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煤层气储层渗透率影响因素及研究意义

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煤层气储层特征研究分解

煤层气储层特征研究分解
饱和的
欠饱和的
饱和煤层（A）含有最大的气含量， 这在理论上是可能的，如由实验室确定 的等温吸附曲线所定义的。在开始脱水 和压力下降时，气生产立即开始。
欠饱和煤层（B）含有比煤层可能吸 附量要少的甲烷，由于先前发生过脱气事 件。为了使气产气甚至需要几年的时间进 行脱水和降压，而最终的储力
超压——煤层气井喷
三、储层的空隙压力与原地应力
2、煤层气瓦斯压力
煤层气（瓦斯） 压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿井中测得的煤 层孔隙中的气体压力。煤储层试井测得储层压力是水压，二者的测试 条件和测试方法明显不同。煤储层压力是水压和气压的总和，在封闭 体系中，储层压力中水压等于气压；在开发体系中，储层压力等于水 压与气压之和。
同一煤样吸附不同气体：CO2>CH4>N2
CH4 CO2 N2
8
10
CH4 CO2 N2
8
10
四、煤储层的吸附性
2、煤层气吸附／解吸过程的差异与解吸作用类型划分
地质条件下的煤层气吸附过程与开采条件下的煤层气解吸过程的差异对比
煤层气物理吸附
煤层气物理解吸
作用过程
吸附偶于煤的热演化生烃、排烃 人为的排水-降压-解吸过程（是一 过程之中（是一种“自发过程”） 种“被动过程”）
一、煤层气的概念
1、煤层气
煤层气是以甲烷为主要成分的矿产，是在煤化作用过程中形成、储集 在煤层及其临近岩层中的非常规天然气。
2、煤层气储层
煤层作为煤层气的源岩和储层，具有2方面的特征：一是在压力作用 下具有容纳气体的能力； 二是具有允许气体流动的能力。
二、煤储层的渗透性
1、概念
储集层的渗透性是指在一定压力差下，允许流体通过其连通孔隙的 性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，渗透性优劣用渗透 率表示。

第六章 煤储层的渗透性特征

第六章 煤储层的渗透性特征

第六章 煤储层的渗透性特征煤储层渗透率是进行煤层气渗流分析的主要参数，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。

国外理论和实践表明，煤储层在排水降压过程中，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变化。

第一节 渗透性的基本概念渗透性即多孔介质允许流体通过的能力。

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、绝对渗透率若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，则多孔介质允许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，会引起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路径上的壁面相互作用（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相互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经过滑脱效应校正才可得到绝对渗透率（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（实验煤样进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。

对于气体在一根毛管内的流动来说，b 可由下式得出：rp c b λ4= （6-2）md 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研究

煤层气储层渗透率影响因素研究

煤层气储层渗透率影响因素研究王臣君;杜敬国;梁英华【摘要】煤层气储层渗透率是煤层气开发生产的关键参数之一.在深入分析煤层气的解吸过程和煤储层孔隙特征的最新研究成果基础上,对与煤层气储层渗透率相关的主要影响因素进行了系统分析,发现:大量水排出后会形成大量与裂隙相连的孔隙,对煤层气的渗透率造成重要的影响;煤层的成熟度不仅对煤层气储层的孔隙结构造成影响,同时对孔隙表面的粗糙度也有一定的影响;克林伯格效应对煤层气储层的渗透率影响可以不在研究范围内;甲烷的溶解度随无机质离子的含量增大呈现一种先增大后减小的趋势.%The permeability of coalbed methane reservoirs is one of the key parameters of coalbed methane exploitation and production. Based on the deep analysis of the latest research results of the desorption process of coalbed methane and the pore characteristics of coal reservoirs, systematical analysis was made in this paper on the main influence factors related to the permeability of coalbed methane reservoirs, it was found that the discharge of a large amount of water would form a large number of pores connected with fractures, which would have an important influence on the permeability of coalbed methane;the maturity of coal seam not only affected the pore structure of coalbed methane reservoirs, but also the pore surface roughness; the influence of Klinkenberg effect on the permeability of coalbed methane reservoirs could be neglected; the solubility of methane showed a trend of first increase and then decrease with the increase of the inorganic ion content.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2017(044)006【总页数】6页(P83-87,91)【关键词】煤层气;储层;渗透率;复合解吸;溶解度【作者】王臣君;杜敬国;梁英华【作者单位】华北理工大学化学工程学院,河北唐山063009;唐山中浩化工有限公司,河北唐山063611;华北理工大学化学工程学院,河北唐山063009;华北理工大学化学工程学院,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TD712面对国家能源结构调整和社会对环境保护的需求，国家相关部门对煤层气提出了更大的指导规划和更积极的财政补贴政策，使得我国煤层气勘探开发又进入一次新的发展时期。

