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这是中国地质大学(北京)刘大锰教授团队的成果。研究的创新点为:总结了国内外地应力对煤储层渗透性影响规律及机制研究的最新进展。这项研究得到了国家科技重大专项、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务专项基金的资金支持。
煤层气的勘探开发,有利于增加清洁能源供应,优化能源结构,提高能源利用效率。
根据国家能源局煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十三五”规划,“十三五”期间我国将新增煤层气探明地质储量4 200 亿m3,建成2~3 个煤层气产业化基地。2020 年煤层气抽采量达到240 亿m3,其中地面煤层气产量100 亿m3。
尽管煤层气资源与开采前景喜人,但也需要深刻认识到我国煤层气勘探开发所面临的挑战:煤储层应力高、煤岩类型多为构造煤、低渗透性煤层气资源占比高,基础理论和技术工艺尚未取得根本性突破。渗透率决定了煤层气运移和产出效果,是预测煤层气开发高渗区和高产区的重要参数。应力对煤储层渗透率的影响贯穿整个煤层气开采过程。
针对地应力对煤储层初始渗透性及水力压裂裂缝扩展研究,中国地质大学(北京)刘大锰教授团队从煤储层地应力状态影响因素、地应力对渗透率的影响规律及控制机理方面进行了分析。
文章指出:
煤储层地应力状态影响因素包括构造作用、埋藏深度和煤岩类型3个方面,其中构造作用和埋藏深度占据主导地位。
目前捕获地应力大小多利用水压致裂法和物理试验测试,当前主要研究了现代地应力场特征、实验室模拟、数值模拟不同地应力对煤储层渗透率影响,其实质是对煤储层孔隙-裂隙结构产生变形。
区域应力场产生区域性的裂隙系统,控制着煤储层渗透性区域性分布,而局部构造地带控制着不同区块渗透率的非均质性分布。
渗透率随着有效垂直应力、有效更大水平主应力和有效最小水平主应力增加均呈负指数减小。
相对于地应力差,应力差系数才是影响水力裂缝沿着更大主应力方向扩展的主要因素。
来源:刘大锰,周三栋,蔡益栋,等.地应力对煤储层渗透性影响及其控制机理研究[J]煤炭科学技术,2017,45(6):1-8,23.
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信息提供:朱恩光 编辑整理:刘旸
审核:毕永华
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