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论文以鄂尔多斯盆地南东缘延川南煤层气田山西组2号煤储层为例研究煤层气井排采过程中不同煤体结构储层渗透率动态变化特征,通过钻井、测井和实验测试技术手段获取煤储层性质参数;以排采资料为切入点归纳总结煤层气井产能特征,划分不同排采阶段;利用物质平衡方程确定不同煤体结构储层压力动态变化特征;通过渗透率分析模型计算煤储层渗透率,研究不同煤体结构储层渗透率动态变化特征;基于煤层气地质学、煤田地质学、煤岩学、渗流力学等基础地质理论,以渗透率变化控制效应(有效应力效应、煤基质收缩效应)为理论基础,深入分析煤储层性质、构造特征、水文地质特征对煤储层渗透率动态变化的控制作用,进而调整优化不同煤体结构储层不同排采阶段的排采制度,提高煤层气井产能。通过研究取得以下主要认识:研究区2号煤为特低水分、特低灰-低灰、低挥发分产率煤,以镜质组和惰质组为主;煤质、煤岩显微组分、含气量、Langmuir体积、Langmuir压力、初始储层压力、初始孔隙度、初始渗透率变化范围大,且平面展布具有强非均质性;煤视相对密度、初始储层温度变化范围小;单井煤体结构垂向不具规律性、横向不具对比性,煤体结构主要为碎裂煤、原生结构煤,其次为碎粒煤,平面展布具有非均质性;随着煤体结构破碎程度的增加,杨氏模量显著降低;中孔比表面积、中孔体积增加;微孔比表面积、微孔体积降低;裂隙连续性降低,导流通道曲折度增加,裂隙导流能力降低。研究区煤层气井产气曲线特征分为上升型、稳产型、阶梯型、波动型、衰减型,不同产气特征的煤层气井生产阶段不同,上升型产气特征的煤层气井仅具有排水降压阶段,稳产型、阶梯型、波动型产气特征的煤层气井存在排水降压阶段和稳定生产阶段,衰减型产气特征的煤层气井存在排水降压阶段和气产量下降阶段。煤层气井排采过程中原生结构煤储层生产阶段为排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段;煤储层压力变化特征分为逐渐下降、缓慢-快速下降、缓慢-急剧下降型,不同排采阶段压降不同;煤储层渗透率持续增加,随排采时间其变化特征分为逐渐增加、缓慢-快速增加、缓慢-急剧增加型,不同排采阶段渗透率增加量、单位压降渗透率增加量不同。原生结构煤储层杨氏模量大,渗透率应力敏感性弱,煤基质收缩效应占主导地位,渗透率增加,储层压降、初始储层压力为控制渗透率增加量的关键因素,储层压降越大,渗透率增加量越大,初始储层压力越大,单位压降渗透率增加量越小;Langmuir压力、灰分产率、煤岩显微组分、构造特征、水文地质特征对单位压降渗透率增加量影响微弱。产气前排水降压阶段增大日降动液面高度,快速降低储层压力,增大煤储层渗透率并快速产气;产气后排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段日降动液面高度应保持稳定且分别低于1.5 m/d、0.5 m/d、0.5 m/d,避免产生速敏效应,同时使压降漏斗最大限度的沿径向传播,增大排泄面积、煤储层渗透率,确保产气速率快速增加后基本保持稳定或缓慢下降。煤层气井排采过程中碎裂煤储层生产阶段为排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段;煤储层压力变化特征分为逐渐下降、缓慢-快速下降、缓慢-快速-缓慢下降、快速-缓慢下降、快速-缓慢-快速下降型,不同排采阶段压降不同;煤储层渗透率具有持续增加、先降低后增加、持续降低三种变化特征,煤储层渗透率持续增加时,随排采时间其变化特征分为逐渐增加、缓慢-快速-缓慢增加、缓慢-快速-缓慢-快速增加型;煤储层渗透率先降低后增加时,随排采时间其变化特征为缓慢下降-快速增加-缓慢增加的单一类型;煤储层渗透率持续降低时,随排采时间其变化特征分为缓慢-快速下降、快速-缓慢-快速下降型;不同排采阶段渗透率变化量、单位压降渗透率变化量不同。碎裂煤储层有效应力效应、煤基质收缩效应主导地位受初始储层压力、Langmuir压力的共同控制,初始储层压力高于8 MPa且Langmuir压力低于3 MPa时,有效应力效应占主导地位,渗透率下降,储层压降、Langmuir压力为控制渗透率降低量的关键因素,储层压降越大,渗透率降低量越大,Langmuir压力越大,单位压降渗透率降低量越小;初始储层压力低于8 MPa或Langmuir压力高于3 MPa时,煤基质收缩效应占主导地位,渗透率增加,储层压降为控制渗透率增加量的关键因素,储层压降越大,渗透率增加量越大;灰分产率、煤岩显微组分、构造特征、水文地质特征对单位压降渗透率增加量(降低量)影响微弱。煤储层渗透率增加时,产气前排水降压阶段增大日降动液面高度,快速降低储层压力,增大煤储层渗透率并快速产气;产气后排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段日降动液面高度应保持稳定且分别低于1.0 m/d、0.3 m/d、0.3 m/d,避免产生速敏效应,同时使压降漏斗最大限度的沿径向传播,增大排泄面积、煤储层渗透率,确保产气速率快速增加后基本保持稳定或缓慢下降。煤储层渗透率降低时,产气前排水降压阶段增大日降动液面高度快速降低储层压力,使快速产气;碎裂煤储层产气后高产能原因需要进一步研究。煤层气井排采过程中碎粒煤储层生产阶段为排水降压阶段、稳定生产阶段;煤储层压力变化特征为逐渐下降的单一类型,不同排采阶段压降不同;煤储层渗透率持续降低,随排采时间其变化特征为逐渐下降的单一类型,不同排采阶段渗透率降低量、单位压降渗透率降低量不同。碎粒煤储层杨氏模量小,渗透率应力敏感性强,有效应力效应占主导地位,渗透率下降;储层压降越大,单位压降渗透率降低量具有增大的趋势;Langmuir压力、灰分产率越大,渗透率降低量具有减小的趋势;滞留区单位压降渗透率降低量低于径流区。产气前排水降压阶段增大日降动液面高度快速降低储层压力,使快速产气;产气后排水降压阶段、稳定生产阶段日降动液面高度应保持稳定且分别低于0.5 m/d、0.1 m/d,避免产生速敏效应,同时使压降漏斗最大限度的沿径向传播,增大排泄面积,有效减缓煤储层渗透率降低对产能的影响,确保产气速率快速增加后基本保持稳定。