[发明专利]一种保持煤岩高渗透率的方法

说明书

本发明公开了一种保持煤岩高渗透率的方法，该方法包括：首先，基于室内三轴压缩实验，分析煤岩的渗透率随井周应力变化的变化规律，确定井周应力的预设合理范围；然后，基于弹塑性理论，划分煤层气井及其围岩的受力状态分区，建立塑性软化区、弹性区和破坏区的井周应力分析式；最后，根据井周应力分析式以及所确定的井周应力的预设合理范围，确定井底压力的控制值域表达式，并代入煤层气井所在地的煤岩实际参数，计算出煤层气井的井底压力的控制范围，使井周应力处于的预设合理范围，以提高煤岩的渗透率。本发明提供的方法可使煤储层绝对渗透率随着煤层气的开采而逐渐增大或者保持在较高水平。

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种保持煤岩高渗透率的方法。

背景技术

煤层气作为一种新型能源，而且我国煤层气储量丰富，因此其开采利用可以很大程度上缓解我国常规天然气需求的压力。煤储层的渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量，它的大小直接制约着煤层气的勘探选区及煤层气的开采等问题。然而在实际采气过程中，煤储层绝对渗透率变化范围很大。在煤层气开采过程中，如何使煤储层绝对渗透性处于逐渐增大或稳定状态，对煤层气产能提高有着重要的意义。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提出一种保持煤岩高渗透率的方法以便解决或者部分解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种保持煤岩高渗透率的方法，所述方法包括：

步骤1，基于室内三轴压缩实验，分析煤岩的渗透率随井周应力变化的变化规律，确定井周应力的预设合理范围；

步骤2，基于弹塑性理论，划分煤层气井及其围岩的受力状态分区，建立塑性软化区、弹性区和破坏区的井周应力分析式；

步骤3，根据所述井周应力分析式以及所确定的井周应力的预设合理范围，确定井底压力的控制值域表达式，并代入煤层气井所在地的煤岩实际参数，计算出煤层气井的井底压力的控制范围，使井周应力处于所述的预设合理范围，以提高煤岩的渗透率。

进一步地，所述井底压力的控制值域表达式包括：

井底压力下限值计算式：

井底压力中间值计算式：

井底压力下限值计算式：

其中，c_r为剩余内聚力，为剩余内摩擦角，p₀为水平地应力，c为内聚力，为内摩擦角；

所述井底压力p_wb的控制范围具体为：

p_wb-min≤p_wb≤p_wb-mid＜min(p₀,p_wb-max)。

进一步地，所述步骤2中，建立塑性软化区的井周应力分析式包括：

煤层气井忽略体力时的围岩平衡方程为：

式一：

式中：σ_r，σ_θ分别为井周径向应力和切向应力，r为径向坐标；

有孔压时的莫尔-库仑强度条件为：

式二：σ_θ-α₀p(r,t)＝ξ[σ_r-α₀p(r,t)]+S_c，