煤储层渗透率影响因素

煤储层渗透率影响因素

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]。

沁水盆地煤储层渗透率影响因素研究

沁水盆地煤储层渗透率影响因素研究

c σ −3 ⋅ fe
0
式中： k ——给定应力条件下的渗透率
KB0B——原始渗透率
2——2
c ——煤的孔隙压缩系数 f
όBeB——有效应力
e ——为自然对数底，约为 2.71828。
所以在某一地区范围内，可以通过地应力状态，对煤层渗透率进行估计。 根据沁水盆地内有效应力与渗透率的关系曲线，本文引入“临界应力状态”对有效应 力对渗透率的影响规律加以说明。所谓的临界应力状态是指煤在发生形变且未发生大规模断 裂的范围内所能承受的最的载荷应力。据此我们对图 1 作如下的的解释：
图 1 沁水盆地的应力示意图
造条件较为复杂，盆地内煤储层渗
透率变化较大。对盆地内煤层渗透率的研究难度较大，本文主要从影响煤储层渗透率的内、
外因素进行探讨，希望能够给以后的煤层气开发工作以借鉴性作用。
1 影响渗透率的内在因素
影响煤储层渗透性的内部因素主要表现为煤体结构以及煤体本身的割理发育情况。因 为割理的发育对煤层渗透性起着决定性作用。割理的发育取决煤岩的力学性质，煤阶、煤体 结构等对割理的发育也有一定的影响。所以对煤储层渗透性的内部影响因素的研究，主要是 对割理的研究。
从表中可见，惰质组含量高的煤层不利于割理的发育和连通，镜质组含量高的煤层，割 理发育，连通好。 1.2.2 矿物质的影响
矿物质比有机质硬度大，大多以不均匀的状态赋存于煤层中，含矿物质多的地方，煤的 光泽黯淡⑥。暗淡区的割理发育程度低于光亮区，从微观—宏观都常见到光亮煤割理宽、数 量多，而暗淡煤割理窄、数量少的现象，矿物质在一定条件下不利于割理的发育。 1.2.3 煤相对割理影响
煤储层中有三种主要流体充填煤的割理系统⑦，即：（1）煤化作用过程中产生的有机 流体：（2）岩浆热液所携带的气液挥发物；（3）含无机沉淀物的地下水。通常，含无机沉淀 物的地下水对煤层的割理系统的危害最为严重和广泛。

煤储层渗透率与地质强度指标的关系研究及意义_郭红玉

煤储层渗透率与地质强度指标的关系研究及意义_郭红玉

图1 Fig． 1
加工后的部分煤样
The processed coal samples
第8 期
郭红玉等： 煤储层渗透率与地质强度指标（ GSI） 的关系研究及意义
1321
GSI 为测试渗透率时压实状态下的比对结果 。
图2 Fig. 2
渗透率测试系统
The test system for the permeability 图3 Fig. 3 典型的煤体结构
， 摒弃“实
。 尝试引入 GSI 理论来
评价煤体结构的完整程度， 探讨 GSI 值与渗透率的关 系， 为快速评估煤储层渗透率， 判定煤储层的水力压 裂适用性提供实验支撑。
收稿日期： 2010 － 04 － 16 责任编辑： 毕永华 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 40902044 ） ； 长江学者和创新团队发展计划（ IRT0618 ） ； 河南省重点实验室项目（ OTMP0901 ） E － mail： guohy@ hpu. edu. cn 作者简介： 郭红玉（ 1978 —） ， 男， 河南遂平人， 博士研究生。Tel： 0391 － 3987981 ，
1320
煤
炭
学
报
2010 年第 35 卷
1
GSI 岩体分类体系的引入
形成于地质历史并受目前采动影 的是煤的整体性， ［13 ］ 响 ， 外生裂隙和割理均属于不连续面， 而被切割的 基质块则对应于岩体分类中的块度， 两者实质相通， 这是引用 GSI 岩 体 分 类 体 系 来 评 价 煤 体 结 构 的 基 础
Relationship of the permeability and geological strength index（ GSI） of coal reservoir and its significance

