煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究_倪小明

厚煤层煤层气井水力压裂特点及效果评价
李全中;胡海洋;吉小峰
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2023(50)1
【摘要】为充分利用厚煤层的煤层气资源,需提高厚煤层的压裂改造效果,在厚煤层中建立复杂缝网。

以沁水盆地兰花区块不同厚度煤层气井为例,研究不同厚度条件下,压裂施工参数对压裂改造效果、产气效果的影响。

结果表明:研究区厚煤层压裂缝网长度及改造效果受压裂液总量的影响较显著,压裂裂缝平均长度192 m,压裂裂缝向埋深较浅的区域延伸较长;研究区山西组3#煤层水平主应力方向为北东东向,压裂裂缝偏离水平主应力方向,井筒两侧的裂缝长度差异增大;煤层厚度越大,资源丰度越高,其对每米煤厚的平均日产气量及每米煤厚的累计产气量贡献越大。

通过对煤储层多参数地质甜点优选及开发工程参数优化,可降低厚煤层煤层气开发风险,提高产气效率。

【总页数】6页(P92-96)
【作者】李全中;胡海洋;吉小峰
【作者单位】山西工程技术学院矿业工程系;中国矿业大学资源与地球科学学院;贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心;太原科技大学能源与材料工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD712.6
【相关文献】
1.太原西山古交区块煤层气井水力压裂效果评价
2.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析
3.煤层气井压裂效果评价及压裂施工工程因素分析
4.煤层气井水力压裂及对煤层顶底板的影响研究
5.煤层气井水力压裂效果评价与消突时间预测研究
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基于PKN分析的煤层气垂直井水力压裂时间计算模型王志荣;郭志伟;贺平;陈玲霞【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)004【摘要】Hydraulic fracture is one of the most effective methods to improve productivity of low permeability coal seam vertical well.In order to explore the time effect of interaction between gas and rock,and to explore the fracturing time evolution rule in gas containing soft coalseam,according to the stress characteristics of ver-tical wells,a model of initiation fracture pressure was set up on the base of elastic mechanics theory.Consider-ing the influence of damage to the coal/rock body,the model of extension stress was established by taking dam-age factor into bination of the nonlinear dropping pressure law of net pressure in crack extension, extension pressure calculation model and the classic PKN model,a new model of crack extension was estab-lished,which reflects the functional relationship between fracture time t and fracture radius L.The results of case study in Jiaozuo mines show that,when the fracture time is 40~60 min,the corresponding fracture radius can reach to 88.04~108.75 m.The theoretical value was consistent with the field monitoring data,which pre-liminarily proved the validity of the model.The conclusions provide a solid theoretical basis for the actual con-struction control and groundwater environment protection in mining area.%注水压裂是目前提高低渗煤层地面垂直井产能最有效的手段.为了研究压裂过程中流体与岩体相互作用的时间效应,以及低渗透煤层压裂缝的时空演化规律,首先根据垂直井的受力特征,运用弹性力学等理论知识,建立相应的起裂压力计算模型;其次考虑损伤对煤岩本体变形的影响,将Dougill损伤因子引入起裂压力计算模型,从而建立延伸压力的计算模型;结合裂缝内净压力的非线性压降规律、延伸压力计算模型以及经典的PKN分析模型,最终建立新的裂缝扩展模型.该模型反映了压裂时间t与压裂半径L之间的函数关系.焦作矿区运用该模型计算表明:压裂时间控制在40~60 min,则相应的压裂半径为88.04~108.75 m.这一理论计算值与现场实际检测结果较为符合,初步验证了新建模型的正确性,可为实际施工控制以及保护矿区地下水环境提供坚实的理论依据.【总页数】7页(P24-30)【作者】王志荣;郭志伟;贺平;陈玲霞【作者单位】郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TE375【相关文献】1.KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比 [J], 徐峰阳2.KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比 [J], 徐峰阳;3.煤层气井水力压裂效果评价与消突时间预测研究 [J], 刘高峰;翁红波;宋志敏;吕闰生;任建刚4.煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究 [J], 倪小明;朱明阳;苏现波;徐涛5.考虑储层流变性的水力压裂起裂时间计算模型 [J], 王志荣;胡凯;陈玲霞;郭志伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：煤储层真三轴水力压裂过程煤粉产出试验装置专利类型：实用新型专利
发明人：倪小明,李志恒,孙小婷,李怀珍
申请号：CN201521013534.4
申请日：20151209
公开号：CN205209887U
公开日：
20160504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：煤储层真三轴水力压裂过程煤粉产出试验装置，包括压裂动力系统、地层模拟系统、压裂模拟系统、煤粉分离测试系统和总控制系统；压裂动力系统的出口与压裂模拟系统的进口连接，压裂模拟系统的出口与煤粉分离测试系统的进口连接，总控制系统通过数据线分别与压裂动力系统、地层模拟系统、压裂模拟系统和煤粉分离测试系统连接；本实用新型可以对不同煤层属性参数、不同应力状态、不同水力压裂参数、不同压裂时间下煤粉产出粒度和产出量进行分离分析，更准确分析煤层气直井进行水力压裂下煤粉产出与压裂参数间的关系，为煤层气垂直井水力压裂参数的优化提供理论支撑。

