煤层气储层渗透性影响因素分析

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煤层气储层孔渗性评价研究

第２卷１期３１２１０１年１１月
ｄｉ１．６￣ｉｎ１７ — ８３２１．１１ｏ：０３９．ｓ．６４１０．０１１．９ｓ４
文章编号：６４１０（０１１－０２０１７— ８３２１）１０５ — ５
中国煤炭地质
ＣＯＡＬＧＥ０Ｌ０ＧＹ０ＦＣＨＩＮＡ
Ａｂｔａｔａｅｎａｍａｓｏｏｌｅｅｖｉｗｅｌｌｇｉｇｔｃｓａａｙｅｎｅｅｒｈｉｈａｔｒｉｏｅｄｐｅｓｏ，ｅｎｔｔｄｓｒｃ：ＢｓｄｏｓｆａｓｒｏｒｌｏｇｎａｅｎｌｓｓａｄｒｓａｃｎｔｅｅｓｅｎＬａｈｅｒｓｉｎｄｍｏｓａｅｃｒ — ｒｒｔａｅｒｓｒｏｒｈｓｃａａｔｒｓｃｆｏｕｋｄｎｉ，ｉｈｓｎｃｄｆｒｎｉｌｉ，ｉｈｃｍｐｎａｅｅｔｎｌｗｇｍｍａｒｙｈｇｈｔｔｅｅｉａｈｒｃｅｔｓｏｗｂｌｅｓｙｈｇｏｉｉｅｅｔｍｅｈｇｏｅｓｔｄｎｕｒ，ｏａｈｖｉｉｌｔｆａｔｏ — ａ，ｉｈｒｓｔｉａｕｓＣｏｌｅｍｏｏｉｓｍａｎｙｃｎｒｌｄｂａｔｒｆｃａｔｍｏｐｉｄｇｅ，ｂｒｄｄｐｈｓａｔｉｋｅｓａｄｅｉｉｔｖｌｅ．ａａｐｒｓｙｉｉｌｏｔｌｙｆｃｏｓｏｏｌｍｅａｒｈｓｓｖｙｓｔｏｅｍｅｒｅｕｉｅｔ，ｅｍｈｃｎｓｎｅｍａｅａｓｏｉｅｔｖｉｂｅｄｔ，ｈｓｗｏｋｄｏｔｍｅｈｄｏｅｔｔｏｏｉｎｅｍｅｂｌｙｈｈｏｅｉａｏｍｌｅｒｌ．Ｃｍｂｎｄｗｉａａｌｌａａａｒｅｕｔｏｓｔｓｉｅｐｒｓｙａｄｐｒａｉｔ．ＴｅｔｅｒｔｌｆｒａｈａｍａｔｉｃｎｄｒｅｒｍＳｍｅｈｄｃｍｂｎｄｗｉｍｐｒａｏｍｕａａｄＤａｃａｒｃｓｅｏｌｄｔｎｂａｎｄｃａｓａｅｖｄｆｏＦ— ｔｏｏｉｅｔｅｉｃｌｆｒｌｎｒｙＳｌｗｐｏｅｓｄｓｍｅｗｅｌａａａｄｏｔｉｅｏｌｅｍｉｈｉ

模拟煤层气储层条件下煤岩渗透性实验研究

１实验设计
选取山西沁水盆地３煤作为实验岩心，煤岩＃沿面割理方向钻取直径为２ｍ、８ｍｌ的煤心，５ｍ３ｉｌ采用
无吸附现象的氦气（度９．９％）甲烷（度纯９９６及纯
从图１以看出，可当采用甲烷作为实验介质时，在孔隙压力相同的条件下，围压越大，层煤岩的储渗透率越低。分析其原因主要是随着围压的增大，储层煤岩被压实，缝张开度变小，透率减小。裂渗在任意围压条件下，随着孔隙压力的降低，层煤储岩渗透率呈现先减小后变大的趋势，析其原因分是，在孔隙压力下降的初期，隙压力减小，效应孔有力增大，裂缝张开度变小，现为渗透率减小，表当压力下降至临界解吸压力时，层煤岩基质中吸附的储
摘
要
储层煤岩特有的割理结构使其渗透性与常规砂岩储层不尽相同。以山西沁水盆地３煤作为实验煤心，＃实验研究了
围压、孔隙压力对煤岩渗透率的综合影响规律，并得到３｝岩的裂缝体积压缩系数范围。研究表明，｝煤流体介质不同，储层煤岩
渗透率在压降过程中变化趋势不同；储层煤岩裂缝体积压缩系数在整个煤层气开采过程中并非一恒定值。
图３裂缝体积压缩系数与孔隙压力关系曲线（甲烷）
时，在孔隙压力相同的条件下，围压越大，储层煤岩的渗透率越低，透率随着围压的增大而减小。因渗为氦气不具有被吸附性，涉及降压过程中储层煤不

