叠置含气系统煤层气合采过程中储层参数演化及影响因素试验研究.pdfVIP

中文摘要 摘 要 煤层气开采不仅对减少煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等事故灾害有着积极推进作 用，且其本身可作为清洁能源加以利用。近年来研究表明，国内较多煤层气成藏 为叠置含气系统，采取常规煤层气开采技术存在产气效率低等缺陷。为此，本文 利用自主研发的试验系统，分别开展了不同吸附性气体、不同储层压力梯度和不 同地应力梯度条件下叠置含气系统煤层气合采物理模拟试验，并分析合采过程中 储层压力、煤体温度及变形和开采流量等储层参数演化规律，并探讨叠置含气系 统煤层气合采过程层间干扰机制，取得的主要研究成果如下： ①开展了不同吸附性气体（CH 、CO 和N ）条件下叠置含气系统煤层气合采 4 2 2 物理模拟试验，结果表明，随着气体吸附性的增大，开采过程中各煤储层开采累 积流量越大，且在合采初期气体倒灌时间越长，叠置含气系统采收率逐渐降低； 发生倒灌的低气压煤层在合采初期储层压力上升速率和幅度与气体吸附性强弱呈 负相关关系。 ②开展了不同储层压力梯度条件下叠置含气系统煤层气合采物理模拟试验， 结果表明，随着叠置含气系统层间储层压力梯度的增大，低含气量煤储层在合采 初期出现较为明显的气体倒灌现象，且气体倒灌体积与倒灌时间均逐渐增大，该 煤储层开采贡献率逐渐降低，同时倒灌煤层储层压力上升幅度也逐渐增大，层间 干扰现象更为严重。 ③开展了不同地应力梯度条件下叠置含气系统煤层气合采物理模拟试验，发 现合采初期，低势能煤储层均出现气体倒灌现象，且开采贡献率随着地应力梯度 的增大而逐渐降低，表明该煤储层产气受到抑制；分析叠置含气系统合采过程中 储层压力演化发现，各煤储层的储层压力下降速率相差不大，煤体温度下降量随 着地应力梯度的增加而逐渐减小，煤体变形随着地应力梯度的增加逐渐增大。 ④采用气井二项式产能方程确立了层间干扰系数的计算方法，实现了对层间 干扰现象的定量表征。分析结果表明，在合采启动后，干扰系数在叠置含气系统 合采初期迅速上升至峰值，随后逐渐减缓并趋于稳定，且干扰系数与气体吸附性 强弱、叠置含气系统储层压力梯度及地应力梯度呈正相关关系。 关键词：煤层气；叠置含气系统；参数演化；层间干扰；影响因素 I 英文摘要 Abstract The production of coalbed methane (CBM) can not only prevent coal mine gas explosions and gas outbursts, but also can be used as clean energy. Recent studies have shown that more CBM reservoirs in China are superposed gas-bearing system (SGS), and conventional CBM drainage technology has defects such as low gas production efficiency. Therefore, a series of the CBM commingled drainage tests of SGS such as physical simulation tests of SGS with different adsorption gases, different reservoir pressure gradients and different ground stress were conducted based on the self-developed apparatus. Through analyzing the evolution law of reservoir parameters suc