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        低滲煤層氣藏中的滑脫效應(yīng)及影響因素

        2014-11-10 14:52:58劉萱許浩湯達(dá)禎高雅婕袁懿琳羅路寶
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年20期
        關(guān)鍵詞:煤層影響因素

        劉萱++許浩++湯達(dá)禎++高雅婕++袁懿琳++羅路寶

        摘 要:論文主要綜述了滑脫效應(yīng)影響因素的國內(nèi)研究文獻(xiàn)?,F(xiàn)有文獻(xiàn)主要集中于分析滲透率、孔隙壓力、含水飽和度、圍壓、溫度和上覆巖層壓力等對滑脫效應(yīng)的影響。關(guān)于含水飽和度、圍壓的研究尚存在爭論;在孔隙壓力方面,對臨界孔隙壓力的概念及其范圍,基本上是持肯定的觀點;滲透率與滑脫效應(yīng)的影響具有雙向性;對溫度、上覆巖層壓力、巖心致密程度和氣體相對分子量對滑脫效應(yīng)的影響研究,結(jié)論較為統(tǒng)一。

        關(guān)鍵詞:滑脫效應(yīng) 影響因素 煤層

        中圖分類號:TD821 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)07(b)-0032-02

        我國煤層普遍具有低滲透率、低孔隙度、低儲層壓力的“三低”特點,當(dāng)氣體在低滲多孔隙介質(zhì)中低速滲流時,氣體滲流的主要物理特征是具有“滑脫效應(yīng)”?;撔?yīng)是氣體在低滲多孔介質(zhì)中流動時產(chǎn)生的一種分子滑移現(xiàn)象。其本質(zhì)是由于氣體分子平均自由程和流體通道在一個數(shù)量級上,氣體分子就與通道壁相互碰撞,從而造成氣體分子沿孔隙表面滑移,在宏觀上表現(xiàn)為氣體在孔道固壁面上具有非零速度,氣測滲透率大于液體滲透率。

        滑脫效應(yīng)作為影響低滲儲層滲透率的重要因素,目前已引起了人們的重視。近年來,一些學(xué)者利用理論和實驗的方法研究低滲天然氣藏的滑脫效應(yīng),但對于低滲煤層氣藏的氣體滑脫效應(yīng)研究較少,由于煤層氣和天然氣的賦存介質(zhì)的力學(xué)特性不同,煤層氣低滲規(guī)律存在一定差異,導(dǎo)致低滲煤層氣藏的開發(fā)缺乏深厚的理論基礎(chǔ)。本文涉及對象以煤層氣藏為主,低滲天然氣藏為輔,對我國滑脫效應(yīng)影響因素研究進(jìn)行綜述,為后續(xù)研究提供一些參考。

        1 滑脫效應(yīng)及其影響因素研究述評

        1.1 水飽和度對滑脫效應(yīng)的影響

        由于地面鉆井壓裂技術(shù)開發(fā)煤層氣過程中,鉆井開采帶來的鉆井液、完井液及酸化、壓裂液等外來流體侵入儲層后,導(dǎo)致儲層的水飽和度增加,儲層滲透率降低,致使滑脫效應(yīng)對滲透率的影響顯著,氣體運(yùn)移規(guī)律復(fù)雜,出現(xiàn)抽采困難等問題。故水飽和度是在煤層氣開采過程中影響滑脫效應(yīng)的重要因素之一,目前研究結(jié)論存在爭論。

        水飽和度對滑脫效應(yīng)的影響首先是在低滲天然氣藏中提出的。Rose、Fulton、Rushing等人先后通過砂巖巖心實驗,得到在一定的束縛水飽和度下,滑脫效應(yīng)隨著含水飽和度的增加而降低的結(jié)論[1];但KewenLi、李寧等人卻得到了與前人相反的結(jié)論,即氣體滑脫因子b隨含水飽和度的增加而增加,并隨氣體固有有效滲透率的減小而增加[2]。

        隨后我國學(xué)者對低滲透煤儲集層煤樣進(jìn)行實驗時,得出滑脫在低圍壓(2~6 MPa)條件下,滑脫系數(shù)b隨著水飽和度的增加而增大;在高圍壓(8~10 MPa)條件下,滑脫系數(shù)b隨著水飽和度的增大而降低,且上述關(guān)系為滿足一次線性擬合關(guān)系[3]。隨后又有學(xué)者在高圍壓(10 Mpa)下進(jìn)行試驗得出結(jié)論:在煤樣飽和水情況下,氣體滑脫效應(yīng)完全消失;在束縛水狀態(tài)下,氣體滑脫效應(yīng)對氣體滲透率貢獻(xiàn)率更大大,貢獻(xiàn)率最大值比單相氣體時的要大將近20個百分點[4]。