煤层气采收率的影响因素及提高采收率策略研究

煤层气采收率的影响因素及提高采收率策略研究煤层气采收率是指在煤层气开采过程中，实际采取的有效采出煤层气量与煤层中可供采出的煤层气总量的比值。

煤层气采收率受多种因素的影响，如煤层气资源属性、煤层地质条件、采收工艺等。

本文将就这些影响因素及提高采收率的策略进行论述。

首先，煤层气资源属性对采收率有着重要影响。

其中，煤层厚度、煤储层渗透率、孔隙度、煤储层压力等是影响煤层气产量和采收率的重要因素。

煤层厚度越大，煤层气产量潜力越高；煤储层渗透率及孔隙度越大，煤层气渗流能力越强；煤储层压力越大，煤层气释放及产出的能力越高。

因此，在选择煤层气开采区块时应注重煤层资源属性的评价和选择。

其次，煤层地质条件对采收率也具有重要影响。

主要包括地层倾角、构造形态及构造应力状态等。

地层倾角对煤层气采收率有直接影响，倾斜度越大，地层越容易产生破裂，增加煤层气的释放和产出能力。

构造形态也直接影响地下煤层气储存的规模和分布，选择盆地内凹陷带或据盆山构造边界区煤层气丰度较高的地区，利于提高采收率。

构造应力状态对煤层气渗流性能影响较大，应合理确定钻井设计参数，以充分开采煤层中的煤层气。

第三，采收工艺对采收率也具有一定影响。

主要包括抽采工艺、注采工艺及增透工艺等。

目前，常见的抽采工艺有常压采气、人工增渗采气和压裂压排采气等。

注采工艺有煤层气水平井注气采出、增气井注入等。

增透工艺主要包括增透剂注入、甲烷抽采、煤层气重新饱和等。

合理选择采取何种采收工艺，能够最大程度地提高采收率。

为了提高煤层气采收率，可以采取以下策略。

首先，优先选择资源丰度较高、煤层厚度足够的区块进行开采，提高煤层气资源的开采效益。

其次，优先选择地质条件较好、地层倾角适中的区块进行开采，增加煤层气的释放能力。

然后，合理选择抽采工艺及注采工艺，如采用压裂和注入增进煤层气释放效果。

此外，还可采取增透工艺，如增透剂注入，提高煤层渗透性，增加采气速度及采收率。

综上所述，煤层气采收率受到煤层气资源属性、煤层地质条件和采收工艺等多种因素的影响。

煤层气开发地质学理论与方法

第一章绪论主要内容：本章主要论述了煤层气开发地质学研究的目的与意义，以及煤层气勘探的开发的现状。

从多个方面分析了我国煤层气的储量、勘探、开发等情况，深入细致的描述了目前我国使用煤层气、利用煤层气的状况，同时也对未来我国煤层气开采的发展和利用做了一定的分析和研究。

第二章煤的物质组成及其基本物理化学性质主要内容：一、煤的物质组成1、煤储层固态物质组成（1）宏观煤岩组成煤是一种有机岩类，包括三种成因类型：①主要来源于高等植物的腐殖煤；②主要由低等生物形成的腐泥煤；③介于前两者之间的腐殖腐泥煤。

宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成的单位，宏观煤岩组成是根据肉眼所观察到的煤的光泽、颜色、硬度、脆度、断口、形态等特征区分的煤岩成分及其组合类型。