煤层气储层渗透率影响因素及研究意义


图1 煤样渗透率与平均有效应力ห้องสมุดไป่ตู้ 关系
煤化程度对煤样渗透率的影响
由图2可以看出，在同一应力状态 下，随着煤化程度的增高，煤的 渗透率降低。(Q煤样的挥发分最 小，Y煤样的挥发分位子中间，N 煤样的挥发分最大，因随着挥发 分的减少，煤化程度逐渐增高， 所以，煤样Q的煤化程度最高，Y 煤样次之，N煤样的煤化程度最 低)煤样渗透率的这种变化也是由 煤的孔豫度决定的。因为在一定 范围内(碳含量小于60)，孔隙度 随着煤化程度的增加而降低。高 变质的煤结构紧密，孔隙度低， 因而渗透率低。
渗透率的定义
渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量， 它是煤层气甲烷开采中一个最为关键的参 数，也是最复杂且难以确定的参数。由于 煤具有较软、低弹性模量的力学性质，在 钻井或开采中外界条件的改变可对其产生 强烈的影响。通常所说的煤层渗透率是指 煤层割理渗透率。
煤样的渗透率是根据达西公式计算的，即
式中K——渗流流量(m3/s)， p——测量点的大气压(Pa) P1——进口瓦斯压力(Pa) P2——出口瓦斯压力(Pa) L——试样长度，(m) A ——试样横截面积(m2) ——气体粘性系数(Pa·s)
图3 煤样渗透率与电场的关系
瓦斯解析对煤样渗透率的影响
由图4看出，当增大气体压力时， 在低压阶段(气压小于3MPa)，煤样 的渗透率减小，这是由于克林伯格 效应的结果，同时瓦斯的吸附也使 煤样的渗透率减小；当气体压力大 于3MPa后，煤样的渗透率随着气压 的增大而增大。在降压阶段，煤的 渗透率随着气体压力降低而减小， 当气体压力小于3MPa以后，随着气 压力的降低，煤样的渗透率开始增 大。根据同一煤样做的吸附实验结 果表明，在气体压力达到3MPa左右 时吸附瓦斯达到饱和，也就是说， 在上述渗流实验中，当气体压力降 至3MPa时，吸附瓦斯开始解吸，瓦 斯渗透率的增加是由于瓦斯的解吸 造成的，这与文献的结果是相吻合 的。

高煤阶煤层气储层动态渗透率特征及其对煤层气产量的影响

ｖ ｒａ ｉ ｓ ｉ ｈｅＣＢＭ ｅ ｅｒ ｏｉ ｒ ｅ ｂ ｌｔ ｒ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｏ “ ” ｆ ｍ ｒｎｇ ｈｅ ＣＢＭ ｅ ｅ ｏ ａ ｉｔｏｎ ｎ ｔ ｒ ｓ ｖ ｒｐｅ ｍ ａ ｉｉｙ ｗｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｆ ａ Ｕ ｏｒ ｄｕ ｉ ｔ ｄ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ． ｔ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉｉｉｙ ｎｔ ｈｅ ｓ ｒ ｓ ｓ ｎｓｔｖ ｔ
ｉｓｅ ｆ ｃ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ｂｅ ｅ ｈａ ｕ ｐｕ ｔ ｆ ｅ ｔｏ ｈ ｏ ｌ ｄ ｍ ｔ ｎｅ ｏ ｔ ｔ
ＣＨＥＮ ｈ ｎ ｏ ｇ ＣＨ ＥＮ ｎ ｅ ｇ ＹＡＮＧ ｉｏ ｈ ｎ ＤＥ Ｚ ｅｈ ｎ Ｙａ ｐ ｎ Ｊａ ｓ ｅ ｇ ＮＧ ｅ ＺＨＡＯ ｈ ｎ Ｗ ＡＮＧ Ｙｉ ｉ ｇ Ｚ Ｙｕ ｏ ｇ ｂｎ
＿＿ ＿ ＿
＿ 一
口同Βιβλιοθήκη 煤 阶煤 层 气 储 层 动 态 渗 透 率 特 征 及 其对 煤 层 气 产 量 的 影 响
陈 振 宏 陈 艳 鹏 杨 焦 生 邓 泽 赵 玉 红 王 一 兵
（ 国石 油 勘探 开发 研 究 院 廊 坊分 院 中 河北廊坊 ０５０） ６ ０ ７
摘 要 ：通 过 开展 干样 煤 储 层 地 质 效 应 实 验 ， 合 数 值 模 拟 方 法 ， 究 了煤 储 层 渗 透 率 动 态 变 化 特 征 及 其对 煤 层 气 井 产 能 的 影 响 结 研
ｗａｓｄｏ ｉ ｎ ｔｔ ｅ ｂ ｇｉｎｉ ｎｄｔ ｅ ｍ ａ ｒｘ ｓ ｉ ｋａ ｅ ｅ ｆｃ ｎ ｒ ａｓ ｄ ｇｒ ｄｕ ｌｙ ａ ｈｅｄｅ ｅｏ ｍ ｎａ ｔａ ｈ ｅ ｎ ｎｇ ａ ｈ ｔ ｉ ｈｒｎ ｇ ｆｅ ｔｉｃ ｅ ｅ ａ ａ ｌ ｓｔ ｖ ｌｐｍ ｅ ｏｃ ｅ ｅ ｎｔｐｒ ｅ ｄ ｄ Ｔｈｅｇ ｓ ｐ ｒ ｅ ｂｉ — ａ ｅｍ ａ ｌ ｉ

