煤層氣匯報(bào)-中國石油大學(xué)北京7

1、 中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）20102010年年3 3月月煤層氣藏開發(fā)理論及應(yīng)用問題匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱1.1 1.1 基質(zhì)孔隙內(nèi)原始?xì)馑植蓟|(zhì)孔隙內(nèi)原始?xì)馑植迹?）割理系統(tǒng)充滿水；（）割理系統(tǒng)充滿水；（2）基質(zhì)孔隙含有自由水及束縛水；）基質(zhì)孔隙含有自由水及束縛水；（3）基質(zhì)孔隙吸附氣處于煤巖基質(zhì)與孔隙水之間；（）基質(zhì)孔隙吸附氣處于煤巖基質(zhì)與孔隙水之間；（4）有）有些煤儲層在割理或大孔隙中存在少量自由氣。些煤儲層在割理或大孔隙中存在少量自由氣。吸附氣吸附氣孔隙水孔隙水煤基質(zhì)煤基質(zhì)需要找更多的證據(jù)，增加說服力！需要找更多的證據(jù)，增加說服力！1.1 1.1 基質(zhì)孔隙內(nèi)原始?xì)馑植蓟|(zhì)

2、孔隙內(nèi)原始?xì)馑植济娓罾矶烁罾砣芙鈿馊芙鈿庥坞x氣游離氣吸附氣51.2 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理物理吸附：物理吸附：吸附力為氣體分子與固體分子間的范德華力。吸附力為氣體分子與固體分子間的范德華力。6物理吸附：物理吸附：物理吸附是瞬時(shí)的，并很快能達(dá)到平衡；物理吸附是瞬時(shí)的，并很快能達(dá)到平衡；吸附層不僅僅為單層，可以形成多層。吸附層不僅僅為單層，可以形成多層。1.2 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理7化學(xué)吸附：化學(xué)吸附：通常伴隨著電子的共享和轉(zhuǎn)移；通常伴隨著電子的共享和轉(zhuǎn)移；化學(xué)吸附分子需要活化能才能釋放；化學(xué)吸附分子需要活化能才能釋放；僅限于單層分子。僅限于單層分子。1.2

3、 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理8吸附曲線：吸附曲線：型：適用于無孔均型：適用于無孔均一表面的單分子層吸一表面的單分子層吸附或微孔吸附劑的容附或微孔吸附劑的容積填充機(jī)理，前一種積填充機(jī)理，前一種可用可用Langmuir方程來方程來描述，后一種應(yīng)使用描述，后一種應(yīng)使用D-R（D-A）方程來描）方程來描述。述。Langmuir方程用于描述方程用于描述無孔均一表明的單分子層無孔均一表明的單分子層吸附。吸附。1.2 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理吸附理論吸附理論1： 1.2 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理吸附是單分子層的；固體表面是均勻的，各處的吸附能力是相同的；已被吸附

4、分子之間無作用力；吸附平衡是動態(tài)平衡。 11mLLV bpV pabpVbpbppp吸附等溫式：吸附理論吸附理論2： 1.2 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理被吸附分子和碰撞到其上面的氣體分子之間存在范德華力，因而發(fā)生多層吸附；第一層的吸附熱和以后各層的吸附熱不同，而第二層以上各層的吸附熱相同；吸附質(zhì)的吸附和脫附只發(fā)生在直接暴露于氣相的表面上。 吸附等溫式：0011mmpCPV PPV CV C P吸附理論吸附理論3：1.2 1.2 通用氣固吸附機(jī)理通用氣固吸附機(jī)理吸附勢理論認(rèn)為吸附是由勢能引起的，在固體表面附近存在一個(gè)勢能場，即吸附勢，就如同地球存在引力場而使空氣在地球表面附近包覆成