（2）显微煤岩组成显微煤岩组成包括有机显微组分和无机显微组分—矿物质。

在光学显微镜下能够识别的煤的基本有机成分，称为有机显微组分，是由植物残体转变而来的显微组分。

无机显微组分指显微镜下观察到的煤中矿物质。

2、煤中的水和气（1）煤中的水煤中的液相是指存在的水。

煤中水存在于煤孔隙—裂隙中，其形态分为液态水、固态水（2）煤中的气煤层中赋存的气态物质就是煤层气，主要化学组分为甲烷、二氧化碳、氮气、重烃气等。

二、煤化作用及煤层气的形成1、煤化作用成煤作用是原始煤物质最终转化成煤的全部作用，它分成两个相继的阶段：从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成，称为泥炭化作用阶段；当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于深处，在温度、压力增高等物理、化学作用下，形成褐煤、、烟煤、无烟煤和变无烟煤的过程，称为煤化作用阶段，包括成岩作用阶段和变质作用阶段。

2、煤化作用特点及煤化程度指标（1）煤化作用特点①增碳化趋势②结构单一化趋势③结构致密化和定向排列趋势（反光性增强）④煤显微组分性质的均一性趋势⑤煤化作用的不可逆性⑥煤化作用发展的阶段性和非线性（2）煤化程度指标煤化程度指标简称煤化指标，又称煤级指标，不同煤化阶段中各种指标变化的显著性各不相同。

基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征

一、概述煤是一种重要的化石能源资源，其中孔隙结构是影响煤储层渗流性和孔隙度特征的重要因素。

孔隙结构往往是煤储层物性特征的重要指标之一，对煤储层孔隙结构的研究有着重要的理论和实际意义。

二、低温液氮吸附法在煤岩孔隙结构研究中的应用低温液氮吸附法是目前研究煤岩孔隙结构的常用方法之一。

该方法利用低温液氮在固体表面上的吸附现象，可以测定煤岩的比表面积、孔隙体积、孔隙尺寸分布等参数，从而揭示煤岩的孔隙结构特征。

三、煤岩孔隙分形特征煤岩的孔隙结构具有分形特征，表现为孔隙尺寸和形状的多样性和复杂性。

煤岩孔隙分形特征包括孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等。

煤岩孔隙结构的分形特征对其储层物性和流体运移特性有着重要的影响。

四、基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究在煤岩孔隙分形特征研究中，低温液氮吸附法被广泛应用。

通过该方法可以获取煤岩孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等参数，进而深入研究煤岩孔隙结构的分形特征和物性特征之间的关系。

通过煤岩孔隙分形特征的研究，可以揭示煤岩储层的物性特征，为煤层气勘探开发和煤矿开采提供重要的理论依据。

五、煤岩孔隙分形特征对煤层气开发的影响煤岩孔隙结构的分形特征对煤层气开发有着重要的影响。

煤岩孔隙分形特征直接影响着煤层气的储集和运移。

研究表明，孔隙分形维数和孔隙形状的分形特征与煤层气储集和运移的规律密切相关。

深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的勘探开发具有重要的意义。

六、结论基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究是煤岩孔隙结构研究的重要方法之一，对于揭示煤岩孔隙结构的多样性和复杂性具有重要的意义。

煤岩孔隙分形特征的研究不仅可以为煤储层的宏观物性和微观结构提供重要的理论依据，还可以为煤层气的勘探开发和煤矿开采提供重要的应用价值。

深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的发现和开发具有重要的实际意义。

七、煤层气开发中的挑战随着全球能源需求的不断增长和对清洁能源的需求越来越迫切，煤层气作为一种清洁能源资源受到了广泛关注。

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

ｖｒａｉｓｉｈｅＣＢＭｅｅｒｏｉｒｅｂｌｔｒｈｒｃｅｉｔｃｏ “ ” ｆｍｒｎｇｈｅＣＢＭｅｅｏａｉｔｏｎｎｔｒｓｖｒｐｅｍａｉｉｙｗｅｅｃａａｔｒｓｉｆａＵｏｒｄｕｉｔｄｖｌｐｍｅ．ｔｔｅｓｅｉｉｉｙｎｔｈｅｓｒｓｓｎｓｔｖｔ
ｉｓｅｆｃｎｔｅｃａｂｅｅｈａｕｐｕｔｆｅｔｏｈｏｌｄｍｔｎｅｏｔｔ
ＣＨＥＮｈｎｏｇＣＨＥＮｎｅｇＹＡＮＧｉｏｈｎＤＥＺｅｈｎＹａｐｎＪａｓｅｇＮＧｅＺＨＡＯｈｎＷＡＮＧＹｉｉｇＺＹｕｏｇｂｎ
＿＿＿＿
＿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）６０７
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
ｗａｓｄｏｉｎｔｔｅｂｇｉｎｉｎｄｔｅｍａｒｘｓｉｋａｅｅｆｃｎｒａｓｄｇｒｄｕｌｙａｈｅｄｅｅｏｍｎａｔａｈｅｎｎｇａｈｔｉｈｒｎｇｆｅｔｉｃｅｅａａｌｓｔｖｌｐｍｅｏｃｅｅｎｔｐｒｅｄｄＴｈｅｇｓｐｒｅｂｉ — ａｅｍａｌｉ