申请人：河南理工大学
地址：454003 河南省焦作市高新区世纪大道2001号
国籍：CN
代理机构：郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：朱俊峰
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第59卷 第6期2023年11月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol. 59 No. 6November ，2023不同水力压裂顺序下煤层气井组应力干扰效应研究——以沁水盆地柿庄南区块为例竟亚飞1，倪小明1，2，张径硕1，张亚飞3 ，熊志文1（1.河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作 454000；2.煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南焦作 454000；3.中联煤层气有限责任公司，北京 100016）［摘 要］煤层气井常采用井网布置方式进行开发，不同的水力压裂顺序引起不同的应力干扰效应。

为了查明不同水力压裂顺序下煤层气井间应力干扰效应，本文以沁水盆地柿庄南区块3组煤层气井网15口井为研究对象，应用ABAQUS 有限元模拟软件，模拟了煤层气井网中3种水力压裂顺序（先周围后中心、对角、先中心后周围）的应力分布特征及干扰效应，提出了相应的水力压裂顺序建议。

结果表明：当施工排量为6.00~8.00 m 3/min ，液量为430.00~580.00 m 3时，（1）先周围后中心、对角、先中心后周围压裂时，距中心井、对角线井、周围井不同距离，依次分为应力释放区、集中区和原始应力区。

先周围后中心压裂时，中心井三区范围依次为≤15.00 m 、15.00~140.00 m 、＞140.00 m 。

对角压裂时，对角线井三区范围依次为≤60.00 m 、60.00~150.00 m 、＞150.00 m 。

先中间压裂时，周围井三区范围依次为≤60.00 m 、60.00~144.00 m 、＞144.00 m 。

（2）煤层气井网采用四点法布置，井间距超过300.00 m ，可有效避免煤层气井之间的应力干扰，降低煤层气井压裂时的施工难度。

［关键词］水力压裂 煤层气井网压裂顺序 应力重分布 应力干扰 井网优化 杮庄南区块沁水盆地［中图分类号］P624 ［文献标识码］A ［文章编号］0495-5331(2023)06-1336-11Jing Yafei, Ni Xiaoming, Zhang Jingshuo, Zhang Yafei, Xiong Zhiwen. Stress interference effects of coalbed methane well groups under different hydraulic fracturing sequences: Taking the Shizhuangnan block in Qinshui Basin as an example[J]. Geology and Exploration, 2023, 59(6):1336-1346.0 引言我国煤层多数经历过多期构造运动，渗透率普遍较低，通常采用水力压裂技术提高煤层气井的产气量（朱庆忠等，2015；秦勇，2021；赵振峰等，2022；徐凤银等，2023）。