5、大氣層一樣。 吸附等溫式：200explnpRTVVKp3、煤化階段形成不、煤化階段形成不同飽和度的煤同飽和度的煤煤層氣多層吸附、含自由煤層氣多層吸附、含自由氣。氣。煤層氣單層、或多層吸附煤層氣單層、或多層吸附。4（3）煤層氣欠飽和煤）煤層氣欠飽和煤4（1）煤層氣過飽和吸附）煤層氣過飽和吸附煤層氣多層吸附。煤層氣多層吸附。4（2）煤層氣飽和煤）煤層氣飽和煤1、植物繁殖遺體堆積2、泥炭化階段、泥炭化階段1.3 1.3 煤層氣吸附機(jī)理煤層氣吸附機(jī)理1）單層吸附煤與氣體分煤與氣體分子間范德華子間范德華力力煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水吸附氣分子吸附氣分子逃逸力逃逸力氣體首先以單層的形式被吸附在煤孔隙表面上。1.3

6、 1.3 煤層氣吸附機(jī)理煤層氣吸附機(jī)理單層吸附后，氣體再以多分子層吸附。2）多層吸附BET方程煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水1.3 1.3 煤層氣吸附機(jī)理煤層氣吸附機(jī)理煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水當(dāng)煤層氣經(jīng)多分子層吸附仍有剩余時(shí)，便以自由氣形式存在。3）過飽和吸附（存在自由氣）自由氣1.3 1.3 煤層氣吸附機(jī)理煤層氣吸附機(jī)理煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水當(dāng)煤層氣經(jīng)多分子層吸附仍有剩余時(shí)，便以自由氣形式存在。3）過飽和吸附（存在自由氣）自由氣（1）常用吸附實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀）常用吸附實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀1.4 1.4 煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)（1）平衡水下吸附實(shí)驗(yàn)是煤層氣接觸水膜或水分子，吸附機(jī)理與實(shí)際不同。煤煤基基質(zhì)質(zhì)水水吸附氣分吸

7、附氣分子子基質(zhì)基質(zhì)吸附吸附氣氣平衡平衡水水基質(zhì)基質(zhì)原始煤層水氣位原始煤層水氣位置置平衡水吸附試驗(yàn)后水氣平衡水吸附試驗(yàn)后水氣位置位置（2）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)環(huán)境下測定的吸附量與溫度、壓力等關(guān)系與煤巖基質(zhì)孔隙充滿水環(huán)境差異較大，所遵循的規(guī)律應(yīng)該有差異。由此計(jì)算出來的V L和 P L及得到的等溫吸附曲線與實(shí)際不符合，影響儲量的計(jì)算準(zhǔn)確性?；瘜W(xué)上在競爭吸附介紹時(shí)，分子化學(xué)上在競爭吸附介紹時(shí)，分子間作用力及相互作用怎樣？間作用力及相互作用怎樣？18（2）改進(jìn)的吸附實(shí)驗(yàn)）改進(jìn)的吸附實(shí)驗(yàn)1.4 1.4 煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)（1）不使用平衡水下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水吸附氣分子吸附氣分子基質(zhì)基質(zhì)吸附氣吸附

8、氣平衡水平衡水基質(zhì)基質(zhì)原始煤層水氣位置原始煤層水氣位置平衡水吸附試驗(yàn)后水氣位置平衡水吸附試驗(yàn)后水氣位置（2）解吸實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)給系統(tǒng)注入水，模擬實(shí)際環(huán)境，之后進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)。由此計(jì)算V L和 P L等溫吸附曲線。19（3）現(xiàn)場解吸實(shí)驗(yàn)）現(xiàn)場解吸實(shí)驗(yàn)1.4 1.4 煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)解吸實(shí)驗(yàn)樣品采集煤層氣解吸數(shù)據(jù)處理逸散氣計(jì)算精度影逸散氣計(jì)算精度影響解吸氣量準(zhǔn)確響解吸氣量準(zhǔn)確性性鉆頭取樣氣體逸散煤樣提升氣體散逸煤樣裝缸氣體散逸煤樣裝缸氣體散逸自然解吸氣測定殘余氣測定氣樣成分分析煤樣采集提升的速度直接影響逸散氣量的大?。幻簶拥难b瓶快慢也影響逸散氣量的損失；鉆井過程中煤層破壞和儲層壓力的釋放也釋