沁南煤储层地质条件对煤层气井产能的影响

沁南煤储层地质条件对煤层气井产能的影响
沁南煤层气资源丰富，但煤储层地质条件对煤层气井产能有着重要的影响。

本文将重
点介绍沁南煤储层地质条件对煤层气井产能的影响。

沁南煤储层的厚度是影响煤层气井产能的重要因素之一。

一般来说，煤储层越厚，煤
层气的储量就越大，井产能也就越高。

沁南煤储层的厚度普遍在20米到40米之间，较为
薄厚。

但沁南地区煤储层层系复杂，存在着多层煤的特点，这种多层煤叠加的情况可以增
加整个煤储层的有效煤层厚度，从而提高了煤层气井的产能。

沁南煤储层的渗透率是影响煤层气井产能的重要因素之一。

渗透率越高，煤层气的排
采能力就越强，井产能也就越高。

沁南煤储层的渗透率一般较低，这是由于该地区煤层多
为煤岩和碳质页岩，渗透率较低。

在沁南地区煤层气开发中，常常采用增施压和改造工艺
等手段来提高渗透率，从而增加煤层气井的产能。

沁南煤储层的地质构造也对煤层气井产能有一定影响。

沁南地区的地质构造比较复杂，存在着断裂、褶皱等构造，这些构造对煤层气的储集和运移起到了重要的控制作用。

研究
表明，断裂带和褶皱带往往是煤层气富集的优势区域，这些构造可以增加煤层气的聚集程度，从而提高煤层气井的产能。

沁南煤储层地质条件对煤层气井产能影响重大。

厚度、含气性、渗透率和地质构造等
因素对煤层气井产能具有重要影响。

了解和研究这些地质条件，可以为沁南地区煤层气井
的开发和利用提供科学依据。

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。

煤层气——精选推荐

一、名词解释（6个，每个5分，共30分）1、煤层气：煤层气是赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的非常规天然气资源，其主要气体组分为甲烷(CH4)，是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。

2、煤矿瓦斯：在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯，其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气、二氧化碳等空气组分以及一氧化碳、二氧化硫等采矿活动所产生的气体组分。

3、煤：由高等植物、浮游生物经过复杂的物理化学作用形成，包括有机和无机化合物的混合物，组成、结构非常复杂且不均一。

4、煤层：自然界中由植物遗体转变而来沉积成层的可燃矿产，由有机质和混入的矿物质所组成。

5、煤储层：鉴于煤层是煤层气的载体，煤层气界将煤层称之为“煤储层”（即煤层气储层），以示与煤层、常规油气储层的概念区别。

6、成煤物质：由于聚煤条件的不同，沉积了不同的成煤物质，主要包括包括包括高等植物、高等植物的稳定组分和浮游生物等。

7、聚煤作用：聚煤作用是古气候、古植物、古地理和古构造诸因素综合作用由高等植物及浮游生物经过复杂物理化学变化聚集成煤的过程。

8、煤的工业分析：煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析。

它包括水分、灰分和挥发分产率以及固定碳四个项目，用作评价煤质的基本依据。

9、割理：割理是内生裂隙，与构造作用形成的外生裂隙相对应，是煤化过程中失水及烃类产生，煤基质收缩引起张力及高流体压力引起，通常分为两组，面割理和端割理，互相垂直，且垂直于层面方向。

