【摘 要】
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煤层气是指赋存在煤层及煤系地层中以甲烷为主的烃类气体,煤层气的高效开发利用对保障煤矿生产安全、缓解能源供需矛盾、减少温室气体排放具有重要意义。滇东黔西地区作为我国南方重要的煤层气资源赋存区,具有丰富的煤层气资源,但是由于该地区煤层赋存地质特点,常规煤层气开发手段无法完全适用,且在该地区煤层气开发过程中层间干扰现象制约了煤层气产能,降低了煤层气开发效率。为此,本文在前人研究基础之上,基于滇东黔西地区
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2018YFC0808303); 国家自然科学基金《叠置含气系统煤层气开采及其储层压力-含气性-渗透性联动关系研究》,项目编号:52074074; 国家自然科学基金《煤与瓦斯突出及煤-瓦斯两相流动力致灾多场耦合试验研究》,项目编号:51874055
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煤层气是指赋存在煤层及煤系地层中以甲烷为主的烃类气体,煤层气的高效开发利用对保障煤矿生产安全、缓解能源供需矛盾、减少温室气体排放具有重要意义。滇东黔西地区作为我国南方重要的煤层气资源赋存区,具有丰富的煤层气资源,但是由于该地区煤层赋存地质特点,常规煤层气开发手段无法完全适用,且在该地区煤层气开发过程中层间干扰现象制约了煤层气产能,降低了煤层气开发效率。为此,本文在前人研究基础之上,基于滇东黔西地区多煤层发育特点,参考突出煤层保护层开采卸压理论,利用重庆大学自主研制的叠置含气系统煤层气开采层间干扰物理模拟试验装置,开展了不同储层埋深、不同储层间距、不同合采层数和不同邻近层关系等条件下的叠置含气系统煤层气开采层间干扰物理模拟试验研究,系统分析了叠置含气系统煤层气开采过程中储层参数演化规律以及层间干扰现象及其形成机制,探究了储层赋存特征对层间干扰的影响,提出了叠置含气系统煤层气开采层间干扰因子计算方法,并在此基础上建立了考虑层间干扰效应的叠置含气系统煤层气运移数学模型,初步探讨了叠置含气系统煤层气开采中储层压力-含气性-渗透性联动关系。通过上述研究,取得如下研究进展:(1)基于叠置含气系统煤层气开采层间干扰物理模拟试验,分析了叠置含气系统煤层气开采过程各煤层的储层压力、储层温度和储层变形演化规律,对比开采层和邻近层储层参数演化规律差异,揭示了层间干扰现象及其形成机制。结果表明:煤层气开采过程中,未开采的邻近层在层间压差以及开采层变形综合作用下会发生储层压力下降、储层温度降低、储层变形收缩等现象,邻近层的动态响应即被视为层间干扰现象。(2)基于叠置含气系统煤层气开采层间干扰物理模拟试验,探究了储层赋存特征对层间干扰的影响。结果表明:层间干扰影响因素诸多,其中,层间干扰与储层埋深、合采层数满足正相关关系,与储层间距、邻近层关系满足负相关关系。(3)基于对层间干扰与各单一影响因素之间关系的拟合,及采用“归一化”处理数学方法建立了综合考虑储层埋深、储层间距、合采层数和邻近层关系的层间干扰因子综合计算公式,并通过将层间干扰因子对单一煤层煤层气运移模型的修正,建立了考虑层间干扰效应的叠置含气系统煤层气运移数学模型,通过将模型嵌入COMSOL Multiphysics软件,并提出了考虑层间干扰效应的叠置含气系统煤层气开采数值模拟分析方法。(4)基于滇东黔西老厂区块LC-S2井资料,及利用提出的考虑层间干扰效应的叠置含气系统煤层气开采数值模拟分析方法,开展了不同储层物性参数对叠置含气系统煤层气合采影响的数值模拟研究,初步探讨了叠置含气系统煤层气开采中储层压力-含气性-渗透性联动关系。
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