9、放了部分逸散氣。（4）逸散氣計(jì)算）逸散氣計(jì)算1.4 1.4 煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)美國礦產(chǎn)局直接法美國礦產(chǎn)局直接法(Diamond and Levine，1984)計(jì)算逸散氣量的前提是：在開始計(jì)算逸散氣量的前提是：在開始解吸的短時(shí)間內(nèi)，解吸的短時(shí)間內(nèi)，解吸氣量與時(shí)間的解吸氣量與時(shí)間的平方根成正比。平方根成正比。 史密斯威廉斯法史密斯威廉斯法(Smith & Williams(Smith & Williams， 19841984) )計(jì)算的逸散氣量包括在計(jì)算的逸散氣量包括在“雙向分散雙向分散”孔隙結(jié)構(gòu)模型中的擴(kuò)散氣；而直接法只包括孔隙結(jié)構(gòu)模型中的擴(kuò)散氣；而直接法只包括“單孔隙單孔隙”擴(kuò)散氣

10、。擴(kuò)散氣。 逸散氣計(jì)算方法理論是什么？統(tǒng)逸散氣計(jì)算方法理論是什么？統(tǒng)計(jì)的？計(jì)的？（4）解吸吸附曲線）解吸吸附曲線1.4 1.4 煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)煤層氣吸附實(shí)驗(yàn)2.1 氣體解吸力學(xué)氣體解吸力學(xué)（1）逃逸力）逃逸力范德華力時(shí)，氣體開始解吸。范德華力時(shí)，氣體開始解吸。（2）壓力直接影響逃逸力與范德華吸引力之間的平衡關(guān)系。）壓力直接影響逃逸力與范德華吸引力之間的平衡關(guān)系。煤與氣體煤與氣體分子間范分子間范德華力德華力煤基煤基質(zhì)質(zhì)水水吸附氣分子吸附氣分子逃逸逃逸力力2.1 解吸后氣體相態(tài)特征解吸后氣體相態(tài)特征解吸后氣體分子溶解、成核、聚集成泡。溶解溶液”過飽和“成核b.溶液溶液“過飽和過飽和”后氣分子成核后

11、氣分子成核a.解吸后首先溶解在吸附表面附近水中解吸后首先溶解在吸附表面附近水中溶解氣溶解氣氣泡氣泡3.1 3.1 目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理解吸氣在解吸氣在濃度差濃度差的作用下由基質(zhì)的作用下由基質(zhì)擴(kuò)散擴(kuò)散到割理中；到割理中；擴(kuò)散主要為氣相擴(kuò)散；擴(kuò)散主要為氣相擴(kuò)散；描述氣體擴(kuò)散方程為：描述氣體擴(kuò)散方程為：a.裂隙中流體產(chǎn)出裂隙中流體產(chǎn)出b.煤表面氣體解吸煤表面氣體解吸c(diǎn).煤基質(zhì)氣體擴(kuò)散煤基質(zhì)氣體擴(kuò)散面割理端割理VVRDtVE226253.1 3.1 目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理3.1 3.1

12、 目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理)(82pCCsDVqmfmgmFick定律：其中：qgm煤基質(zhì)中氣體流量D擴(kuò)散系數(shù)Vm基質(zhì)體積sf割理間距Cm基質(zhì)內(nèi)氣濃度C(p) 基質(zhì)割理邊界平衡氣濃度3.1 3.1 目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理目前普遍認(rèn)為煤層氣以氣相擴(kuò)散形式進(jìn)入割理圖圖 氣相擴(kuò)散氣相擴(kuò)散圖圖 表面擴(kuò)散表面擴(kuò)散煤層氣在煤層中的擴(kuò)散分為氣相擴(kuò)散、吸附相擴(kuò)散、溶解相擴(kuò)散和固溶體擴(kuò)散。其中氣相擴(kuò)散分為菲克型擴(kuò)散、諾森擴(kuò)散、過渡型擴(kuò)散，煤層氣的擴(kuò)散以氣相擴(kuò)散為主，表面擴(kuò)散和固溶體擴(kuò)散量小。關(guān)于溶解相僅在一篇文獻(xiàn)中提到，且并不作為煤層氣基

