煤層氣井排采中不同應力機制下含斷裂煤儲層穩定性分析

章 朋，孟 雅，劉超英，郭元嶺，閆相賓，蔡利學，程 喆

（1.中國石化石油勘探開發研究，北京 100083；2.中國地質大學（北京） 能源學院，北京 100083；3.煤與煤層氣共采國家重點實驗室，山西 晉城 048012）

0 引 言

儲層穩定性是指應力場重新調整過程中儲層失穩破壞的風險程度［1］。 我國煤層氣資源豐富，煤儲層遭受多期構造改造，斷裂系統發育，煤層氣井排采過程中儲層原始應力平衡打破，煤儲層斷裂作為構造薄弱帶，最先失穩破壞，誘發煤粉、井眼套損等問題，嚴重影響煤層氣井的開采效率［2－6］。 因此，對含斷裂煤儲層的穩定性展開分析，研究排采過程中其失穩破壞規律，對合理排采制度的制定及煤層井抽采效率的提高具有重要意義。

20 世紀中期，許多學者已認識到流體壓力對斷裂穩定性的影響。 HUBBERT 等［7－8］系統的研究了孔隙流體對斷裂穩定性的影響，認為當流體壓力足夠大時，斷裂周圍應力場重新調整，任何產狀的斷層都可能重新活化。 近年來，隨著頁巖氣等非常規油氣資源的大規模開采，注水壓裂活動降低斷層穩定性，誘發地震已成為研究熱點［9－11］。 以我國四川盆地為例，在長寧和威遠－榮縣頁巖氣示范區，水力壓裂作業與該區地震活動具有較好耦合關系，隨著大規模水力壓裂作業的展開，儲層穩定性快速下降，地震活動急劇增加。 油氣開采過程中，除注水、孔壓升高引起斷裂失穩破壞之外，油氣抽采、孔壓降低也會影響斷裂的穩定性。 ADDIS［12］和ZOBACK［13］研究認為油氣抽采過程中儲層水平主應力按照一定速率呈線性下降，導致新斷裂形成，同時誘發儲層內部先存斷裂活化。……