10、面割理：割理中延伸距离较长、范围较大的一组，受最大主应力控制。

11、端割理：延伸范围局限于面割理之间，受最小主应力控制。

12、Klinkenberg效应：在多孔介质中，气体分子就与通道壁相互作用（碰撞），从而造成气体分子沿孔隙表面滑移，增加了分子流速，这一现象称为分子滑移现象。

这种有气体分子和固体间的相互作用产生的效应称为Klinkenberg效应。

13、含气量：单位重量煤中所含煤层气的体积，单位：m3/t。

新疆和什托洛盖盆地西山窑组煤层气资源赋存特征及影响因素分析

第18卷第2期 2021年4月中国煤层气CHINA COALBED METHANEVol. 18 No.4April.2021i斤疆和什把洛盖盆地西山意组媒层气资源赋j存特征及影响因素分析张娜1王刚1舒坤2杨曙光1(I.新疆煤田地质局煤层气研究开发中心，新疆830091;2.中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆839009)摘要：根据新疆和什托洛盖盆地地质勘查和煤层气勘查成果资料，对盆地西山窑组煤层气赋存地质条件和储层物性进行分析研究，认为储层特征、煤层埋深是影响煤层气含气性和赋存最重要的因素，加之水文和储集性能等影响因素共同作用，使盆地煤层气赋集形成差异。

通过此研究为和什托洛盖盆地煤层气进一步勘探开发提供重要的地质依据和技术支撑。

关键词：和什托洛盖盆地煤层气赋存特征影响因素Occurrence Characteristics and Influence Factors of CBM Resources of Xishanyao Formation in Heshituoluogai Basin of XinjiangZHANG Na' , WANG Gang1, SHU Kun2, YANG Shuguang1(1. CBM R&D Center on Xinjiang Coal Geological Bureau, Xinjiang 830091 ；2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Turpan-Hami Oilfield, Xinjiang 839009)Abstract: Based on the geological exploration and CBM exploration results in Heshituoluogai Basin of Xinjiang, the geological conditions and reservoir physical properties of CBM in Xishanyao Formation of the Basin are studied and analyzed. It is considered that the reservoir characteristics and depth of coal seam are the most important factors affecting the gas hearing property and occurrence of CBM. In addition ,the influence factors of hydrology and reservoir performance make the CBM accumulation difference in the Basin. This study provides important geological basis and technical support for further exploration and development of CBM in Heshituoluogai Basin.Keywords：Heshituoluogai basin；CBM；occurrence characteristics；influence factor1地质概况和什托洛盖盆地位于新疆准噶尔盆地西北缘, 为海西期褶皱基底上形成的中新生代山间盆地，盆地南临扎伊尔山和哈拉阿拉特山，北临谢米斯台山和阿尔加提山。