13、質(zhì)中主要的擴(kuò)散模式。3.2 3.2 對傳統(tǒng)煤層氣擴(kuò)散機(jī)理的再認(rèn)識對傳統(tǒng)煤層氣擴(kuò)散機(jī)理的再認(rèn)識基質(zhì)孔隙存在含水飽和度，水對氣相擴(kuò)散有阻礙作用。煤煤解吸后，基質(zhì)孔隙內(nèi)開始形成氣泡，但未連續(xù)。3.3 3.3 煤層氣解吸滲流機(jī)理煤層氣解吸滲流機(jī)理煤煤氣泡較多后聚集，形成連續(xù)氣流。3.3 3.3 煤層氣解吸滲流機(jī)理煤層氣解吸滲流機(jī)理作者已提到基質(zhì)孔隙內(nèi)成泡以及氣泡連續(xù)流動的過程。水3.3 3.3 煤層氣解吸滲流機(jī)理煤層氣解吸滲流機(jī)理基質(zhì)孔隙氣以溶解氣和氣泡的形式進(jìn)入割理。b. 基質(zhì)孔隙氣體基質(zhì)孔隙氣體“運(yùn)移運(yùn)移”機(jī)機(jī)理理面割理端割理流動方向流動方向溶解氣溶解氣氣泡氣泡壓壓差差方方向向壓壓差差方方向向解吸

14、氣溶解在解吸氣溶解在水中，在濃度水中，在濃度差作用下擴(kuò)散差作用下擴(kuò)散或隨水滲流到或隨水滲流到割理。割理。解吸氣形成氣解吸氣形成氣泡，在壓差作泡，在壓差作用下滲流進(jìn)入用下滲流進(jìn)入割理。割理。濃濃度度差差方方向向濃濃度度差差方方向向a.裂隙中流體產(chǎn)出裂隙中流體產(chǎn)出3.3 3.3 煤層氣解吸滲流機(jī)理煤層氣解吸滲流機(jī)理面割理端割理割理系統(tǒng)中氣液兩相流動大致經(jīng)歷三個(gè)流動階段：割理系統(tǒng)中氣液兩相流動大致經(jīng)歷三個(gè)流動階段： 飽和流階段，只有水的流動 未飽和流階段，少量的氣 兩相流階段時(shí)間4.1 4.1 煤層氣流動三個(gè)階段煤層氣流動三個(gè)階段4.1 4.1 煤層氣流動三個(gè)階段煤層氣流動三個(gè)階段認(rèn)識：氣體一旦進(jìn)入

15、割理中，就會隨水滲流進(jìn)入井筒；非飽和流階段應(yīng)該指的是基質(zhì)孔隙氣體未進(jìn)入割理的那個(gè)階段。基質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)含有氣水相滲；割理系統(tǒng)殘余氣飽和度也為0，束縛水飽和度接近于0。4.2 4.2 煤層氣割理系統(tǒng)相滲機(jī)理煤層氣割理系統(tǒng)相滲機(jī)理引自：引自： Ismail Zulkarnain，“Simulation Study of The Effect of Well Spacing, Permeability Anisotropy, and Palmer and Mansoori Model on Coalbed Methane Production”4.2 4.2 煤層氣割理系統(tǒng)相滲機(jī)理煤層氣割理系統(tǒng)相滲機(jī)理引

16、自：引自： Ismail Zulkarnain，“Simulation Study of The Effect of Well Spacing, Permeability Anisotropy, and Palmer and Mansoori Model on Coalbed Methane Production”作者提到雙孔雙滲問題，基質(zhì)系統(tǒng)含氣水相滲，但對于氣水基質(zhì)孔隙內(nèi)氣水流動機(jī)理沒有深入研究。4.3 4.3 不同生產(chǎn)階段氣相滲透率變化特征不同生產(chǎn)階段氣相滲透率變化特征（1）生產(chǎn)早期氣液分布壓差大，全程氣相流動阻力大。（2）生產(chǎn)中期氣液分布壓差一般，全程氣相流動阻力較小。（3）生產(chǎn)晚期氣

17、液分布壓差小、產(chǎn)氣逐漸減少、束縛水不變，全程氣相流動阻力加大（考慮應(yīng)力敏感更甚）。TimeMCFD or BPDWaterGasStage 1,De-wateringStage 2,Mid LifeStage 3,Decline production煤層氣產(chǎn)氣產(chǎn)水曲線5.1 5.1 煤層氣生產(chǎn)曲線煤層氣生產(chǎn)曲線39395.2 煤層氣井網(wǎng)產(chǎn)氣機(jī)理Water Flow OnlyDiscontinuousGas FlowContinuousGas Flow煤層氣單井壓降剖面40403口井疊加后的壓降曲線口井疊加后的壓降曲線 單井壓降曲線單井壓降曲線 井距縮小后，可以獲得更低的壓力5.2 煤層氣井網(wǎng)產(chǎn)