煤层渗透率影响因素综述与分析

按照物理吸附理论随吸附作用的增强吸附剂此处是煤层基质的表面自由能会降低而这种降低将使得基质发生与能量级降低成比例的膨胀基质膨胀使得瓦斯通道缩小割理孔隙度降低从而渗透率透气系数会随之降低对应于解吸过程就是上文所说的基质收缩过程
第 22 卷第 5 期 天 然 气 工 业
( 4) 尽管测井力关系的方 程 是 Terzaghi 有效应力 ,原理可表述为 : T σ=σ ( 1) + p 式中 : p 为多孔介质孔隙流体压力 ( 内应力 ) ,σ 为总 T 应力 ( 或外应力) ,σ 为有效应力 。 导意义 。 ( 2) 实际计算结果表明 , 岩石强度受许多因素的 影响 。主要表现在以下几个方面 : ① 埋深对岩石强 度有比较大的影响 。受围压 、 温度和岩石成岩等作 用的影响 ,随着埋深的增加 ,其强度增大 。 ② 地层的 岩性不同其强度值不同 。对于颗粒比较大的粗砂 岩 ,因其比较疏松 ,可塑性较强 ,强度较大 ; 对于钙质 胶结的较致密砂岩 ,因其具有较强的胶结作用 ,其强 度同样大 。 ③ 同类岩石 ,当其它条件相同时 ( 比如埋 深、 岩石的结构和成分等 ) , 岩石强度随孔隙度的增 加而降低 。 ( 3) 应力场的方向与测井具有紧密的联系 , 根据 地层倾角测井资料可以确定最大与最小应力方向 , 从而确定地区的应力场方向 。
从而
φ=φ 0e (σ σ ) C′ φ 0=φ 0e (σ - σ 0 ) C′ φ
T T
=φ 0e
Δ σ C′ φ
( 3′ )
综合两种情况 ,我们可以用 ( 3) 式表示割理孔隙 度与有效应力的关系 。 岩石的渗透率与岩石所处的应力状态有密切关 系 , 岩石的渗透率和孔隙度一般来讲并不存在函数 关系 ,但有一定的统计规律 ,广泛应用的 K ozeny 方程 即说明了这种关系 , K ozeny 方程为 :

煤储层渗透率影响因素及排采控制研究

煤储层渗透率影响因素及排采控制研究田俊林（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京　１０００８３） 摘　要：在煤层气排采过程中，渗透率是影响气井产量的关键因素。

本文通过分析煤层气排采经验，总经了在气井排采过程中，煤储层渗透率影响因素；并且在不同的排采阶段要采取不同的排采控制措施。

关键词：煤层气；渗透率；影响因素；排采控制 中图分类号：ＴＤ８２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０２０）０１—００１７—０３ 煤层气井获得可观产气量需要两个基本条件：煤储层要具有一定的含气量以及良好的渗透性，前者是气井产气的物质基础，后者则是气体能够有效产出的关键因素。

