煤層氣儲層孔滲參數的應力響應特征

吳 雙，湯達禎，李 松，李 翔

（1.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083；2.中國地質大學（北京）能源學院，北京 100083；3.中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司，北京 100095）

孔隙度和滲透率是評價儲層儲集和滲流能力的關鍵物性參數，一定程度上決定著油氣井的產能和開發效益。煤層氣是一種自生自儲于煤層中的非常規天然氣資源。相比于常規油氣儲層，煤儲層的孔滲值整體偏低，并且具有較強的應力敏感性［1-3］。原始條件下的煤儲層被地層水所飽和，作用于煤巖體上的有效應力可近似表示為地應力與儲層流體壓力之差；在實際開發過程中，隨著地層水持續排出，儲層流體壓力降低，導致有效應力增大，孔-裂隙進而閉合，孔隙度和滲透率呈指數型急劇減小［4-6］。物體在應力作用下產生的相對力學變形即為應變，可分為軸向應變、徑向應變和體積應變。煤儲層孔滲參數在應力條件下的改變，本質即為孔-裂隙受擠壓發生形變，這與煤巖的力學應變密切相關［7-8］。前人已研究并建立了一系列考慮有效應力、基質收縮、滑脫效應等影響因素在內的孔滲數學模型［9-14］，但這類模型主要是用熱力學變化取代煤基質收縮，所涉及的應變量是基于煤層氣解吸引起的蘭氏體積應變，并不是基于孔隙力學形變引起的體積應變，其推導思路多是煤層氣解吸改變體積應變—改變應力—改變儲層滲透率，且有效應力對孔滲的影響效應間接通過煤巖力學參數（如體積模量、單軸模量）體現，并未直接將應力與滲透率聯系起來。……