煤层气井水力压裂机理研究的开题报告题目：煤层气井水力压裂机理研究一、研究背景与意义煤层气是一种非常重要的能源资源，具有储量丰富、分布广泛、环保等优势。

而煤层气的开采需要利用水力压裂技术，短时间内增强煤层气井的产能。

但是目前对于煤层气井水力压裂机理研究还不够深入，尤其是在水力压裂过程中产生的微观裂纹、变形和断裂机理及其对井壁稳定性的影响等方面，尚缺乏深入探究。

因此开展煤层气井水力压裂机理研究，对于优化水力压裂设计和提高采收率具有重要意义。

二、研究内容和方法1. 煤层气井水力压裂岩石物理力学性质研究通过室内试验、岩石力学试验等手段，研究煤层气井钻井经过的岩层物理力学性质，并获得岩石力学参数。

同时，对于水力压裂的压力、流量、压裂液性质等参数进行探究，确定最佳的压裂工艺参数。

2. 煤层气井水力压裂微观裂纹和断裂机制研究通过先进的岩石测试技术和高精度的三维成像系统，研究压裂过程中产生的微观裂纹、变形和断裂机制，并分析各种参数对裂纹和断裂发展的影响。

从而进一步探究水力压裂机理和规律。

3. 煤层气井水力压裂井壁稳定性评价研究根据水力压裂过程中产生的微观裂纹和断裂机理，对井壁稳定性做出深入评价，从而规定出预防井壁稳定性问题的应对措施。

4. 煤层气井水力压裂应力场数值模拟研究根据实验数据，运用有限元数值模拟软件进行应力场数值模拟，进一步验证实验结果和研究水力压裂机制和规律。

三、预期研究结果及其意义通过上述研究，预计将获得以下结果：1. 确定煤层气井水力压裂最佳压裂方案和参数，提高采收率。

2. 揭示了水力压裂产生的微观裂纹和断裂机制，增强对水力压裂机理的认识。

3. 深入评价井壁稳定性问题，制定出针对性的井壁安全措施。

4. 验证模拟数据和实验数据，提高技术的适用性和可靠性。

通过本研究，可以为煤层气井的水力压裂工艺提供科学支撑和技术保障，提高煤层气采收率和煤层气开发利用水平，为国家的经济发展做出贡献。

单一煤储层煤层气直井合理日产气量的确定
倪小明;苗杰;叶建平;李哲远
【期刊名称】《特种油气藏》
【年(卷),期】2016(023)003
【摘要】确定单一煤储层煤层气直井合理日产气量可为煤层气井布井及经济评价提供依据.根据等温吸附、水气启动压力梯度流动等理论,建立了单一煤储层条件下煤层气直井合理日产气量的数理模型,研究了平均日产气量与主控影响因素间的关系.研究表明:渗透率、临储压力比与平均日产气量呈指数形式变化;含气饱和度与平均日产气量呈线性关系.沁水盆地中南部煤层气实际排水采气资料与预测结果的对比验证了模型的准确性.该研究结果为现场煤层气直井选址及经济评价提供了理论依据.
【总页数】4页(P136-139)
【作者】倪小明;苗杰;叶建平;李哲远
【作者单位】河南理工大学,河南焦作454000;中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南焦作454000;河南理工大学,河南焦作454000;中联煤层气有限责任公司,北京100011;河南理工大学,河南焦作454000
【正文语种】中文
【中图分类】TE377
【相关文献】
1.不同煤储层渗透率下煤层气直井极限产气量的确定
2.煤储层渗透率与煤层气垂直井排采曲线关系
3.煤层气直井提产阶段合理压降速率的确定
4.成庄井田西部15号煤储层物性对煤层气井产气量影响研究
5.煤储层条件下临界解吸压力和含气量的确定
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煤层气水力压裂增产机理及效果评价方法研究
煤层气水力压裂增产机理及效果评价方法研究
作者：尹锦涛;田杰苗;孙建博;刘刚
作者机构：陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司英旺采油厂,陕西延安716299;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075 来源：非常规油气
年：2015
卷：002
期：005
页码：72-76
页数：5
中图分类：TE377
正文语种：chi
关键词：煤层气;水力压裂;储层改造;效果评价
摘要：90%以上的煤层气以吸附状态附着在煤的内表面上,煤层气的产出是一个区别于常规天然气的"排水—降压—解吸—扩散—渗流" 的复杂过程.我国煤层气储层条件较差,具有低孔、低渗、非均质性强的特点,普遍存在常规开采方式开发效果差的问题.为提高煤层气单井产量,实现商业化开采,必须对储层进行增产改造,促进排水降压,提高煤层气单井产量,水力压裂改造技术是当前煤层气增产的首选方法,也是已被证明的煤层气开采的一种有效的增产方法.论述了水力压裂增产渗流机理及其效果评价方法,并进行了实例分析.表明通过对煤层进行水力压裂,能够改善井底渗流条件,提高储层的渗透能力; 煤层渗透率、表皮系数及裂缝导流能力和裂缝半长是评价煤层气水力压裂增产效果的主要参数.。