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3煤变质程度
煤变质作用指由褐煤转变为烟煤、无烟煤、超无烟煤的物理化学作用。煤变质的范围是从褐煤到石墨的演变。煤的变质是温度、压力和时间长期作用的结果，其中温度是煤变质的主导因素，在煤的埋藏过程中，温度加速化学煤化作用，而压力可以促进物理结构煤化作用，时间无疑是煤变质的因素之一。煤变质作用是促使煤中显微裂隙和内生裂隙发育的重要外部因素，煤变质作用可使煤中孔隙产生次生变化，也可经过煤层中孔隙、裂隙的发育改变煤的机械力学性质，进而对其渗透性产生影响。一般低变质和高变质程度的煤割理欠发育，渗透性差；中变质程度的煤割理发育，渗透性好。
Schwerer等人得到如下煤储层孔隙度和渗透率关系式[18]：
（7）
（8）
式中，Cf为孔隙压缩系数，单位；P0为初始压力，Mpa；Kf、Kf0分别为裂隙系统的绝对渗透率和初始时刻裂隙系统的绝对渗透率，10−3µm2。
由于煤体自身的性质不同，其基质收缩率也不尽相同，有些几乎没有收缩，而有的收缩率却相当高。关于煤体因解吸或吸附引起基质收缩应变的实验数据极少，这是由于实验的难度和涉足的研究较少所致。
煤层气开发过程中，随着气、水介质的排出，煤基质发生收缩，由于煤基质在侧向上受围压限制，因此煤基质的收缩不可能引起煤层整体的水平应变，只能沿裂隙发生局部侧向应变，造成裂缝宽度增加，渗透率增高。煤储层渗透率增加的倍数与煤储层绝对渗透率关系密切。绝对渗透率愈大，煤基质收缩效应愈明显，收缩效应引起的渗透率增量随流体压力的减少而增大。
ห้องสมุดไป่ตู้5 煤基质收缩
基质收缩效应是指当储层压力低于临界解吸压力后，吸附的煤层气发生解吸导致煤基质收缩，储层物性改善的效应。Gray认为,由于煤层气解吸时，煤基质会收缩使得裂隙扩张，从而导致煤层渗透率的增大[14]；Harpalani等通过室内试验发现，气体压力减小时，煤层气解吸，煤基质体积减小，且煤基质体应变与解吸的气体量呈线性关系[15]。Harpalani和Chen通过室内试验研究了与解吸有关的煤岩体基质体积变化后得出，解吸引起的煤基质收缩变化远大于基质的压缩率[16]；Mavor等利用美国San Juan盆地的现场实测数据验证了“基质收缩理论”的正确性[17]。
上式表明，有效应力越高，渗透率越低。这主要是由于地应力增大，煤被压缩，其中孔隙变得更小，裂隙更为紧闭的结果。随着流体压力降低，有效应力增大，煤岩在外压的作用下，割理有闭合的趋势，从而导致孔隙度降低，渗透率也随之降低。
Mckee等通过对美国皮申斯、圣胡安和黑勇士盆地煤层渗透率与埋藏深度关系的研究发现，随着煤层埋藏深度和有效应力增加，煤层割理缝的宽度减小，渗透率呈指数降低[11]。
煤体的渗透性是指煤对煤层气(瓦斯)流动的阻力特性，煤的渗透性是控制煤层气在煤储层中流动的最关键参数，煤层气储层自身的特点和煤层气开采过程中外界条件的改变都会影响其渗透性。煤储层渗透性研究涉及到岩石力学、流体力学、计算力学和采矿工程诸多学科，且其作用因素十分复杂。裂隙系统的发育、煤岩组分类型、煤的变质程度、有效应力、煤基质收缩和克林伯格效应等对煤储层的渗透性均有不同程度的影响。
另外，硬度和脆度同属抵抗外来机械作用存在的性质。对于同一煤层来讲，随着地层的埋深、温度的升高，煤储层从低变质煤向中变质煤演化，脆度逐渐增强，容易生成裂缝；随着煤层进一步被埋深，中变质煤逐渐向高变质煤演化，硬度逐渐增大，脆度逐渐降低，不容易形成裂缝。随着上覆地层的压实作用、充填与胶合作用，割理会发生闭合。
ANALYZINGTHE FACTORS AFFECTING THE COEFFICIENT OF PERMEABILITY OF COAL BEDS
（Institute of Petroleum Engineering，University of the Yangtze，Jingzhou. Hubei434023）
Key words:coal-bed methane,permeability,influencing factors,analysis
基金项目：国家科技重大专项项目（2008ZX05036-001）
煤层气（或称煤层甲烷）是指与煤同生共体以甲烷为主要成分、主要以吸附状态赋存在煤层之中，可从地面上进行采收的非常规天然气，是蕴藏量巨大的新兴潜在能源，将煤层气作为天然气的补充能源对我国经济可持续发展和国家能源安全具有重要意义。
6克林伯格效应
2煤岩组分类型
煤是一种不均一的固体有机岩石，含有微观可识别的各种有机显微成分。在显微镜下，煤岩的显微组分主要包括镜质组、惰质组和壳质组3类。
J.C.Close认为割理常产生于镜质组分层中，终结于镜质组分层及煤与非煤岩石的交界处[5]。镜质组（尤其是均质镜质体）致密、均匀、块体大，有利于割理顺利延伸和发展；惰质组是多孔状的、纤维状的，有释放应力、减弱割理和阻挡割理的作用，对割理发育不利；壳质组的机械强度大于镜质组和惰质组，其形变过程类似于镜质组，多数煤层含壳质组很少，故壳质组对煤层割理发育影响不大。
煤层气储层渗透性影响因素分析
