煤层渗透性与煤体（ppt）.ppt

主要内容 1 煤层渗透性 2 煤体结构 3 煤体结构与渗透性的关系 1 煤层渗透性 1.1 构成煤层渗透率的成因 1.2 含瓦斯煤层的渗透特性 1.3 煤层渗透性的影响因素 1.4 煤层渗透率的评价参数 1.5 煤层透气性系数的测定方法 1.1 构成煤层渗透率的成因 （1）原生裂缝 即煤层层理和煤的胶粒结构。 （2）次生裂缝 即地质破坏所形成的裂缝。由于成煤过程中沉积环境和受力条件不完全相同，且在地质变动过程中煤体各部分所受到的揉搓情况不一。因此煤体是非均质的，各个区域的渗透率并不完全相同。 （3）采矿裂缝 采掘以后，地压的活动使部分煤体压缩或伸张，在煤层中形成新的裂隙。 1.2 含瓦斯煤层的渗透特性 （1）非均质性 渗透性系数是空间点坐标的函数： 煤体渗流的不均匀性由孔隙分布差异和节理裂隙分布差异造成的。宏观煤层渗流的不均匀性由不连续面的发育程度差异造成的，通常表现为分带性和成层性。 （2）各向异性 不连续面的成组性及在空间展布的不均匀性是造成渗流各向异性的主要原因。用渗透张量来描述煤层介质各个方向上的不同渗透能力，常用的各向异性岩体的渗透张量表达式： （3）耦合特性 在煤层中，由于煤层所处的应力状态不同，煤体应力对煤层的渗透性能影响比较敏感，所以煤层系统内的渗透性系数张量，又是煤体应力的函数, 不连续面渗流与变形祸合实验表明，不连续面渗透性系数随法向应力的增大而减小，法向应力值越大，渗流的不均匀性越显著。不连续面渗流的剪切变形效应致使渗透特性复杂化。 （4）尺寸效应 一定尺度煤体的总渗透性系数为煤体基质的渗透性系数（Km）和裂隙渗透性系数（Kf）之和 流体通过一个煤样试件的流量可能会因不同尺度范围而发生变化。依据流量的本质，裂隙不发育的煤样试件，渗流量由Km支配。当煤样试件中存在一条张开的裂隙时，渗流量由Kf支配。随着研究尺度的增大，渗流受结构面的控制，呈现明显的各向异性。在宏观尺度范围内，裂隙十分密集，其渗流的各向异性不明显，又呈现出连续渗流的特征。 （5）非线性特征 典型的低渗透非线性渗流主要表现为:存在着不为零的启动压力梯度;当压力梯度大于启动压力梯度时，渗流速度与压力梯度存在非线性关系。 1.3 煤层渗透性的影响因素 煤层透气性系数大小的影响因素十分复杂，地质构造、应力状态、煤层埋深、煤体结构、煤岩煤质特征、煤级及天然裂隙都将不同程度的影响渗透性系数，有时是多种因素综合作用结果，有时是某一因素起主要作用。一般来说，煤层割理、裂隙等内在因素起主导作用，原地应力等外在因素对煤层渗透率影响也很显著。 （1）裂缝系统的发育情况 大量的研究结果表明,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。 20世纪80年代末期,一批学者就割理宽度及割理走向与渗透率的关系进行了探讨。研究发现,渗透率与裂隙宽度的平方成正比；20世纪90年代以来, 割理特征与渗透率的关系研究进入了定量研究阶段。不同的学者选取了不同的特征参数组合,提出了不同的关系表达式。 Levine J R (1996)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） 储层有效应力对渗透率的影响 有效应力与煤储层渗透性的关系常用的是三轴应力实验。 大量的研究表明, 煤储层的渗透率与有效应力之间存在幂函数关系，随着有效应力的升高，渗透率通常呈指数形式降低，这一规律通过理论和实验的方法都得到验证。 （3）煤层构造演化与煤层渗透率分布关系 ①成煤期后构造活动是产生煤层构造裂缝的主要因素,其对煤储层的渗透性有双重作用。 适度的断裂和褶皱可以增加煤层的割理密度、提高渗透率。强烈的断裂活动使煤层与地表连通、煤层气散失,使煤层粉煤化,煤层的渗透率降低。 ②内生裂隙受后期构造作用的影响，由构造应力场最大主应力方向与储层的优势裂隙组发育方向的控制。 当两者平行时，裂隙受到张应力的作用,裂隙宽度增大,渗透率增高; 两者方向垂直时,裂隙受到压应力的作用,裂隙宽度减小,渗透率降低。 （4）煤岩变质情况 煤岩变质程度与渗透率的关系研究一般基于割理发育特征展开。