综合评判方法优选压裂井层【摘要】目前，压裂技术已经成为油田增产、稳产的重要措施之一。

压裂井层的优选是措施成功与否的关键。

本文应用综合评判方法研究了压裂井层的优选问题。

该方法快速灵活、简便易用，能够综合考虑多因素的影响，消除人为误差。

这种方法同样可以应用于补孔、调剖、堵水措施的井层优选。

【关键词】压裂井层1 前言水力压裂就是利用必要的设备和工具从地面向目的层泵入液体，使储层孔隙重的流体压力超过储层的破裂压力，在储层中形成一条人工裂缝，同时利用流体携带支撑剂充填裂缝，使裂缝闭合后仍具有较高的导流能力，从而降低油、气流入井筒内的渗流阻力，提高油气井的产量。

压裂的目的是改善油层井底附近的渗流条件，调整油井的出油剖面，使更多的油层动用起来，增加油井出油能力，控制油田含水上升速度，提高注水波及体积，改善油田开发效果。

目前油田上常用的压裂井层优选方法是，通过人工分析各井有效厚度、砂岩厚度、综合含水和产液量数据确定压裂井层。

这种方法有两个比较明显的缺点。

一是工作量大、费时费力。

二是人为因素影响较大。

这种方法受工作人员的经验限制，不同的人可能会做出不同的选择结果。

为此，本文应用综合评判方法对压裂井层的优选问题进行了有益的探讨。

2 压裂井层选择依据2.1 选择压裂井层时应考虑的原则选择压裂井层应考虑以下条件：（1）中、低渗透油层和含油砂层：（2）动静不附油层；（3）压裂层段与注水层段相连通，并注水效果好；（4）压力层段内小层数不宜过多，渗透率差异要小些；（5）压裂层段上下隔层厚度要大于3.0m，并且固井质量要好；（6）未见水油层。

2.2 选定压裂井层的条件（1）要有油井近期的分层测试资料；（2）油层压力要高；（3）油井必须要有耐高压施工条件；（4）压裂层要与注水井相连通；（5）主力油层有堵塞；（6）主力油层变差部位。

