煤層氣井分層控壓合層排采技術(shù)研究.pdf

1、本文運(yùn)用煤田地質(zhì)學(xué)、煤層氣地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)和滲流力學(xué)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了煤層氣井產(chǎn)氣特征和在排采過(guò)程中的傷害機(jī)理；建立了排采過(guò)程中滲透率變化的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，研究了煤層氣井控壓排采的機(jī)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置的可行性。主要的研究成果如下：
　　（1）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(guò)程中，當(dāng)液面下降到距煤層一定距離時(shí)，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。
　?。?）建立了排采過(guò)程中煤儲(chǔ)層滲透率變化的數(shù)學(xué)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(jī)理。結(jié)果表明，在排采初期，孔隙壓力對(duì)裂隙與孔隙的張開(kāi)度的作用較大，但有效應(yīng)力作用對(duì)滲

3、透率起主導(dǎo)作用，隨著孔隙壓力的降低，滲透率降低；當(dāng)孔隙壓力降低到某一臨界點(diǎn)，基質(zhì)收縮開(kāi)始處于主導(dǎo)地位，滲透率升高。碎軟低滲煤層由于機(jī)械力學(xué)強(qiáng)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(dǎo)出了碎軟低滲煤層控制合理液面高度的數(shù)學(xué)表達(dá)式。研究認(rèn)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(shí)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(kāi)度，抵抗煤基質(zhì)變形，以減小有效應(yīng)力對(duì)滲透率的傷害，推導(dǎo)出合理的液面高度數(shù)學(xué)表達(dá)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(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)，取得了良好效果。多煤層煤層氣井排采應(yīng)根據(jù)煤儲(chǔ)層特征的差異，將各產(chǎn)層封隔成各自獨(dú)立的壓力系統(tǒng)，用不同的動(dòng)液面對(duì)各目標(biāo)煤層進(jìn)行分層控壓管理。兩種