低渗煤层气藏中的滑脱效应及影响因素.docVIP

低渗煤层气藏中的滑脱效应及影响因素 　　摘 要：论文主要综述了滑脱效应影响因素的国内研究文献。现有文献主要集中于分析渗透率、孔隙压力、含水饱和度、围压、温度和上覆岩层压力等对滑脱效应的影响。关于含水饱和度、围压的研究尚存在争论；在孔隙压力方面，对临界孔隙压力的概念及其范围，基本上是持肯定的观点；渗透率与滑脱效应的影响具有双向性；对温度、上覆岩层压力、岩心致密程度和气体相对分子量对滑脱效应的影响研究，结论较为统一。 　　关键词：滑脱效应 影响因素 煤层 　　中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0032-02 　　我国煤层普遍具有低渗透率、低孔隙度、低储层压力的“三低”特点，当气体在低渗多孔隙介质中低速渗流时，气体渗流的主要物理特征是具有“滑脱效应”。滑脱效应是气体在低渗多孔介质中流动时产生的一种分子滑移现象。其本质是由于气体分子平均自由程和流体通道在一个数量级上，气体分子就与通道壁相互碰撞，从而造成气体分子沿孔隙表面滑移，在宏观上表现为气体在孔道固壁面上具有非零速度，气测渗透率大于液体渗透率。 　　滑脱效应作为影响低渗储层渗透率的重要因素，目前已引起了人们的重视。近年来，一些学者利用理论和实验的方法研究低渗天然气藏的滑脱效应，但对于低渗煤层气藏的气体滑脱效应研究较少，由于煤层气和天然气的赋存介质的力学特性不同，煤层气低渗规律存在一定差异，导致低渗煤层气藏的开发缺乏深厚的理论基础。本文涉及对象以煤层气藏为主，低渗天然气藏为辅，对我国滑脱效应影响因素研究进行综述，为后续研究提供一些参考。 　　1 滑脱效应及其影响因素研究述评 　　1.1 水饱和度对滑脱效应的影响 　　由于地面钻井压裂技术开发煤层气过程中，钻井开采带来的钻井液、完井液及酸化、压裂液等外来流体侵入储层后，导致储层的水饱和度增加，储层渗透率降低，致使滑脱效应对渗透率的影响显著，气体运移规律复杂，出现抽采困难等问题。故水饱和度是在煤层气开采过程中影响滑脱效应的重要因素之一，目前研究结论存在争论。 　　水饱和度对滑脱效应的影响首先是在低渗天然气藏中提出的。Rose、Fulton、Rushing等人先后通过砂岩岩心实验，得到在一定的束缚水饱和度下，滑脱效应随着含水饱和度的增加而降低的结论[1]；但KewenLi、李宁等人却得到了与前人相反的结论，即气体滑脱因子b随含水饱和度的增加而增加，并随气体固有有效渗透率的减小而增加[2]。 　　随后我国学者对低渗透煤储集层煤样进行实验时，得出滑脱在低围压（2～6 MPa）条件下，滑脱系数b随着水饱和度的增加而增大；在高围压（8～10 MPa）条件下，滑脱系数b随着水饱和度的增大而降低，且上述关系为满足一次线性拟合关系[3]。随后又有学者在高围压（10 Mpa）下进行试验得出结论：在煤样饱和水情况下，气体滑脱效应完全消失；在束缚水状态下，气体滑脱效应对气体渗透率贡献率更大大，贡献率最大值比单相气体时的要大将近20个百分点[4]。 　　综上所述，在实际的低渗煤储层中，水相的存在对气体滑脱效应的影响不能忽略。 　　1.2 围压对滑脱效应的影响 　　目前，围压对滑脱效应的影响研究结论，尚存在争议。其代表观点为：（1）围压越低，滑脱效应越明显，围压增大，可减小滑脱效应[5]。（2）围压越高气体渗透率越低，滑脱效应产生的附加渗透率在有效渗透率中所占比重随着围压的增加而增加[3]。（3）随着围压的增大，滑脱效应产生的渗透率对气测渗透率贡献率出现先增大后减小的趋势[6]。以上三种研究结论的差异主要是由于对试验数据的分析方式不同所造成。 　　第一种数据分析方法是考虑气测渗透率与克氏渗透率差值与围压的关系。该研究方法存在局限性，气测渗透率与克氏渗透率的差值不能直接反应滑脱效应对渗透率的影响程度，仅能反应出随围压增大，滑脱效应产生的渗透率增量在减少。第二种数据分析方法是考虑滑脱效应产生的附加渗透率在有效渗透率中所占比重与围压的关系，该分析方法能较好的反应滑脱效应对渗透率的贡献程度，但目前多数文章中未给出明确计算公式。第三种数据分析方式是考虑克氏渗透率与气测渗透率的比值与围压的关系，该比值不能反应滑脱效应在气测渗透率中的贡献程度，认为该数据处理方法有失偏颇。 　　目前研究围压对滑脱效应的影响实验方法主要为：控制围压一定，测不同孔隙流体压力与气测渗透率的关系，用线性回归方法进行数据拟合，获取克氏渗透率、滑脱系数；然后改变围压，获取多组数据；最后利用上述三种方法进行数据处理或绘制滑脱系数和围压的关系。所以围压数据较少，一般仅3～4组。 　　综上所述，围压与滑脱效应的关系方面还存在很多问题有待研究。数据分析方面：滑脱效应产生的渗透率增量，与滑脱效应产生的渗透率在气测渗透率中