渗透率在煤层气开发过程中的变化规律及其对产量的影响

夏 瑜（中石油煤层气有限责任公司韩城分公司，陕西韩城 715400）

渗透率在煤层气开发过程中的变化规律及其对产量的影响

夏 瑜
（中石油煤层气有限责任公司韩城分公司，陕西韩城 715400）

煤层气是一种清洁能源，具有较高的利用价值，尤其是在能源越来越短缺的背景下，环境压力和煤矿生产的形势越来越严峻，对其进行合理开发意义重大。主要对煤层气开发过程中渗透率的变化规律及其对产能的影响进行的详细阐述。

渗透率；煤层气；变化规律；产能；影响因素

随着世界经济的快速发展，对油气等能源的需求量不断增加，非常规油气资源的开发更加吸引了人们的目光。中国的煤层气资源相当丰富，但开发基本上属于起步阶段。随着常规油气资源的逐渐短缺，我国制订了详细的煤层气开发计划，使非常规油气的开发前景被看好。然而，煤层气开发受到多方面因素的影响，其中渗透率的变化是影响煤层气产量的主要因素之一，随着煤层气不断从地下采出，地层的压力将会逐渐降低，这势必会引起煤层应力的变化，对煤层的渗透性和气（液）体流动产生不良影响，导致煤层气解吸难度变大。

近年来，人们对煤层气的认识逐渐提高，煤层气的开发经历了一个漫长过程，过去很长一段时间，瓦斯都是煤矿开发过程中一项重大安全隐患，煤矿开发过程中发生瓦斯爆炸，将会造成巨大的经济损失和人员伤亡，由于认识上的不足，其经常被人们视作有害气体直接被排放到空气中，导致其价值没有得到体现，并且对环境造成了污染。科技的进步，使人们认识到了煤层气的重要性，通过先进的开发技术对煤层气进行开发，能够使其价值得到体现，一方面能够解决全球能源短缺问题，另一方面也能够改善环境。

1 渗透率在煤层气开发中的动态变化

开发煤层气是一个不断降压过程，随着开发的进行，煤储层孔隙流体压力将会不断降低，此时如果上覆岩层压力始终保持不变，有效应力将会随着时间的推移不断变大，而此时应力敏感性将会导致渗透率不断下降。除此之外，由于煤层气不断吸解，将会导致储层有效孔隙空间被逐渐放大，开发的进行，将会导致空隙不断累积，在达到一定值时，渗透率将会发生反弹，这“正负”效应，将会使煤储层渗透率处于一个动态变化中。

渗透率的改变主要受地层孔隙和裂缝两方面因素的影响。通过分析可以发现，随着裂隙缝宽度和高度的增加，渗透率将随之增加。导致这一结果的主要原因是因为裂缝宽度和高度增加，导致煤层岩石单位面积裂缝比变大，增加了煤岩孔隙度，同时因为裂缝具有较好的导流性，从而使渗透率逐渐升高，这也是储煤层在投入生产前，需要做好压裂改造和重复压裂的原因。

随着对煤层气开发的逐渐深入，孔隙流体压力将会逐渐降低，此时煤储层渗透率也将会逐步变小。针对一个特定的区域进行研究分析，如储层受到的上覆岩层压力长时间都保持不变，在开发过程中，孔隙气体压力的逐渐变小，带来的直接后果是煤储层受到的有效压力将会变大，从而将会导致孔隙受到直接压缩，并且使孔隙度变小，渗透率降低，情况严重时，有可能会导致裂缝系统闭合，此时气井将会“自动关闭”，无法继续产气。

如果裂隙的倾角较大，储层渗透率将很难降低，这主要是因为裂隙角度较大，将会导致裂隙延伸方向与有效应力的夹角比理想的情况小。通过分析可以发现，随着裂隙上有效应力作用的减小，裂隙受到的影响也将会越小，对渗透率产生的影响也就越小。

如果除煤储层弹性模量外，其它的各项因素都不发生变化，那么随着煤储层弹性模量的逐渐增大，渗透率能够发生的变化范围将会逐渐缩小。导致该情况发生的主要原因是，煤岩层如果具有高弹性模量，其自身将会具有较强的抗压能力和强度，有效应力每增加一个单位，煤岩层的变形量将会减小，同时孔隙结构变形也会变小。

储煤层本身具有应力敏感性，因此，随着孔隙流体压力的降低，无因次渗透率也会降低，而通过观察分析可以发现，在煤岩层弹性模量不同的情况下，孔隙流体压力的改变对渗透率的影响是不同的，煤岩层弹性模量越大，渗透率受孔隙流体压力变化的影响就越小。这一现象表明，煤岩层应力越敏感，岩石的改变也就越容易，渗透率受到的影响也就越大。

2 渗透率动态变化对单井产量的影响

煤储层渗透率的改变势必会对气井的生产能力造成一定程度的影响。应力敏感主要发生在稳产期和排水后期，而渗透率的反弹现象则主要发生在递减环节，因此在对煤层气开采达到一定程度后，压降漏洞不会继续扩大，此时产量将逐步进入递减环节，处于泄气范围内的地层压力将会继续降低，而累计解吸量则会随着时间的推移不断增加，通过一段时间的累积，煤基质孔隙内的空间将会达到一定范围，此时渗透率将会快速变大。而通过大量的统计可以发现，随着累积解吸量的增多，受解吸作用影响，储层孔隙将会再一次变大，渗透率出现了较为明显的反弹，产量将会再次回升，提高了煤层气产量。此外，通过大量的分析数据，可以确定，煤层气开发过程中，渗透率的反弹不仅具有周期性，而且还具有阶段性，因此在具体开发中要加强对渗透率反弹特点的研究，从而可以为更好地研究其对煤层气产量影响提供支持。

3 结束语

煤层气是一种洁净能源，对其进行开发对缓解能源短缺意义重大，这也加强了人们对煤层气开发的研究重视程度。大量的矿产生产证明，我国煤气井在生产中受基质渗透率和盈利敏感的影响十分明显。因此，煤层气开采中，应在稳产期和排水后期，对煤层气的排量进行合理控制，延长气井寿命，提高产量。

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[3] 张建博，江泽成，吴世祥，等.中国煤层气勘探开发前景分析[J].石油与天然气地质，1996，17（3）：217-220..

The Change Law of Permeability in the Course of CBM Development and its Influence on the Yield

Xia Yu

Coalbed methane（CBM）is a kind of clean energy with high utilization value.Especially in the background of the shortage of energy，environmental pressure and coal mine production are becoming more and more serious，and reasonable exploitation is of great significance.The author mainly expatiates on the variation law of permeability and its effect on productivity in the process of CBM development.

permeability；coalbed methane；change rule；production capacity；influencing factors

P618.13；TE37

A

1003-6490（2016）12-0008-02

2016-12-15

夏瑜（1988—），男，重庆梁平人，助理工程师，主要从事煤层气排采工作。