3 综合评判方法综合评判方法是一种综合考虑多个指标，对各个指标赋予一定分数，利用各指标的权重及分数分析研究对象是否可选的方法。

Ⅰ与Ⅱ类煤中地应力与多分支水平井壁稳定性的关系
倪小明;苏现波;郭红玉
【期刊名称】《煤田地质与勘探》
【年(卷),期】2009(037)006
【摘要】有效防止水平井段孔眼坍塌是煤层气多分支水平井钻井成功率的有利保障之一,而煤体结构和地应力是影响成孔的两大主要因素.基于目前多分支水平井井身结构和煤体孔裂隙系统特征及弹性力学理论,分别建立了Ⅰ、Ⅱ类煤相关切向应力模型.根据该模型,分析了Ⅰ、Ⅱ类煤中垂直地应力与水平地应力不同大小、与主支和侧支钻进方向不同情况下的受力情况.结果表明:Ⅰ类煤中沿水平最小主应力钻进成孔最难,沿水平最大主应力方向成孔最容易;Ⅱ类煤中钻进方向由外生主裂隙与水平最大主应力夹角决定.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】倪小明;苏现波;郭红玉
【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南,焦作,454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南,焦作,454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南,焦作,454000
【正文语种】中文
【中图分类】P618.11
【相关文献】
1.割煤高度对大采高综放工作面煤壁稳定性影响 [J], 夏永学;康立军;齐庆新
2.巷道煤壁在地应力作用下失稳特征的试验研究 [J], 杜春志;王东武;秦昊;符炜桐
3.辛置矿2-216工作面煤壁稳定性与支架参数关系模拟分析 [J], 杨学师
4.支架与煤壁稳定性耦合关系数值模拟分析 [J], 罗琦;朱川曲;李青锋
5.面内场对3类硬磁畴畴壁中VBLs稳定性的影响 [J], 李秀玲;王丽娜;郭革新;李静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

煤层气抽采水力压裂技术的强化研究的开题报告一、选题背景煤层气是一种重要的清洁能源，其开发利用对于推动我国能源结构调整、促进经济可持续发展具有重要意义。

煤层气开采的核心技术是利用水力压裂技术改善煤层气流动性，提高气体采收率。

然而，传统的水力压裂技术存在一些问题，如煤层气抽采后期产量下降快、压裂液残留等，因此需要深入研究水力压裂技术的强化方法。

二、选题意义煤层气是我国的重要清洁能源之一，其开发利用具有重要的战略意义和经济价值。

而水力压裂技术是煤层气开采的核心技术之一，在提高煤层气采收率和改善产能等方面具有重要作用。

因此，开展煤层气水力压裂技术的强化研究对于提高煤层气生产能力、强化开发效果、降低开发成本等具有重要的战略意义和经济价值。

三、研究内容和方法（一）研究内容1. 水力压裂液体系优化：通过修改水力压裂液体系的配方，优化其性能，改善煤层气的采集效果和流动性。

2. 压裂液残留的处理方法：通过研究压裂液残留的成因和机理，探索有效的处理方法，解决压裂后液体残留和煤层气采出液体问题。

3. 强化压裂效果的控制方法：利用新型控制技术，强化水力压裂效果的控制，以提高煤层气的采集效率和优化产能。

（二）研究方法1. 实验研究：通过人工模拟煤层气地质条件，利用水力压裂装置进行压裂试验，获取压裂液残留及其成因、压裂液体系性能变化等相关数据。

2. 理论分析：通过文献资料查阅和数值模拟等方法，对煤层气水力压裂技术的强化问题进行理论研究和分析。

四、预期成果完成煤层气水力压裂技术的强化研究，提出优化水力压裂液体系、探索压裂液残留的处理方法、强化压裂效果的控制方法等相关技术。

并形成一系列完整的试验数据和理论分析结果。

这些成果能够为煤层气开采提供一定的技术支持，促进我国煤层气产业的发展。

煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围探测评价方法煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围探测评价方法一、引言煤矿是我国重要的能源产业，但随着煤层逐渐走向深部和井下采矿难度的增大，煤层开采压力逐渐增大，导致采矿井下瓦斯涌出、露天塌陷等安全问题也随之而来。

为降低这些风险，提高煤矿采煤效率，煤矿井下水力压裂成为一项被广泛应用的技术手段。

本文将着重探讨煤矿井下水力压裂增渗效果及有效范围的探测评价方法。

二、煤矿井下水力压裂的原理及流程（1）水力压裂的原理水力压裂是指通过高压水流将矿层中的岩层破碎，形成微裂缝，从而增加煤层的渗透性，以提高煤矿井下瓦斯抽采效果、降低采煤工作面的瓦斯压力和瓦斯涌出量。