18、氣機(jī)理5.3 5.3 壓力變化對氣體滲流的影響壓力變化對氣體滲流的影響22()()rgrgrgrgggkkkkpkpkprprprrpVrpn 相對變化很小，rgk1rgkrrprn ：121( )lnpp rccrrrrgkpn ：rggrggkSkSpp氣體流量 ( )()31422 ln4rgwfgewkk h m pm pqrTsr( )( )()ggeiwfqqVm pm pm p0( ) ( )tgi ticagtqctdtqp c p0( ) ( )tgi ticagtqctdtqp c p5.3 5.3 壓力變化對氣體滲流的影響壓力變化對氣體滲流的影響5.4 5.4 兩相流階段

19、壓力對單井流量的綜合效果兩相流階段壓力對單井流量的綜合效果0123450102030405060流量壓差（MPa）n壓力對擴(kuò)散和滲流的綜合效果，使氣體流量隨壓差的變化出現(xiàn)新的特點(diǎn)（中間高兩端低）n控制一個(gè)合理壓差非常重要合理壓差要考慮的因素：合理壓差要考慮的因素：（1）氣水相滲；）氣水相滲；（2）應(yīng)力敏感；）應(yīng)力敏感；（3）解吸量問題；）解吸量問題；（4）44井間干擾的影響t1t2壓力多井狀態(tài)p產(chǎn)氣速度加快。煤層氣井兩井間的煤層壓力降幅由于壓降的疊加而成倍增加，煤層甲烷的解吸速度快。p總產(chǎn)氣量增多。壓力降落漏斗不再在水平方向上擴(kuò)大,而是在垂直方向上加深, 使得兩井間范圍內(nèi)煤層中的大部分甲烷都解

20、吸出來,使煤層氣井的總產(chǎn)氣量增大。5.5 5.5 兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響5.5 5.5 兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響303540455055600100200300400gas ratep(psi)n井的分布n4W4井流量與井底壓力的關(guān)系 符合前面的結(jié)論：中間壓差值好（這里壓差在35MPa）對一個(gè)多井系統(tǒng)的數(shù)值模擬80 acre reservoir with 80 acre spacing80 acre reservoir with 40 acre spacing80 acre reservoir with 5 acre s

21、pacing80 acre reservoir with 20 acre spacingABCDy = 1866.76 ftx = 1866.76 ftIsotropic-Square Reservoir System80 acre 井間干擾效果實(shí)例5.5 5.5 兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響5.5 5.5 兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響5.5 5.5 兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響兩相流階段壓力對多井系統(tǒng)的影響MethaneCO2CO2Methane煤對CO2的吸附能力是甲烷的3-4倍。6.1 6.1 注采開采機(jī)理注采開采機(jī)理50

22、50CO2CH4CO2能置換出CH4吸附CO2煤煤置換甲烷6.1 6.1 注采開采機(jī)理注采開采機(jī)理PPOREPOVBN注CO2能保持地層壓力，減小應(yīng)力敏感傷害。6.1 6.1 注采開采機(jī)理注采開采機(jī)理MethaneCO2CO2能保持壓力、提高采氣速度，同時(shí)提高最終采收率。6.1 6.1 注采開采機(jī)理注采開采機(jī)理7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.1 儲層應(yīng)力敏感性研究的基本假設(shè)儲層應(yīng)力敏感性研究的基本假設(shè)（1）煤顆粒不可壓縮；（2）在空隙裂隙側(cè)壁上的煤基質(zhì)視為無約束狀態(tài)；（3）以煤樣或儲層為研究對象，設(shè)定為彈性體；（4）煤巖是各向同性的，割理分布是隨機(jī)的，可近似假設(shè)為沿各向相同；但也有考

