Langmuir方程的关系。

结合火柴棍模型推导孔隙度变化量，进而利用孔隙度变化量与渗透率变化量的三次方关系，推导得出煤基质收缩所引起的渗透率正效应变化量。

由于煤基质收缩对渗透率的正效应是在煤层气解吸之后发生的，在开发过程中对于实际解吸点的确定尤为重要。

煤层气三孔介质渗透率动态变化规律研究及分析

基质孔隙压力改变导致基质单元的压缩：
考虑吸附解吸导致的基质孔隙变化ｙｄｅ，吸附解吸
基质中气体的吸附解吸导致基质单元的变形。
对于裂缝系统，认为煤层上覆应力ｏｒ不变。裂缝的
△ｐｆ
（ｌ１ｌ１Ｉ））
由式（９）、（１１）知，裂缝孔隙压力降低导致裂缝开度
的变化为：
隙度变化公式为：ｄｃｂａ
＝一
△ ６ｆ＝一ｂｃｆ［－（ｐｆ－ｐｒ０）］
（１２）
＋
（１４）
一
。
ｆ３＼咖。／
：一
ｐ一
（７）
（一￣Ｌｐｍ０）］
ｋｏ为基质的初始渗透率，将式（６）代入式（７）得：
。
：
裂缝系统的孔隙度和渗透率为：
［（古一］（一胁）一ｅＬ２３（（１－２Ｖ））（【九ｐ＋．一Ｐ＋ｍＯ。］］
１）ｄｐｍ圳
（５）响：
对于基质单元的变形，同时考虑吸附解吸作用的影
对式（５）积分得：
：
［［击一］ｃ一蛐卜丢
一瓦Ｐ＋ｍｏ）］
＝一
１（
（１３）
（６）
７０

煤层气井排采过程中渗透率动态变化研究进展

煤层气井排采过程中渗透率动态变化研究进展吴财芳;张晓阳【期刊名称】《煤炭科学技术》【年(卷),期】2016(044)006【摘要】煤层气井排采过程中,渗透率的动态变化决定着煤层气的运移和产出,是控制煤层气井产能的核心因素.从排采过程中渗透率动态变化影响因素、渗透率动态变化规律等方面进行分析,总结了国内外关于渗透率动态变化的普遍认识和最新进展,并指出了研究过程中所存在的问题及今后的发展趋势.煤层气井排采过程中主要受到有效应力、煤基质收缩和克林肯伯格效应的影响,导致渗透率总体呈现“先降低、后升高”的不对称“U”型变化.结合研究过程中存在的侧重点单一、作用阶段忽视、变化模型偏理论化等问题,认为进一步结合实际排采数据,细化各影响因素的不同作用阶段,着重分析影响气、水产能的有效渗透率和相对渗透率变化规律,完善储层尺度上的动态渗流过程,为精细化定量排采控制提供可靠的理论支撑将是今后的研究重点.【总页数】7页(P7-13)【作者】吴财芳;张晓阳【作者单位】煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】P618.104【相关文献】1.煤层气井排采时储层渗透率变化特征研究 [J], 郭徽;房新亮;王雪颖;郑龙2.煤层气井排采过程中各排采参数间关系的探讨 [J], 曹立刚;郭海林;顾谦隆3.高煤阶煤层气井不同排采阶段渗透率动态变化特征与控制机理 [J], 孟艳军;汤达祯;李治平;许浩;陶树;李松4.煤层气井排采过程中储层渗透率动态变化简析 [J], 吕鹏伟;房媛;李俊乾5.中煤阶煤层气井排采阶段划分及渗透率变化 [J], 夏鹏;曾凡桂;吴婧;王晋;冯绍盛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

煤层气水力压裂工艺新进展

228储存煤层气的地层有着十分复杂的条件和结构，在形成煤以后其结构会受到较为强烈的破坏，使得煤层出现较高程度的破碎状，同时也使得煤层的原始结构受到较大的破坏。

储存煤层气的地层具有三低的特征，即为渗透率较低、压力较低以及气体饱和度较低，同时储存煤层气的地层还具有非均质的特征，如果使用以往的开采方式将很难实现对于煤层气的高效提取。

由于煤层气的储存层中具有低渗透、低压和低饱和的特征，所以如果缺乏相应的开采策略，那么将会在一定程度增加煤层气开发的难度，从而降低煤层气的开采效率。

所以，想要有效提升煤层气的开发效率，就必须在进行煤层气开发前，根据当地的具体情况来制定合理的策略，通过煤层的联通以及井筒的隔离以及裂缝来实现高效率的煤层气开发。

通过解吸、扩散以及渗透等过程来实现对于煤层气的提取。

从目前来看，世界范围内重要是利用压裂工艺来实现煤层气的提取，通过加强煤层气的渗透能力来提高产量。

1 煤层气水力压裂工艺原理分析对于煤层气进行提取所采用的压裂工艺主要源自于油气压裂技术，通过对该技术进行相应的改进来实现对于煤层气的开采。

煤层气水力压裂工艺的具体流程可以描述为：首先根据压力的传递原则来将高压泵设置在地表，然后通过依靠其所具有的吸收能力来把高粘度介质送进煤层当中，从而加强煤层所具有的压力。