（2）水力压裂流程水力压裂流程一般分为前处理、施工和评价三个阶段。

前处理阶段包括对矿层进行勘探及地质勘查工作，重要的是确保井下水源的充足，确定水力压裂施工的适宜时期。

施工阶段是通过井下压裂机器设备、高压水泵等设备将压裂液推送到矿层中，形成裂缝。

评价阶段是通过井下观测装置对压裂施工后的效果进行实时监测和评价，以确定压裂增渗的效果和范围是否符合预期。

三、煤矿井下水力压裂增渗效果的评价方法（1）井下观测装置的选择井下观测装置对于评价水力压裂增渗效果起着至关重要的作用。

常用的井下观测装置包括压力传感器、渗透流速测定仪、水泵流量计、瓦斯抽放管、煤层瓦斯检测器等。

（2）指标的定量评价在评价水力压裂增渗效果时，可以采用以下指标进行定量评价：a. 渗透率指标：用于评价煤层岩层破碎后的渗透性能，可通过实时监测煤层的渗透率来评估压裂效果。

b. 应力指标：用于评价煤层岩层破裂后的应力变化情况，可以通过井下压力传感器监测来获取。

c. 瓦斯涌出量指标：用于评价瓦斯抽采效果，可通过煤层瓦斯检测器进行监测。

d. 压裂液浓度指标：评价压裂液的浓度和使用量，可通过水泵流量计进行监测。

e. 压裂液回收率指标：用于评价井下压裂液的回收情况，可通过压裂液回收设备进行监测。

煤层气排采时渗透率动态特征研究蔡振华;廖新维;杜志强;张倩;范希良【摘要】正确认识煤层气井开采过程中的渗透性变化特征是实现煤层气科学高效开发的重要前提.目前,大量的室内实验研究渗透率随排采的变化时仅考虑压力敏感性,而没有考虑在实际生产过程中存在的基质收缩效应的影响.笔者提出一种动态分析方法,利用实际生产数据,分段拟合出不同生产时间下的煤层参数,包括渗透率和地层压力等,并且在前人研究的基础上建立了考虑应力敏感效应和基质收缩效应的渗透率数学模型,通过数据回归获得到模型的具体参数.该方法可以用于描述煤层渗透率的动态特征,预测煤层气产量变化,指导现场配产.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)002【总页数】5页(P149-153)【关键词】煤层气;应力敏感;基质收缩;动态渗透率;生产动态分析【作者】蔡振华;廖新维;杜志强;张倩;范希良【作者单位】海油发展工程技术公司,天津300450;中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249;中煤科工集团西安研究院煤层气所,西安710077;中国石油新疆油田公司油藏评价处,新疆克拉玛依,834000;中国石油长庆油田公司,西安710077【正文语种】中文【中图分类】TE33+2煤层非均质性强，气井生产动态变化复杂，气井产能的控制因素众多[1]，如果直接沿用常规油气预测方法往往会导致不理想的生产结果．究其原因在于煤层与常规储层物性差异极大，煤层具有极强的应力敏感特征和胀缩性[2-3]．煤层是双重孔隙储层，基质孔隙内比表面积大且吸附能力强，渗透率极低不能作为生产流动的介质．其主要流动介质是裂缝系统也就是割理，是连接基质和井筒主要通道，实际生产过程中，通过人工压裂致裂缝是实现煤层气增产的主要方式[4]．Jones等指出天然裂缝性储层连通率降低的主要原因是地层压力降低，有效应力增加[5]．岩石的孔隙结构在应力作用下会发生形变，当其承受的有效应力升高时，裂缝会发生收缩式闭合．国内蒋海军等通过大量实验得出类似规律——压力下降导致煤层膨胀，裂缝宽度增加[6]．目前，测定煤层压力敏感程度的主要手段是室内实验[7]，通过改变围压测量渗透率的变化情况．但是，煤层与致密砂岩和页岩相比，疏松易坍塌，取样难度大．而且煤层非均质性极强，实验样品并不能反映煤层普遍特征．由于前人实验只是对煤储层应力敏感性开展研究较多，没有考虑基质收缩效应．本文提出了利用生产动态分析确定煤层压力敏感性特征的方法，通过气井生产数据，反演出不同储层压力下的渗透率．该方法能够反映多种效应综合作用煤层渗透率实际动态特征，揭示煤层气井的生产规律，为准确预测生产动态提供基础，可以合理确定煤层气的开发方式、工作制度和开采速度, 从而提高最终采收率．常见的气井生产动态分析方法包括传统的Arps方法和现代的Normalized Pressure Integral(NPI)、Blasingame曲线特征分析等方法[8-12]．