煤层气井排采中不同应力机制下含断裂煤储层稳定性分析

• 作者: 章朋 孟雅 刘超英 郭元岭 闫相宾 蔡利学 程喆
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 含断裂煤储层 煤层气井排采 储层稳定性 郑庄区块 地应力
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 地球科学与测绘|Earth Science and Surveying
• 页码范围: 169-175
• 页数: 7页
• 分类号: TE377
• 语种: 中文
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021-0824

摘要

排采过程中地应力动态调整易导致储层断裂失稳破坏,影响煤层气井开采效率.为研究不同应力机制条件下煤层气井排采过程中含断裂煤储层的稳定性,基于煤储层地应力动态变化模型,推导了不同应力机制下含断裂煤储层稳定性判别模型,分析了排采过程煤储层断裂稳定性变化规律,提出了含断裂煤储层稳定性评价指标(Fcr).根据实际数据,对沁水盆地南部郑庄区块含断裂煤储层稳定性开展了动态评价.研究表明:含断裂煤储层稳定性受断裂面摩擦系数控制,当排采过程中煤储层破裂面剪切应力与正应力的比值超过破裂面的摩擦系数时,煤储层沿破裂面发生相对摩擦滑动.排水降压和初始产气阶段,不同应力机制条件下,含断裂煤储层稳定性均不断增强.稳定产气和衰减阶段,煤层气不断解吸,产生基质收缩效应,含断裂煤储层稳定性在正断层和走滑断层应力机制下不断减弱,在逆断层应力机制下不断增强.基质收缩效应越强,含断裂煤储层稳定性变化速率越快.假设郑庄区块煤储层为水平展布的各向同性的孔弹性介质,不同井位附近存在最优角度断裂面,排水降压及初始产气阶段,含断裂煤储层在正断层和走滑断层应力机制区域,Fcr分别减小和增大,稳定性分别降低和增强,变化幅度较小,主体仍位于稳定性中等区;稳定产气和衰减阶段,Fcr均加速减小,稳定性显著降低,部分区域降至稳定性较差区,甚至失稳破坏.