不同煤阶煤应力敏感特征及其控制机理_中国煤炭行业知识服务平台

不同煤阶煤应力敏感特征及其控制机理

作者

孙粉锦杨焦生王玫珠孙斌张继东赵洋邓泽
单位

中国石油勘探开发研究院
摘要

煤储层应力敏感降低储层渗透率，进而影响煤层气井产能，如何降低排采中的应力敏感性影响值得深入研究。为了弄清不同煤阶煤储层的应力敏感性特征及差异性，分别采集樊庄高煤阶煤、保德中煤阶煤和二连低煤阶褐煤的样品，系统开展加载和卸载过程中不同煤阶煤的应力敏感性实验，并对应力敏感的产生机理进行分析。结果表明，随煤阶的升高，煤样的应力敏感性逐渐增强，含明显裂缝的样品敏感性更强。加载有效应力10 MPa条件下，相比初始渗透率，二连低煤阶褐煤样品渗透率下降79.26%，卸载后不可逆渗透率损害率平均33.4%；保德中煤阶煤样渗透率下降79.4%，卸载后不可逆渗透率损害率平均51.4%；樊庄高煤阶煤样加载后渗透率下降92.33%，卸载后渗透率只能恢复30%左右。产生这种差异的机理主要是由于不同煤阶煤的物质组成、孔裂隙结构以及渗流通道不同造成的。低煤阶煤变质程度低，主要发育大、中孔隙，割理–裂隙不发育，为基质孔隙–喉道渗流，渗透率主要受连通喉道控制，应力加载时主要是大、中孔压缩变形严重，而尺度较小的喉道受压缩变形小，因而其应力敏感性相对弱；而高煤阶煤孔隙以微、小孔为主，镜质组含量高，割理–裂隙发育，控制其渗透性，应力加载时微、小孔难以被压缩，而裂隙抗变形能力弱，易发生韧性变形破坏或闭合，卸载后也难以恢复，表现出强应力敏感特征。考虑到高煤阶煤储层埋深更大、应力更高，因此其应力敏感性对产能伤害大，排采初期宜以较小强度进行，降低不可逆渗透率伤害，扩大压降范围；而低煤阶煤储层本身应力低、渗透率较高，应力敏感对产能影响相对较小，排水期可适当加快速度，提高排水效率。
关键词

渗透率不同煤阶应力敏感特征控制机理煤层气排采
基金项目(Foundation)

中国石油天然气股份有限公司前瞻性基础性技术攻关项目(2021DJ2301)；
文章目录

1 样品制备与方案设计
2 实验结果
3 应力敏感性控制机理及其对煤层气排采的影响
3.1 煤岩物质组成、孔裂隙发育特征对渗透率和应力敏感的影响
3.2 开发区块埋藏深度对有效应力的影响
4 结论
引用格式

孙粉锦,杨焦生,王玫珠,孙斌,张继东,赵洋,邓泽.不同煤阶煤应力敏感特征及其控制机理[J].煤田地质与勘探,2022,50(09):51-58.
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