现代生产动态分析方法的基本原理是将不稳定试井原理与生产动态相结合，通过引入新的无因次流量、压力和拟时间函数，利用典型曲线拟合的方法，包括生产历史拟合方法，实现不关井条件下利用气井日常生产数据(井口压力和产量)反演出煤层渗透率．Blasingame在建立递减曲线典型图版时引入了拟压力规整化产量(q/Δp)和拟时间函数tca考虑变井底流压生产情况和随地层压力变化的气体的PVT性质．气体物质平衡拟时间为式中：tca为物质平衡时间，d；μg为气体黏度，Pa·s；cg为气体压缩系数，MPa-1；qg为煤层气流量，m3/d．可得到无量纲产量qD和时间tD，即则渗透率k可以获得，即式中：k为渗透率，md；q为产气量，m3/d；cti为初始综合压缩系数，MPa-1；φ为孔隙度，无量纲；T为煤层温度，K；pi为煤层原始压力，MPa；pwf为井底流压，MPa；re为煤层边界半径；rw为井底半径．为了进一步获取渗透率动态特征，真实反映应力敏感性和基质收缩性对煤层渗透率的影响．将生产数据按照相应标准平均分成若干段，在每一段承接前一段又影响下一段，这样就能获得在不同时间段内渗透率的变化特征．如图1所示，将黑勇士某口多分支水平煤层气井平均分为6段，对每段进行生产动态拟合，反演出各时间段内的渗透率．煤层渗透率模型是近30 年来的研究热点领域，Enever等通过对澳大利亚煤层研究表明，煤层渗透率与有效应力呈指数关系[13]；McKeeC等在研究美国多个煤层气区块后发现，煤层埋藏深度和有效应力增加导致割理裂缝系统收缩，渗透率呈指数降低[14]．国内的研究者也做了大量研究，唐书恒对阳泉、韩城等矿区实测发现煤层渗透率与原地最小主应力为指数关系[15]．此外，气体从基质表面脱落，导致基质收缩，裂缝宽度变大，从而渗透率增加，也就是基质收缩效应[16]，如图2．根据程波等人研究表明，考虑渗透率与地层压力耦合和基质收缩效应等因素影响，可以建立如下渗透率的数学模型[18-20]，即其中，式中：ki为原始煤层渗透率，md；φ为孔隙度；φi为初始孔隙度；εv为煤层体应变；Kc为杨氏模量；υ为煤的泊松比；α为Biot有效应力系数,0≤α≤1．p为煤层压力，MPa；σavg为平均压应力，MPa；εs为基质收缩引起的应变．对式(5)两边取自然对数，则变形为其中，以美国黑勇士盆地区块内某口多分支水平井为例，该井从2010年开始产水量极小，甚至为0，所以可以视为单相流动，而且排采连续，没有检泵等关井操作措施．该井产气历史数据按照每段100 d分为6段，连续进行动态拟合分析，获得每段的渗透率和地层压力．由图3可知该井渗透率随着生产时间连续下降，但下速度逐渐变缓，按照式(11)对数据进行处理，如图4所示，回归线性方程为即A′=-0.0756,B′=-0.927.(1)煤层渗透率动态变化复杂，受应力敏感效应、膨胀效应和基质收缩效应的综合影响．常规实验大多仅从应力敏感性方面做研究，对煤层渗透率缺乏充分的认识．本文提出动态分析反演方法，通过实际生产数据获得渗透率随着生产动态规律，该方法能够反映多种效应综合作用煤层渗透率实际动态特征，能够把握煤层气井的生产规律，为准确预测生产动态提供基础，合理确定煤层气的开发方式、工作制度和开采速度, 从而提高最终采收率．(2)本文在综合前人建立的煤层渗透率数学模型的基础上，推导了考虑应力敏感性和基质收缩效应的渗透率与地层压力的关系式，该关系式可以指导渗透率数据的处理．(3)通过实例分析，该方法可以确定煤层渗透率与压力的关系，预测煤层渗透率，指导排采制度，合理释放气井产能．E-mail：**************【相关文献】[1] 徐涛,苏现波,倪小明.沁南地区潘庄区块煤层气井产能主控因素研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2013,32(1):25-29.[2] 郭春华,周文,孙晗森，等.考虑应力敏感性的煤层气井排采特征[J].煤田地质与勘探，2011,39(5):27-30.[3] 李相臣，康毅力，罗平亚.应力对煤岩裂缝宽度及渗透率的影响[J].煤田地质与勘探，2009，37(4):29-32.[4] 倪小明，朱明阳，苏现波.煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究[J].河南理工大学学报：自然科学版,2012,31(1):39-43.