覆压条件下的煤储层孔喉特征及渗流特征研究摘要
深部煤岩气为我国“稳油增气”能源战略注入全新动能,但当下深部煤储层孔渗特性、渗流机理等方面的研究亟待深化,以进一步拓展深部煤岩气基础理论体系,并推动勘探开发技术的创新突破。鉴于此,本文以鄂尔多斯盆地东部榆阳地区本溪组8号煤为研究对象,利用核磁共振技术和致密岩石基质渗透率测试技术对研究区煤样的覆压孔渗特征进行初步探讨,重点利用CT技术和三维煤心重构技术对煤在不同覆压条件下的微观孔裂隙发育、孔径孔喉分布、孔裂隙连通性等进行表征,通过提取等效孔隙网络模型对煤的孔裂隙发育特征进行分析,并运用绝对渗透率模型开展单相水流渗模拟工作,通过流速场与压力场的时空分布特征,揭示深部煤储层渗流力学的各向异性特征。研究认为: (1)无覆压饱和状态下,煤样T2谱呈三峰分布,微孔占比超过85%,离心处理后T2谱左移且振幅衰减,证实中孔和大孔发育程度较低且连通性较差。随围压升高,煤样孔隙总量呈递减趋势,裂隙优先闭合,中大孔占比呈线性下降(降幅约40%),微孔比例因结构稳定性优势逆势上升(增幅约15%),孔隙系统逐渐致密化。喉道数量随围压增加持续递减,低围压下小喉道优先闭合,喉道半径随围压增大呈上升趋势,喉道长度显著延长;高应力下孔隙网络密度骤降,证实高围压加载下渗透能力呈非线性衰减规律。 (2)无应力加载作用时煤样具有最优渗透性,煤样渗透率随有效应力增大呈负指数函数规律降低,呈现出低应力阶段急剧下降,中应力阶段降幅趋缓,高应力阶段趋于稳定的三阶段变化。煤样应力敏感性系数平均为0.047 MPa-1,与有效应力之间呈明显负相关关系。渗流场动态模拟直观展示了煤样渗流通道的完整退化过程,即主裂隙贯通-裂隙压缩-微裂隙主导-通道闭合,证实了裂隙在渗流能力中的主导作用,为鄂尔多斯盆地深部煤岩气储层压力控制提供了可视化理论依据。
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