因为介质在进入到煤层后能够对于煤岩强度以及地层应力进行有效的抵抗，所以能够使其突破井筒薄弱处，从而制造出一些裂缝，伴随着介质的逐步进入，裂缝也会逐渐变大，当裂缝变大到一定程度时，就会变为系统形式的裂缝。

这时可将支撑剂送入其中，从而实现对已经形成的裂缝进行支撑的效果，并能够起到对裂缝进行延伸的作用。

在完成这些工序后，在将顶替液送入到煤层中，从而确保所有的支撑剂能够都送达裂缝处。

煤层气水力压裂工艺的具体流程为：首先在煤层当中制造裂缝，然后加入支撑剂，最后是裂缝完成支撑，这时压裂液体呈现回流或者滤失的状态。

通过使用水力压裂工艺，能够在煤层当中制造出具有较高流通能力的通道，并能够把储层和井筒进行有效的连接，从而加快降压和排水过程，实现煤层气的压力解析，最终提升开采效率。

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8.3 3W
2 i
f
（2）
式中:f — 裂隙的孔隙度，小数； Li，Wi — 第 i 条裂隙的长度以及宽度，m； n — 岩石或某样品中裂隙总数，整数； 2 As — 岩石或样品的渗虑面渗流对煤储层的裂隙宽度较微小，流体的流速很慢，一般都认为是层流了，即在裂隙中煤层气的运移属于层流，与达西定律相符合。达西定律用下式来描述： Qf L
煤层气储存、运移的主控因素是煤层中的微孔和裂缝。这是因为：对煤层的渗透性起着决定作用的是煤层中的割理(即裂缝)，它直接影响着煤层产气量的大小。
3 煤层裂隙的气体渗流
3.1 裂缝中气-水两相渗流模型煤层气在裂缝中运移，平衡模型和非平衡模型中其实都是一样的，运移方式主要是渗透和扩散。渗透运动服从了 Darcy 定律，扩散运动则服从 Fick 定律。写出裂缝中气、水两相的渗流方程，就是根据上述这两个定律和均衡原理。通过了吸附作用，大量的煤层气都在微孔隙的壁面上吸附。降低裂缝中的压力时，煤层气会从微孔中被解吸出来，并向裂缝中扩散。基于上述机理，根据 Fick 定律，就可以建立非平衡的吸附模型。非
煤层气的定义是：在煤化过程中，有机质由前期生物的成因与后期热的成因形成的，主要是以吸附作用为主，而且在煤岩储层里赋存的一种非常规天然气。煤层气储层具有三相介质、双重孔隙结构的特点，在煤岩中的裂缝（即割理）把煤岩分割成了大量的煤岩基质块，而又有大量的原生孔、气孔、溶蚀孔等的基质孔隙，存在于基质块内。其中，在煤岩储层的裂缝孔隙里充填了地层水，既提供储层压力以维持气体分子被煤岩的吸附作用，又提供了使得开采煤层气流体可以流动的通道;而基质孔隙与煤层的含气量有关系，原因是基质孔隙具有很大的内表面积，其提供了煤层气吸附的场所。另外，也有少量的气体溶解于地层水中，以及小部分孔隙的空间容纳了游离态的气体，通常在煤层气里，这两部分气体所占比例都很小，因此在评价煤层气的储层时，尤其是在评价烟煤和无烟煤，不用考虑吸 [1] 附气的含量。煤层中煤基质通过天然的裂隙的网分，形成了许多方块(基质块体):主要渗透的通道是裂隙，而主 [2-5] 要储气的空间是基质。
由于甲烷在煤气层中的储集机理主要是：吸附在孔隙表面，因此，有很大部分气体在煤的微孔隙中储集，其在压力的作用下呈现了吸附状态。所以，煤比常规的砂岩具有更高的储气能力。 2.2 间距(即裂缝的密度) 裂缝的间距是指裂缝面之间的距离，在不同的组系裂缝模拟过程中，必须对裂缝密度进行一定的估算，该参数可以通过岩心的资料和成像的测井资料得到，但是因为很多井为斜井，采用了 Terzag hi 提出的不同组系裂缝的相对于斜井校正的方法进行统计，这样得到了的裂缝密度更为精准。根据对于裂缝密度的统计结果，可以表明：裂缝间距容易受构造位置和岩性控制，其中尤其是在岩性当中，脆性矿物的含量更明显。由于石英岩与白云岩的岩性特征，它们的裂缝密度都比较大。大多数裂缝的间距为 1 cm 左右，而图 2 显示为平均裂缝间距，主要分布在 1~ 9 cm 之间。
Kf whp f
3
（3）
式中： Qf — 在压差Δp 下，通过了裂隙的流量，m /s； w — 裂隙宽度，m； h — 裂隙高度，m；
Evolution of Fracture System and Permeability During Coal-bed Methane Extraction