在气井排采过程中，如何减少对储层渗透率的伤害，扩大解吸半径，是决定气井能否高产的关键因素。

在此过程中，对储层渗透率影响最大的主要有５个因素：应力敏感性、基质收缩、煤粉堵塞、气锁伤害以及气水两相流效应。

１　煤储层渗透率影响因素１．１　应力敏感性煤储层是一种典型的双重孔隙介质，其孔隙结构主要是由基质孔隙和裂缝孔隙构成，其中煤储层的渗透性主要取决于煤中裂隙。

在煤层气井排采过程中，随着地下水和煤层气的排出，煤储层压力逐渐下降，导致煤储层有效应力增加，煤储层微孔隙和裂隙被压缩甚至闭合，从而使煤储层渗透率明显下降，煤储层表现出明显的应力敏感性。

煤储层的应力敏感性可以用渗透率损害系数、渗透率损害率、不可逆渗透率损害率和应力敏感系数来具体评价［１］。

前人通过大量的试验研究表明，渗透率随有效应力的增大呈指数型降低。

１．２　煤基质收缩效应煤体在吸附或解吸的过程中产生的膨胀或收缩效应统称为吸附变形。

在产气阶段，随着煤层气的解吸，煤基质开始收缩变形，导致煤中的裂隙开度增大，煤储层渗透率开始升高［１］。

基质收缩效应与应力敏感性不同，后者会导致煤储层渗透率下降并且很难恢复，前者则会提高煤储层渗透率。

煤储层渗透率在煤层气临界解吸压力前，主要受有效应力的影响而出现下降趋势，但当煤层气排采一段时间后，随着煤层气的不断解吸，煤基质收缩效应开始逐渐增强，有效应力效应逐渐减弱，煤储层渗透率开始逐渐改善。