摘要：煤的渗透性是控制煤层气在煤储层中流动的最关键参数。探讨煤的渗透率的相关影响因素及其变化规律，对于煤层气的勘探开采及动态开发效果具有重要的现实意义。本文详细地分析了裂隙系统、煤岩组分类型、煤的变质程度、有效应力、基质收缩、克林伯格效应等方面对煤储层渗透性的影响。
关键词：煤层气,渗透性,影响因素,分析
1裂隙系统发育
对于煤层气而言，煤是一种双重孔隙的储层。w认为煤中割理系统由天然裂隙构成，形成了由近于正交的面割理和端割理组成的裂隙系统，它既含有煤基质微孔隙系统，又含有裂隙网络系统[1]。微孔隙系统是煤层气的储集空间，裂隙网络系统则被水饱和。当储层压力降低时，煤储层中的气体从煤基质微孔隙表面解吸、扩散出来，并以渗透流动的方式通过裂隙网络系统流入井眼，从而形成具有工业开采潜势的煤层气气流。可见，煤层气的主要运移通道是煤层裂隙网络系统，煤层的渗透性主要取决于裂隙系统的发育程度。
Abstract：The permeability of coal is the most critical parameter controlling the coal bed methane flowing in the coal-bed gas reservoirs.It is practical significant to probe into the relevant influencing factors and their variations of coal permeability on the coalbed methane exploration, exploitation and the effect of dynamic development.It is well analyzed many effects on the coefficient of permeability of coal beds,such as fracture system,maceral type and lithotype, metamorphic grade, effective stress, matrix shrinkage, Klingberg effects,etc.
Ammosov等在研究割理密度与煤级之间的关系时发现，割理密度从褐煤向烟煤(肥煤、焦煤)方向增大，而从烟煤向无烟煤方向减小，呈正态分布，即低变质和高变质程度的煤割理欠发育，中变质程度的煤割理发育[8]。但Law在对阿伯拉契亚盆地群和落矶山盆地群的研究中发现，从褐煤到无烟煤阶段割理间距与镜质体反射率的倒数呈指数关系，即从褐煤到烟煤阶段，割理密度迅速增大，从烟煤至无烟煤阶段基本不变[1]。这与Ammosov提出的呈正态分布的理论有所不同。Law认为是构造形变背景的差异所致。
（2）
式中，K—裂隙面密度模拟渗透率，×10- 3μm2；Sf—裂隙面密度，条/m2；C1、C2—拟合系数。
煤层天然裂隙系统在某种程度上是渗透率的重要影响因素,一旦天然裂隙发育好,煤层渗透率就好,其它因素如煤岩类型、煤质、煤级等均为次要作用[4]。
总体来讲，裂隙延伸方向、裂隙宽度、密度、裂隙的发育程度是影响煤储层高渗区分布的关键特征。裂隙延伸方向上渗透率较高，裂隙宽度越大、密度越大、连通性越好，渗透率越高，越利于流体的渗流，这对煤层气可采性评价有极其重要的指导意义。
宏观煤岩成分主要是指用肉眼可以分辨出来的煤的基本组成部分，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭4种。根据镜煤和亮煤在煤层中的含量而反映出来的总体相对光泽强度，煤岩可由强到弱划分为光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤4种类型。一般在富含镜煤和亮煤的光亮煤中镜质组含量较高，在暗煤和丝炭含量高的暗淡煤中惰质组含量高。
Macrea等于通过对英国约克郡地区煤层中割理间距的研究指出：暗淡型条带状煤中的割理间距宽于光亮型条带状煤[1]。张胜利等研究表明，光亮煤中割理比较发育，暗淡煤中也可见割理，但其割理密度远小于光亮煤[6]。毕建军等也发现，割理一般发育在光亮煤分层中，极少延伸到暗淡煤分层中[7]。因此，从显微组分的组成上讲，镜质组含量越高，割理越发育，渗透性越好。从煤岩类型看，光亮煤的渗透性为最好，其次为半亮煤、半暗煤、暗淡煤。
前人的研究结果表明，煤层渗透率主要与裂隙的延伸方向、裂隙的宽度、密度、裂隙的连通性有关。Levine J R在实验研究中发现煤层的水平渗透率与割理壁距三次方和割理间距的倒数成正比[2]。
（1）
式中，K——有效渗透率，×10-3μm2；W——割理壁距，μm；S——割理间距，mm；C——割理粗糙系数。
傅雪海等在对沁水盆地各煤样的研究中发现煤样渗透率随裂隙面密度的增加呈指数形式增大[3]。
鉴于此，笔者建议，在室内做煤样实验时，要注意有效应力的控制，使加在煤样上的有效应力保持不变，以消除有效应力对裂隙压缩的影响。有效应力：
（6）
式中：σe为有效应力，MPa；PC为围压，Mpa；α为有效应力系数或boit系数；Pav为平均压力，即进口压力与出口压力的平均值。随着压力的变化，时刻调整围压使有效应力保持恒定。