（Xi'an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065，China） Abstract: The crack is naturally formed in coal，people has known the phenomenon for more than a hundred years. The development practice of coalbed gas shows, the crack and permeability of coal rock are the key factors restricting the development of coal bed gas resources in China. The nature of the crack has big effect on coal-bed methane extraction. The coal seam belongs to fractured reservoir，its fracture porosity, crack opening and crack spacing control permeability and drainage capacity of the coal seam. Key words: coalbed gas； fracture system；permeability
2 裂缝对煤层渗透率的影响
2.1 孔隙的结构煤储层是一种具双重孔隙结构的裂隙-孔隙型储层。煤岩基质中孔隙是煤层的主要组成部分，同时也是储存气体的空间；煤岩中的孔隙其实非常的细小，虽然仅有百分之几的孔隙度，但它具有巨大的内表面积，能吸附大量的甲烷气体。煤层孔隙可分为裂缝、原生孔隙和次生孔隙三大类，煤层中的孔隙裂缝之间有很大的相差，小的裂缝甚至都无法通过气体分子，大的裂缝可以达到数微微米级。根据煤的孔隙直径大小，可以将煤孔隙可以分成为三类：微孔、小孔、中孔和大孔。孔隙级别所对应的孔径分布，如表 2 所示。
第 42 卷第 10 期
杨兴东：煤层气开采过程中裂缝系统与渗透率演化关系
μ— 流体粘度，mPa·s；
Δpf — 裂隙中的压力差，MPa； L — 裂隙的长度，m； -3 2 Kf — 裂隙的渗透率，×10 μm 。
1189
平衡吸附的模型在煤层气数值模拟的应用中，参考了非平衡吸附模型，模拟了气体在微孔中煤层气解吸、扩散的时空过程，效果非常的好，克服了把煤气层作为单孔隙介质的平衡态模型，将微孔中气体浓度只看作为——在裂缝中的压力函数，而与时间无关的质点。通过模拟了某 XX 煤层气井采气的动态，结果表明了：耦合模型——气-水两相渗流模型的耦合模型与非平衡吸附模型——能够使煤层气在微孔中吸附、解吸、扩散的再现过程表现的比较真实，以及随着水流在裂缝中渗流的全过程。因为基质孔隙渗透率极低，一般情况下所说的煤储层渗透率，在实际上是指煤层中裂隙的渗透率。在忽略了一些有渗透能力的煤基质孔隙的前提下，用蒙特卡罗模拟法与统计学提出了预测裂隙孔隙度和渗透率的公式：（1） f LiW i / As
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辽
宁
化
工
2013 年 10 月
和水的条件下，因为孔隙度越小，煤层中的含水饱和度就下降的越快，越有利于气体的排出，产气量达到峰值也就越早。 1.2.3 裂缝的渗透率由于储层压力的下降加快，随着气体解吸速度的增大，产气量也就越高，渗透率越大，产水量就越高；而到了生产后期，由于气源供给的不足，高渗透率条件下比低渗透率时的产气量小。在裂缝系统中，储层的渗透率越大，煤层的产气量就越高，产气到达峰值的时间也越早。
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4 结论
对煤层的渗透性起着决定性作用的是煤层中的割理(即裂缝)，产气量大小由其直接影响着。所以，煤层中的煤层气储存、运移的主控因素是微孔和裂缝。由上面煤储层的典型特点可得出：在煤层气勘探过程评价开发的储层中，需要考虑各点基质的以下性质：孔隙度、煤岩裂缝的渗透率及煤气层的含气量。裂缝的性质是影响煤层气产出的关键因素。煤层是属于裂缝性储层范畴，裂缝的孔隙度、裂缝的间距及渗透率等控制着储层的排液能力，进而影响着煤层气产出的总量的大小、速度的快慢。
参考文献：
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表 2 孔隙的分类
孔隙的级别微孔小孔中孔大孔孔径的范围/nm <10 10～100 100～1 000 >1 000
图 2 裂缝间距的分布统计直方图
煤的孔径分布主要是与煤级有关，煤储层的孔隙度大小主要是受其煤化程度影响，褐煤中以大孔占 43%。而且伴随着煤级的升高，会增加了其中孔和微孔的数量，当然，大孔会相应的减少；无烟煤中主要存在的是微孔，所占比例可高达 70% 。煤孔隙的结构可以分为裂隙的孔隙和基质的孔隙，构成了煤的双重孔隙系统。裂隙形成，煤体产生了内部的裂隙，是因为煤化作用的结果，它对煤储集性能至关重要的。割理是垂直或近似于垂直于煤层层面的裂隙，煤体由于割理的作用，被切割成了许多的小块。因此，端割理与面割理构成了裂缝网络，它们是近似正交的，形成了气体和液体运移的主要通道。
1 裂缝动态发育规律总结
1.1 裂缝分布模式总结在自然界中，与褶皱和断层有关的构造裂缝，是与油气关系最为密切的裂缝发育方式。（1）3 种裂缝分布模式（根据裂缝发育的方式建立）：如图 1 所示：与层面垂直的裂缝(模型 1)、与层