基于孔隙体积压缩系数可变的深部煤层气渗透率和产能模拟R.R. Tonnsen, SPE, J.L. Miskimins, SPE, Colorado School of Mines摘要未来非常规资源开发的热点问题之一是深部（深度超过 5000 英尺）煤层气甲烷。该热点的关键问题是，煤的渗透率对于压力改变十分敏感，这就导致了目前公认的深部煤层渗透率低。不过，这一结论是基于当改变应力状态时，煤的孔隙/裂缝系统的等空隙体积压缩这一假设而得出的。模拟潜在深部煤层资源渗透率演变完全基于这一假设。本文论述了这一假设是如何影响渗透率变化的模拟，以及深部煤层的渗透率在开发过程中也许会保持比之前设想的要高很多的体积值。利用早期的工作结果和数据，我们将设想转化成对于深部煤层气资源渗透率的另外一种观点。同时，将模型计算的压缩系数和渗透率结果应用于深部煤层气模拟中，来寻找煤层模拟生产中压缩系数假设的实际区别。基于以上两种假设的模拟结果和实际生产上有着明显的差异。应用模拟的结果可以为深部煤层气资源开采提供有力的支持。图 1 微观孔隙和宏观孔隙的关系0 引言在深部（>5000 英尺）煤层中已经发现有大量的天然气资源。在 2003 年，Nelson 估计落基山脉区域中 457 万亿立方英尺或 352 万亿立方英尺的煤层气资源中有 77%存在于深层，低渗透的煤层中。Kuuskraa 和 Wyman （1993）估计在世界范围内有超过 2000 万亿立方英尺的煤层气资源存在于深部煤层中。无论这一资源量有多大，一般认为，由于渗透率过低以及由此产生的通过煤层驱水的方式来降低孔隙压力的工作无法实现，气体无法大量生产从这些煤层中进行工业性开采的不可能实现的。但是，这些结论是建立在有限的数据和更为有限的假设上面的。当孔隙压力降低时，煤中大量的甲烷气体便会从煤基质的微孔隙中解析出来。之后气体通过煤的内生裂隙系统的孔隙和裂缝中运移到井筒中。有效应力（上覆岩层压力减去空隙压力）的增加伴随着孔隙压力的降低，导致内生裂隙系统中裂缝和孔隙不断关闭。在较高压力下，研究表明当出现孔隙裂缝闭合时流体将无法运移至井筒。有文献表明在假定孔隙体积压缩系数定常时，渗透率呈指数递减。该结论可以从图 2 中总结出来，图 2 显示的趋势是在大量不同类型煤块的多种数据中总结出来的，具有代表性。图 2 渗透率和有效应力的关系大部分的渗透率数据和与压力相关的数据是从浅层煤样中得到的。从不同的煤样中获得大范围内压力变化下的压缩系数和渗透率是十分困难和昂...
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