23、慮各向異性的研究（相對較少）； 7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.27.1.2儲層應(yīng)力敏感性理論研究儲層應(yīng)力敏感性理論研究（1）理論研究過程 研究煤巖膨脹和收縮的力學(xué)性質(zhì)與相關(guān)參數(shù)E、e、k；利用非太沙基有效應(yīng)力原理，建立本構(gòu)關(guān)系，從體積應(yīng)變得到割理孔隙度，再通過孔隙率與滲透率的（大多采用三次冪）關(guān)系，建立有效應(yīng)力與滲透率的關(guān)系。有的學(xué)者從理論上建立煤基質(zhì)收縮率、割理寬度與滲透率的關(guān)系；有研究表明，在采氣過程中，由于有效應(yīng)力變化，滲透率變化范圍很大，直到100倍！ 7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.2 7.1.2 儲層應(yīng)力敏感性理論研究儲層應(yīng)力敏感性理論研究（2）結(jié)合現(xiàn)場研究過

24、程 以現(xiàn)場測井試井資料為基礎(chǔ)，利用產(chǎn)水率估算儲層彈性模量E、；利用產(chǎn)氣率估算儲層和CH4收縮常數(shù)；然后，由產(chǎn)氣率曲線估算儲層初始割理孔隙度；或由累計(jì)產(chǎn)氣率估算儲層初始割理孔隙度；進(jìn)而由產(chǎn)氣率和初始割理孔隙度預(yù)測對產(chǎn)水率與產(chǎn)氣率的影響等 7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.37.1.3儲層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究儲層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究 取樣制樣是試驗(yàn)研究的難點(diǎn)。于是，國內(nèi)大多研究應(yīng)力敏感性采用型煤試樣，有少數(shù)研究者采用天然煤樣，但煤樣尺寸較小，存在顯著尺寸效應(yīng)的影響。國外試驗(yàn)大多采用標(biāo)準(zhǔn)煤體試樣，但取樣過程中也已損害了煤體的原始結(jié)構(gòu)和狀態(tài)。 7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.37.1.3

25、儲層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究儲層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容很多，研究取得的成果頗豐。但有兩個(gè)主要問題：（1）煤樣問題：大多試驗(yàn)用煤樣多采用型煤與實(shí)際差別太大；少數(shù)采用小煤樣不能反映割理的影響；（2）實(shí)驗(yàn)未突出后破壞階段煤的力學(xué)特性（應(yīng)利用煤的全應(yīng)力應(yīng)變曲線建立煤層滲透率的變化關(guān)系，分析煤巖結(jié)構(gòu)參數(shù)（割理幾何、密度與分布等）與力學(xué)特性（E、）的關(guān)系，進(jìn)行煤層CH4或CO2運(yùn)移過程的模擬實(shí)驗(yàn)。7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.4存在問題存在問題 （1）前人研究所得滲透率隨有效應(yīng)力的增加呈指數(shù)性下降，這一規(guī)律是沿襲過去的制樣方法，特別是采用型煤作試驗(yàn)對象，均顯著改變了煤的天然狀態(tài)，很難將試

26、驗(yàn)結(jié)果推廣到原位儲層條件。同時(shí)，由于煤層氣運(yùn)移受多種因素影響，相關(guān)研究、尤其是煤巖力學(xué)特性、滲透率隨有效應(yīng)力的變化規(guī)律大多是基于型煤的實(shí)驗(yàn)成果，基于天然煤巖的力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究并不多見。 7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.4存在問題存在問題 （2）國內(nèi)小巖樣（=11.5in2.543.81cm）試驗(yàn)結(jié)果未反映煤層割理網(wǎng)絡(luò)的滲透及力學(xué)特性，具有較大尺寸效應(yīng)，由此而獲取的煤巖滲透和力學(xué)參數(shù)無法應(yīng)用于煤層氣生產(chǎn)過程的模擬和采收率的預(yù)測等。7.1研究現(xiàn)狀及進(jìn)展研究現(xiàn)狀及進(jìn)展7.1.4 存在問題存在問題 （3）以往的研究基本是將儲層設(shè)定為彈性體開展研究，而實(shí)際儲層在井筒一定范圍內(nèi)是彈塑性體，在壓裂區(qū)附近不同范圍也存在應(yīng)力集中區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)；因而在井筒周圍不同區(qū)域有裂隙（割理）閉合區(qū)、