《煤儲層賈敏效應形成與排采控制機理研究》是依託中國礦業大學，由周效志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：煤儲層賈敏效應形成與排采控制機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周效志
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於原位煤層氣開發工程中煤儲層傷害問題突出，煤儲層賈敏效應是儲層傷害重要原因的研究背景，聚焦煤儲層賈敏效應形成地質、工程條件與排采控制機理這一科學問題，以沁水盆地南部煤層氣田煤層氣開發工程數據為基礎，利用自主設計的非穩態兩相驅替、穩態兩相滲流裝置為主要實驗平台，結合煤儲層氣-水兩相滲流數學建模與計算機數值模擬，開展煤儲層賈敏效應的工程表現特徵與生產影響、煤儲層開發地質特徵及煤層氣開發工藝與賈敏效應的關係、煤層氣開發過程氣-水兩相滲流規律、煤儲層賈敏效應排采控制及緩解賈敏效應工藝最佳化等內容的研究，以期建立煤儲層賈敏效應評價方法體系，揭示煤儲層液-液、氣-液不相混溶兩相滲流賈敏效應形成及煤層氣井排采控制機理，形成最佳化的原位煤層氣開發施工工藝及排采作業制度，為提高煤層氣井產能及資源採收率提供科學依據。
結題摘要
項目基於煤層氣開發中儲層傷害問題突出，賈敏效應是主要傷害原因的研究背景，聚焦煤儲層賈敏效應形成的地質、工程條件與排采控制機理這一科學問題，以黔西土城區塊煤層氣開發工程數據為基礎，利用自主設計的非穩態氣水兩相滲流裝置為主要實驗平台，結合氣水相滲影響下的儲層數值模擬，開展了兩相驅替下煤儲層啟動壓力梯度、相滲及應力敏感性，煤儲層氣水兩相滲流規律，賈敏效應的排采表現與影響機理，賈敏效應的排采控制及緩解賈敏效應的排採制度最佳化等內容的研究。結果表明：由於氣阻、液阻共存，且氣、水粘度存在較大差異，賈敏指數（I=ΔPw/ΔPo）不適用於煤儲層賈敏效應動態評價。含水飽和度、滲透率等對啟動壓力梯度、相滲曲線及應力敏感性的影響顯著，可用來表征煤儲層賈敏效應的強弱。水驅條件下，飽水煤樣啟動壓力梯度最低；隨著自由水飽和度降低，克氏滲透率0.044mD的煤樣啟動壓力梯度由0.67MPa/cm增大至0.89MPa/cm；氣驅條件下，含水飽和度對啟動壓力梯度的影響則表現出相反的趨勢。煤儲層滲透率越低，啟動壓力梯度越大；乾燥煤樣克氏滲透率由0.079mD降至0.044mD，水驅啟動壓力梯度由0.37MPa/cm增大至0.89MPa/cm。水驅條件下，飽水煤樣具較高的初始水相滲透率，且表現出較強的應力敏感性；氣驅條件下，飽水煤樣的初始氣相滲透率遠低於乾燥煤樣，同樣表現出較強的應力敏感性。煤層氣井排採過程中，隨著游離氣增多、氣泡變大，水相滲流的啟動壓力梯度增大，水相滲透率亦快速下降，賈敏效應逐漸增強；受此影響，壓裂液難以排出導致壓降漏斗擴展困難，是氣井難以高產、穩產的重要原因。煤層氣井見套壓後持續憋壓，氣水產量大幅波動，非連續性排采均可產生嚴重的賈敏效應，導致“氣鎖”或“水鎖”傷害。合層開發煤層氣井上部產層暴露後，套壓回升導致氣體“反侵”入暴露產層，近井地帶形成液相低滲區，將導致上部暴露產層產水、產氣量快速下降。煤層氣井排采應堅持“連續、緩慢、穩定”的原則，見套壓前嚴格控制液面降幅以提高壓裂液返排率，憋壓階段限定最高套壓，保持氣水產量的相對穩定。為了延長合層開發煤層氣井的穩產時間，可在套壓＞0.5MPa時主動暴露上部產層，並杜絕套壓後期大幅回升。本研究揭示了煤儲層賈敏效應的形成機理，提出了賈敏效應排采控制措施及最佳化的合層排采方案，為相似地質條件下煤層氣開發工藝最佳化提供了理論依據。