[5] JONES F O.A Laboratory Study of the Effects of Confining Pressure on Fracture Flow and Storage Capacity in Carbonate Rocks[J]. JPT，1975：21-27.[6] 蒋海军,鄢捷年.裂缝性储层应力敏感性实验研究[J].石油钻探技术,2000,28(6):32-33.[7] 林鑫,张士诚,张劲.柳林煤层气储层敏感性评价实验[J].煤田地质与勘探，2011,39(6):28-35.[8] 胡建国.产量递减的典型曲线分析[J].新疆石油地质,2009,30(6)：720-722.[9] 胡建国，张盛宗.应用典型曲线进行产量递减分析[J].中国海上油气,1995(9):325-333.[10] 廖新维，沈平平.现代试井分析[M].北京:石油工程出版社,2002.[11] 孔祥言.高等渗流力学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1999.[12] 庄惠农.气藏动态描述和试井[M].北京:石油工业出版社,2004.[13] ENEVER JRE, HENNING A. The relationship between permeability and effective stress for Australian coal and its implications with respect to coalbed methane exploration and reservoir modeling[C]//Proceedings of the 1997 International Coalbed Methane Symposium.[S.l.]:[s.n.],1997：13-22.[14] MCKEE C R, BUMB A C, KOENIG R A. Stress dependent permeability and porosity of Coal [J]. Rocky Mountain Association of Geologist, 1998,3(1)：143-153.[15] 唐书恒.煤储层渗透性影响因素探讨[J].中国煤田地质,2001,13(1):28-30.[16] 周锋德,姚光庆,唐仲华.煤基质收缩和膨胀对甲烷开采和二氧化碳存储的影响[J].天然气地球科学，2010,21(2):150-156.[17] GAYER R, HARRIS I. Coalbed Methane and Coal Geology [M].London: Geological Society,1996:204-212.[18] 程波,叶佩鑫,隆清明，等.煤基质收缩效应和有效应力对煤层渗透率影响的新数学模型[J].矿业安全与环保,2010,37(2):1-3.[19] ZIMMERMAN RW, SOMERTON W H, SKING M. Compressibility of rocks [J]. Journal of Geophysical Research, 1986, 91(b12): 12765-12777.[20] MCKEE C R, BUMB A C, KOENING R A. Stress-dependent permeability and porosity of coal in: Proceeding of Coal bed Methane Symposium [M].Tuscaloosa, Alabama:[s.n.],1987.[21] SCHWERER F C, PAVONE A M. Effect of pressure-dependent permeability on well test analysis and long term production of methane from coal seams [C]//The SPE Unconventional Gas Recovery Symposium. Pittsburgh Pennsylvania:SPE,1984.[22] 周军平,鲜学福,姜永东，等.考虑有效应力和煤基质收缩效应的渗透率模型[J].西南石油大学学报，2009,31(1):4-8.。