煤層氣井分層控壓合層排采技術(shù)研究.pdf

1、本文運用煤田地質(zhì)學、煤層氣地質(zhì)學、巖石力學和滲流力學的理論和方法，在 X射線衍射、掃描電鏡、速敏、三軸應(yīng)力滲透率等實驗的基礎(chǔ)上，分析了煤層氣井產(chǎn)氣特征和在排采過程中的傷害機理；建立了排采過程中滲透率變化的動態(tài)數(shù)學模型，研究了煤層氣井控壓排采的機理及方案；提出了多煤層分層控壓合層排采的思路和方法；形成了一套多煤層煤層氣井排采裝置，并通過現(xiàn)場試驗驗證了該裝置的可行性。主要的研究成果如下：
　?。?）研究了不同煤體結(jié)構(gòu)煤層氣井的產(chǎn)氣規(guī)律

2、，發(fā)現(xiàn)了碎軟低滲煤層煤層氣井產(chǎn)氣量隨液面下降的異常變化特征。碎軟低滲煤層在煤層氣井排水產(chǎn)氣過程中，當液面下降到距煤層一定距離時，氣產(chǎn)量不再隨著液面下降繼續(xù)增高，反而呈現(xiàn)持續(xù)降低直至日產(chǎn)幾十立方米的異?，F(xiàn)象。
　　（2）建立了排采過程中煤儲層滲透率變化的數(shù)學模型，表征了滲透率隨孔隙壓力變化的規(guī)律，揭示了碎軟低滲煤層的煤層氣井氣產(chǎn)量持續(xù)異常降低的控制機理。結(jié)果表明，在排采初期，孔隙壓力對裂隙與孔隙的張開度的作用較大，但有效應(yīng)力作用對滲

3、透率起主導作用，隨著孔隙壓力的降低，滲透率降低；當孔隙壓力降低到某一臨界點，基質(zhì)收縮開始處于主導地位，滲透率升高。碎軟低滲煤層由于機械力學強度小，前期伴隨著液面下降，破碎煤粒之間的粒間孔隙急劇閉合，造成煤層滲透率大幅度減小，后期煤體收縮效應(yīng)改善滲透率作用緩慢。
　　（3）提出了煤層氣井控壓排采方法，推導出了碎軟低滲煤層控制合理液面高度的數(shù)學表達式。研究認為煤層氣井應(yīng)采用分層或分段控壓、穩(wěn)步降壓的排采方法，增大供氣面積，保證煤層氣充

4、分解吸，提高產(chǎn)氣量；碎軟低滲煤層排采時應(yīng)將孔隙壓力控制在臨界孔隙壓力之上，使裂隙與孔隙保持一定的張開度，抵抗煤基質(zhì)變形，以減小有效應(yīng)力對滲透率的傷害，推導出合理的液面高度數(shù)學表達式為：此處公式省略...
　　（4）提出了多煤層分層控壓合層排采的兩種模式，形成了相關(guān)成套設(shè)備，進行了現(xiàn)場工程試驗，取得了良好效果。多煤層煤層氣井排采應(yīng)根據(jù)煤儲層特征的差異，將各產(chǎn)層封隔成各自獨立的壓力系統(tǒng)，用不同的動液面對各目標煤層進行分層控壓管理。兩種