滲透率在煤層氣開發過程中的變化規律及其對產量的影響

夏 瑜（中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司，陜西韓城 715400）

滲透率在煤層氣開發過程中的變化規律及其對產量的影響

夏 瑜
（中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司，陜西韓城 715400）

煤層氣是一種清潔能源，具有較高的利用價值，尤其是在能源越來越短缺的背景下，環境壓力和煤礦生產的形勢越來越嚴峻，對其進行合理開發意義重大。主要對煤層氣開發過程中滲透率的變化規律及其對產能的影響進行的詳細闡述。

滲透率；煤層氣；變化規律；產能；影響因素

隨著世界經濟的快速發展，對油氣等能源的需求量不斷增加，非常規油氣資源的開發更加吸引了人們的目光。中國的煤層氣資源相當豐富，但開發基本上屬于起步階段。隨著常規油氣資源的逐漸短缺，我國制訂了詳細的煤層氣開發計劃，使非常規油氣的開發前景被看好。然而，煤層氣開發受到多方面因素的影響，其中滲透率的變化是影響煤層氣產量的主要因素之一，隨著煤層氣不斷從地下采出，地層的壓力將會逐漸降低，這勢必會引起煤層應力的變化，對煤層的滲透性和氣（液）體流動產生不良影響，導致煤層氣解吸難度變大。

近年來，人們對煤層氣的認識逐漸提高，煤層氣的開發經歷了一個漫長過程，過去很長一段時間，瓦斯都是煤礦開發過程中一項重大安全隱患，煤礦開發過程中發生瓦斯爆炸，將會造成巨大的經濟損失和人員傷亡，由于認識上的不足，其經常被人們視作有害氣體直接被排放到空氣中，導致其價值沒有得到體現，并且對環境造成了污染。科技的進步，使人們認識到了煤層氣的重要性，通過先進的開發技術對煤層氣進行開發，能夠使其價值得到體現，一方面能夠解決全球能源短缺問題，另一方面也能夠改善環境。

1 滲透率在煤層氣開發中的動態變化

開發煤層氣是一個不斷降壓過程，隨著開發的進行，煤儲層孔隙流體壓力將會不斷降低，此時如果上覆巖層壓力始終保持不變，有效應力將會隨著時間的推移不斷變大，而此時應力敏感性將會導致滲透率不斷下降。除此之外，由于煤層氣不斷吸解，將會導致儲層有效孔隙空間被逐漸放大，開發的進行，將會導致空隙不斷累積，在達到一定值時，滲透率將會發生反彈，這“正負”效應，將會使煤儲層滲透率處于一個動態變化中。

滲透率的改變主要受地層孔隙和裂縫兩方面因素的影響。通過分析可以發現，隨著裂隙縫寬度和高度的增加，滲透率將隨之增加。導致這一結果的主要原因是因為裂縫寬度和高度增加，導致煤層巖石單位面積裂縫比變大，增加了煤巖孔隙度，同時因為裂縫具有較好的導流性，從而使滲透率逐漸升高，這也是儲煤層在投入生產前，需要做好壓裂改造和重復壓裂的原因。

隨著對煤層氣開發的逐漸深入，孔隙流體壓力將會逐漸降低，此時煤儲層滲透率也將會逐步變小。針對一個特定的區域進行研究分析，如儲層受到的上覆巖層壓力長時間都保持不變，在開發過程中，孔隙氣體壓力的逐漸變小，帶來的直接后果是煤儲層受到的有效壓力將會變大，從而將會導致孔隙受到直接壓縮，并且使孔隙度變小，滲透率降低，情況嚴重時，有可能會導致裂縫系統閉合，此時氣井將會“自動關閉”，無法繼續產氣。

如果裂隙的傾角較大，儲層滲透率將很難降低，這主要是因為裂隙角度較大，將會導致裂隙延伸方向與有效應力的夾角比理想的情況小。通過分析可以發現，隨著裂隙上有效應力作用的減小，裂隙受到的影響也將會越小，對滲透率產生的影響也就越小。

如果除煤儲層彈性模量外，其它的各項因素都不發生變化，那么隨著煤儲層彈性模量的逐漸增大，滲透率能夠發生的變化范圍將會逐漸縮小。導致該情況發生的主要原因是，煤巖層如果具有高彈性模量，其自身將會具有較強的抗壓能力和強度，有效應力每增加一個單位，煤巖層的變形量將會減小，同時孔隙結構變形也會變小。

儲煤層本身具有應力敏感性，因此，隨著孔隙流體壓力的降低，無因次滲透率也會降低，而通過觀察分析可以發現，在煤巖層彈性模量不同的情況下，孔隙流體壓力的改變對滲透率的影響是不同的，煤巖層彈性模量越大，滲透率受孔隙流體壓力變化的影響就越小。這一現象表明，煤巖層應力越敏感，巖石的改變也就越容易，滲透率受到的影響也就越大。

2 滲透率動態變化對單井產量的影響

煤儲層滲透率的改變勢必會對氣井的生產能力造成一定程度的影響。應力敏感主要發生在穩產期和排水后期，而滲透率的反彈現象則主要發生在遞減環節，因此在對煤層氣開采達到一定程度后，壓降漏洞不會繼續擴大，此時產量將逐步進入遞減環節，處于泄氣范圍內的地層壓力將會繼續降低，而累計解吸量則會隨著時間的推移不斷增加，通過一段時間的累積，煤基質孔隙內的空間將會達到一定范圍，此時滲透率將會快速變大。而通過大量的統計可以發現，隨著累積解吸量的增多，受解吸作用影響，儲層孔隙將會再一次變大，滲透率出現了較為明顯的反彈，產量將會再次回升，提高了煤層氣產量。此外，通過大量的分析數據，可以確定，煤層氣開發過程中，滲透率的反彈不僅具有周期性，而且還具有階段性，因此在具體開發中要加強對滲透率反彈特點的研究，從而可以為更好地研究其對煤層氣產量影響提供支持。

3 結束語

煤層氣是一種潔凈能源，對其進行開發對緩解能源短缺意義重大，這也加強了人們對煤層氣開發的研究重視程度。大量的礦產生產證明，我國煤氣井在生產中受基質滲透率和盈利敏感的影響十分明顯。因此，煤層氣開采中，應在穩產期和排水后期，對煤層氣的排量進行合理控制，延長氣井壽命，提高產量。

[1] 姜偉，吳財芳，姜瑋，等.吸附勢理論在煤層氣吸附解吸研究中的應用[J].煤炭科學技術，2011，（5）.

[2] 陳振宏，陳艷鵬，楊焦生，等.高煤階煤層氣儲層動態滲透率特征及其對煤層氣產量的影響[J].石油學報，2010，（6）.

[3] 張建博，江澤成，吳世祥，等.中國煤層氣勘探開發前景分析[J].石油與天然氣地質，1996，17（3）：217-220..

The Change Law of Permeability in the Course of CBM Development and its Influence on the Yield

Xia Yu

Coalbed methane（CBM）is a kind of clean energy with high utilization value.Especially in the background of the shortage of energy，environmental pressure and coal mine production are becoming more and more serious，and reasonable exploitation is of great significance.The author mainly expatiates on the variation law of permeability and its effect on productivity in the process of CBM development.

permeability；coalbed methane；change rule；production capacity；influencing factors

P618.13；TE37

A

1003-6490（2016）12-0008-02

2016-12-15

夏瑜（1988—），男，重慶梁平人，助理工程師，主要從事煤層氣排采工作。