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由于不同煤阶煤储层孔裂隙、煤岩煤质特征及力学性质等不同,储层初始渗透率及煤层气排采过程中渗透率动态演化特征可能存在显著差异,系统探究不同煤阶煤储层渗透率特征及排采动态地质效应,对深入揭示渗透率演化机理、科学定制排采管控方案,进而实现我国不同煤阶煤储层高效勘探开发具有重要理论与工程意义。论文选取华北鄂尔多斯盆地东缘亚烟煤、高挥发分烟煤,平顶山煤田中挥发分烟煤、沁水盆地低挥发分烟煤、半无烟煤以及无烟煤为研究对象,采用课题组自主研发的“CO2驱替与非稳态法渗透率测试装置”,考虑地层温、压、地应力条件和煤层气直井开发工程条件,分别开展了不同煤阶煤样在有效应力作用和基质收缩作用下的渗透率动态演化模拟实验,建立了直井煤层气开采流固耦合数学模型并采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台求解,开展了降压速率影响下不同煤阶煤储层直井开采数值模拟,系统探究了直井排采工程约束下不同煤阶煤储层渗透率动态演化规律,并提出了针对性的煤层气直井排采管控建议。论文研究取得以下主要成果及认识:（1）在有效应力作用下,煤样渗透率随有效应力增加呈负指数(y=Ae-bx)形式降低,当有效应力＜6MPa时,有效应力对煤样渗透率的负效应更显著。对比不同评价参数,应力敏感系数评价得到煤样的应力敏感性较合理,数据分析显示煤样应力敏感系数随有效应力升高而降低,二者呈负指数关系;此外,相同有效应力条件下,应力敏感系数随煤阶的升高而降低,即低煤阶煤样＞中煤阶煤样＞高煤阶煤样。有效应力＜6MPa时,低煤阶煤样应力敏感系数明显比中、高煤阶煤样大,在有效应力6MPa之后快速降低,低于中高煤阶煤样。分析差异认为煤样力学性质可在一定程度上反映煤样应力敏感性,煤样力学强度及裂隙发育程度与煤样渗透率的应力敏感性强弱呈正相关,煤样抗压强度与应力作用下煤样渗透率不可逆损伤程度呈线性关系。（2）定有效应力条件下,不同煤阶煤样气测渗透率对吸附平衡压力的响应规律基本一致,均呈指数形式(y=Aebx)。低吸附平衡压力下煤样渗透率的增幅较大,且中、低煤阶煤样气测渗透率快速增加的吸附平衡压力拐点值较高煤阶煤样稍大,基本以4MPa为临界点。此外,煤基质收缩效应对渗透率的改善作用受有效应力限制明显,随有效应力的增大,煤基质收缩效应对煤样渗透率的改善效果变差,且具有阶段性。由于高煤阶煤应力敏感性较低,相同有效应力条件下,高煤阶煤基质收缩效应引起的渗透率增幅高于中、低煤阶煤,且绝大多数煤样渗透率累计增幅随有效应力增加呈现先降低后增大趋势,而中、低煤阶煤样则无明显规律性,且中、低阶煤样中基质收缩效应开始发挥作用的气压拐点值较高阶煤样中的高。分析差异认为不同煤样强度、微孔发育特征存在差异,影响了气体扩散、渗流通道进而影响了基质收缩对煤样渗透率的改善。（3）模拟实验及不同降压速率下煤层渗透率数值模拟结果表明,在排水降压阶段、憋压阶段、控压阶段,应重点考虑有效应力对煤储层渗透率的负作用,并以储层应力敏感性、煤岩力学强度和弹性模量指标为主要参考依据制定降压速率;进入高产稳产阶段以后,则要更多的考虑煤基质收缩效应对煤储层渗透率的正向改善作用,此阶段更多考虑煤岩力学性质、孔裂隙发育特征、CH4吸附能力等因素对储层渗透率的影响。此外,模拟结果显示煤基质收缩效应对不同煤阶煤储层渗透率的改善效果不同,特别是在产气量衰减阶段,中低煤阶煤储层基质收缩效应显著,储层渗透率会出现较为明显改善,而高煤阶煤储层尽管应力敏感性偏低,但其渗流通道相对不发育使得煤基质收缩效应对储层渗透率的改善作用有限。（4）煤层气直井排采过程中,应充分考虑有效应力负效应和煤基质收缩正效应对储层渗透率的综合作用,以此为基础根据不同煤储层制定合理的排采管控措施。低煤阶储层在排采全过程主要考虑其应力敏感性,避免有效应力过快增大引起储层损伤,中阶煤储层则要更多考虑煤基质收缩效应,保证憋压阶段之前的降压速率不会抑制基质收缩对储层渗透率的改善,高阶煤储层受基质收缩效应改善的效果不显著,应更多考虑利用有效应力的负效应促进煤基质收缩效应的充分发挥。煤层气井存在一个井筒降压速率的临界点,介于0.06MPa/d～0.075MPa/d,煤层气井井筒降压速率低于临界点时,适当提高降压速率对煤储层压降影响范围扩展具有积极作用;而高于临界点时,则会造成较严重的渗透率应力损伤,进而影响煤层气井生产。排水降压阶段,低阶煤、中阶煤和高阶煤煤层气井的井筒降压速率应分别控制在＜0.03MPa/d、0.045MPa/d～0.06MPa/d和0.06MPa/d～0.075MPa/d;憋压阶段和控压阶段,低阶煤、中阶煤和高阶煤煤层气井的井筒降压速率应分别维持在0.045MPa/d～0.06MPa/d、0.03MPa/d～0.045MPa/d、0.045MPa/d～0.06MPa/d;高产稳产阶段和产气量衰减阶段,应在前期煤储层充分降压的基础上维持煤层气井稳定生产,避免储层压力大幅波动造成储层伤害。该论文有图70幅,表28个,参考文献145篇