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压裂和裸眼洞穴造缝方面的例子有：铁法 煤田大兴井田DT1井便经历了裸眼造穴、清 煤田大兴井田DT1井便经历了裸眼造穴、清 水压裂、清水携砂压裂和大规模高砂比高 压力压裂的过程。
其他影响煤层渗透率的因素
除以上所列出的影响因素外，磁场、流变、 煤中水分含量以及化学因素等都会影响渗 透率，至于其影响机理的研究还有待加强。
增大渗透率的方法
目前，主要的储层强化措施是人工造缝。 采用的主要方法有清水加砂或不加砂压裂、 凝胶加砂压裂、洞穴激励造缝等。对于剖 面上煤层不集中分布，单层煤厚不大的多 煤层井，多采用水力压裂的办法。埋深不 大的煤层(小于600m)在压裂时可以不加砂， 大的煤层(小于600m)在压裂时可以不加砂， 埋深大的煤层则必须加砂压裂。对于厚度 较大、渗透性又很好的煤层则采用洞穴激 励造缝的措施。
基质收缩效应
煤层气开发过程中，储层压力降到临界压力以下 时，煤层气便开始解吸，随孔隙压力降低，气体 解吸量增加，基质微孔隙表面自由能增加，基质 发生收缩，产生新的裂隙或割理，孔隙度增大， 从而使得渗透率增高：△K 从而使得渗透率增高：△Kms=α(△V／V) 而△V V=βV 而△V／V=βVd，Vd=VLP／(PL+P) 故有△K αβV 故有△Kms=αβVd=CVd 式中：V为基质体积；△V为基质体积变化量；V 式中：V为基质体积；△V为基质体积变化量；Vd 为解吸量；V 为解吸量；VL、PL分别为Langmuir体积和压力； 分别为Langmuir体积和压力； α、β为取决于煤体性质的常数，C=αβ。 为取决于煤体性质的常数，C=αβ。
图4 煤样的渗透率与气体压力之间 的关系
表1 煤储层渗透率评价表
Klinkenberg效应 Klinkenberg效应
由气体分子和固体分子间的相互作用产生的效应 称Klinkenberg效应。它可以由下式表述： Klinkenberg效应。它可以由下式表述： Ka=K0(1+b/pm) 式中：K 为初始绝对渗透率；K 为渗透率；P 式中：K0为初始绝对渗透率；Ka为渗透率；Pm为 平均气体压力；b Klinkenberg系数。由 平均气体压力；b为Klinkenberg系数。由 Klinkenberg效应所引起的渗透率增量为：K Klinkenberg效应所引起的渗透率增量为：K滑移 =K0*b／pm *b／
电场对煤样渗透率的影响
图3为Q煤样的渗透率与电场强度 E的变化关系。由此可以看出，在 实验电场强度范围内煤样的 渗透率与电场强度成线性关系， 即随着电场强度的增加而呈线性 增加。符合下列关系K=A+B 式中K——渗透率(m3) E——电场强度(KV/m)| A，B为常数。在煤样两端加上电 场后，相当于在瓦斯流动方向煤 体中建立了电势差，煤体中的瓦 斯渗流将出现电动效应，且电场 强度越大，电动效应越显著，从 而瓦斯在煤体中的渗透率随着电 场强度的增高而增大。
煤层气储层渗透率影响 因素及研究意义
汇报提纲
1 2 3 4 选题意义、 选题意义、研究内容 煤层渗透率的影响因素 增大煤层渗透率的方法 结论及展望
选题意义、研究内容
煤层气作为能源开发是我国十一五计划的 内容之一，国家计划在2015年煤层气的利 内容之一，国家计划在2015年煤层气的利 用率达到60%。然而，煤层气开的决定因 用率达到60%。然而，煤层气开的决定因 素是煤层的渗透率。天然气由于渗透率较 高易于开发和利用。研究如何增加煤层的 渗透率对于煤层气的开发具有重大的意义。
渗透率的定义
渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量， 它是煤层气甲烷开采中一个最为关键的参 数，也是最复杂且难以确定的参数。由于 煤具有较软、低弹性模量的力学性质，在 钻井或开采中外界条件的改变可对其产生 强烈的影响。通常所说的煤层渗透率是指 煤层割理渗透率。
煤样的渗透率是根据达西公式计算的，即
式中K——渗流流量(m3/s)， p——测量点的大气压(Pa) P1——进口瓦斯压力(Pa) P2——出口瓦斯压力(Pa) L——试样长度，(m) A ——试样横截面积(m2) ——气体粘性系数(Pa·s)
图3 煤样渗透率与电场的关系
瓦斯解析对煤样渗透率的影响
由图4看出，当增大气体压力时， 在低压阶段(气压小于3MPa)，煤样 的渗透率减小，这是由于克林伯格 效应的结果，同时瓦斯的吸附也使 煤样的渗透率减小；当气体压力大 于3MPa后，煤样的渗透率随着气压 的增大而增大。在降压阶段，煤的 渗透率随着气体压力降低而减小， 当气体压力小于3MPa以后，随着气 压力的降低，煤样的渗透率开始增 大。根据同一煤样做的吸附实验结 果表明，在气体压力达到3MPa左右 时吸附瓦斯达到饱和，也就是说， 在上述渗流实验中，当气体压力降 至3MPa时，吸附瓦斯开始解吸，瓦 斯渗透率的增加是由于瓦斯的解吸 造成的，这与文献的结果是相吻合 的。
渗透率的影响因素
有效应力对煤样渗透率的影响 煤化程度对煤样渗透率的影响 电场对煤样渗透率的影响 瓦斯解析对煤样渗透率的影响 Klinkenberg效应和基质收缩效应对煤层渗透率的影响
有效应力对煤样渗透率的影响
如图1为煤样的渗透率 随平均有效应力的变化 规律。可以看出，煤样 的渗透率K与平均有效 应力呈指数关系，即满 足关系式 式中平均有效应力 a,b为拟合常数。在应力 集中带，由于裂隙及大 孔隙受压而闭台，可使 渗透力降低；在卸压带， 由于原有裂隙的张开、 扩大以及新裂隙的形成， 可使渗透能力急剧提高。
图1 煤样渗透率与平均有效应力的 关系
பைடு நூலகம்化程度对煤样渗透率的影响
由图2可以看出，在同一应力状态 下，随着煤化程度的增高，煤的 渗透率降低。(Q煤样的挥发分最 小，Y煤样的挥发分位子中间，N 煤样的挥发分最大，因随着挥发 分的减少，煤化程度逐渐增高， 所以，煤样Q的煤化程度最高，Y 煤样次之，N煤样的煤化程度最 低)煤样渗透率的这种变化也是由 煤的孔豫度决定的。因为在一定 范围内(碳含量小于60)，孔隙度 随着煤化程度的增加而降低。高 变质的煤结构紧密，孔隙度低， 因而渗透率低。