煤层气基质-裂缝窜流规律研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianwang800
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煤层气作为一种绿色清洁能源,对于目前及未来的能源发展、民生应用等具有重大的意义。但目前对于煤层气开采过程中,其基质-裂缝间的窜流规律认识还不清晰。本文通过文献调研发现,目前对油水等窜流规律研究偏多,关于气体等可压缩流体的研究偏少,特别是煤层气窜流;集中于单相的窜流规律,而对多相窜流的认识不清晰。本文通过理论研究,基于不同模型,并考虑多因素作用,推导得到了适合煤层气藏的基质-裂缝窜流函数。通过实验研究,得到了煤层气藏的基质-裂缝窜流实验规律。研究结果表明:(1)分别基于Warren-Root、Lim-Aziz和Zimmerman等窜流模型,并考虑煤层气吸附-解吸、扩散、克氏效应、非达西效应和基岩应力敏感,推导得到了煤层气单相的窜流函数;又考虑气-水毛管力作用,得到了煤层气-水两相的窜流函数。(2)CT扫描和高压压汞表明,煤样中存在微纳孔和裂缝,证明对煤岩应用双重孔隙介质研究是有意义的。(3)实验结果表明,当裂缝压力从初始压力瞬间降低至某一压力并保持裂缝定压或者封闭时,将发生煤层气从基质到裂缝的窜流现象,持续时间较长。(4)参考釜压力(裂缝定压时)、裂缝压力(裂缝封闭时)和累积窜流量与时间成对数函数关系,平均窜流速率与时间成幂函数关系,而在窜流初期,均与时间成指数函数关系。(5)裂缝封闭时,实测瞬时窜流速率初期先快速增加,然后减小;中后期依靠解吸效应缓慢间歇窜流,曲线呈现两段式特征。(6)无论裂缝定压还是封闭,瞬时窜流速率(公式法)与时间成反比,而在窜流初期,其与时间成指数函数关系。(7)降压幅度越大,窜流时间、累积窜流量和公式法瞬时窜流速率中的常数越大。(8)一旦存在水分,累积窜流量和窜流速率等立刻减小,在窜流初期最为明显。(9)随着含水饱和度的增大,窜流时间、累积窜流量和最终窜流程度(新定义名词)等明显减小,这种现象在压差较小时最为明显。
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