        綜上所述,在實際的低滲煤儲層中,水相的存在對氣體滑脫效應(yīng)的影響不能忽略。

        1.2 圍壓對滑脫效應(yīng)的影響

        目前,圍壓對滑脫效應(yīng)的影響研究結(jié)論,尚存在爭議。其代表觀點為:(1)圍壓越低,滑脫效應(yīng)越明顯,圍壓增大,可減小滑脫效應(yīng)[5]。(2)圍壓越高氣體滲透率越低,滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的附加滲透率在有效滲透率中所占比重隨著圍壓的增加而增加[3]。(3)隨著圍壓的增大,滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的滲透率對氣測滲透率貢獻(xiàn)率出現(xiàn)先增大后減小的趨勢[6]。以上三種研究結(jié)論的差異主要是由于對試驗數(shù)據(jù)的分析方式不同所造成。

        第一種數(shù)據(jù)分析方法是考慮氣測滲透率與克氏滲透率差值與圍壓的關(guān)系。該研究方法存在局限性,氣測滲透率與克氏滲透率的差值不能直接反應(yīng)滑脫效應(yīng)對滲透率的影響程度,僅能反應(yīng)出隨圍壓增大,滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的滲透率增量在減少。第二種數(shù)據(jù)分析方法是考慮滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的附加滲透率在有效滲透率中所占比重與圍壓的關(guān)系,該分析方法能較好的反應(yīng)滑脫效應(yīng)對滲透率的貢獻(xiàn)程度,但目前多數(shù)文章中未給出明確計算公式。第三種數(shù)據(jù)分析方式是考慮克氏滲透率與氣測滲透率的比值與圍壓的關(guān)系,該比值不能反應(yīng)滑脫效應(yīng)在氣測滲透率中的貢獻(xiàn)程度,認(rèn)為該數(shù)據(jù)處理方法有失偏頗。

        目前研究圍壓對滑脫效應(yīng)的影響實驗方法主要為:控制圍壓一定,測不同孔隙流體壓力與氣測滲透率的關(guān)系,用線性回歸方法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,獲取克氏滲透率、滑脫系數(shù);然后改變圍壓,獲取多組數(shù)據(jù);最后利用上述三種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或繪制滑脫系數(shù)和圍壓的關(guān)系。所以圍壓數(shù)據(jù)較少,一般僅3~4組。

        綜上所述,圍壓與滑脫效應(yīng)的關(guān)系方面還存在很多問題有待研究。數(shù)據(jù)分析方面:滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的滲透率增量,與滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的滲透率在氣測滲透率中的比重的概念和計算公式有待明確;實驗方法方面:可采用控制進(jìn)出口壓力,既保持孔隙流體壓力不變,測不同圍壓下的氣測滲透率,然后進(jìn)行非線性擬合,來更直觀的反應(yīng)氣測滲透率隨圍壓的變化;研究方向方面:專門對圍壓與滑脫效應(yīng)的研究較少,且對不同地區(qū)、不同水飽和度、不同儲層物性的煤樣與圍壓的關(guān)系研究尚為空白。

        1.3 孔隙壓力對滑脫效應(yīng)的影響

        在煤層氣產(chǎn)出過程中,當(dāng)孔隙壓力較高時,是以有效應(yīng)力、基質(zhì)收縮作為影響滲透率的主導(dǎo)因素;孔隙壓力下降到一定程度時,氣體滑脫效應(yīng)對滲透率的影響十分的顯著,滲透率會有一個迅速的升高,尤其對于低滲儲層,所以在孔隙壓力處于某一較低范圍內(nèi),儲層滲透率都將處于滑脫效應(yīng)的主導(dǎo)階段[7]。通過大量實驗也證實了滑脫效應(yīng)產(chǎn)生的滲透率貢獻(xiàn)率隨著孔隙壓力減小而增大的結(jié)論,所以目前對孔隙壓力的研究就集中在臨界孔隙壓力值上,即在一定圍壓條件下,存在一個發(fā)生氣體滑脫效應(yīng)的臨界孔隙壓力值,當(dāng)在孔隙壓力小于臨界孔隙壓力時,滑脫效應(yīng)存在。各代表性結(jié)論簡要總結(jié)如表1所示。endprint

        綜上所述,近年來我國對孔隙壓力對滑脫效應(yīng)的影響得出的結(jié)論比較一致,但臨界孔隙壓力不是一定值,而是隨著煤儲層條件發(fā)生變化的。但對不同水飽和度、孔隙度、地下水礦化度下的臨界孔隙壓力的了解甚少,具體地區(qū)需要具體分析。

        1.4 滲透率與滑脫效應(yīng)的相互影響

        在相同圍壓單相氣體條件下,不同煤層的滑脫效應(yīng)的滲透率貢獻(xiàn)率不同,低滲透煤層中的滲透率貢獻(xiàn)率偏高,即滑脫效應(yīng)對低滲透儲層的滲透性能影響重大[8]。滲透率與滑脫效應(yīng)的關(guān)系具有雙向性,滲透率越低滑脫效應(yīng)的貢獻(xiàn)率越大,同時滑脫效應(yīng)的產(chǎn)生的滲透率增量又反過來使?jié)B透率增高或使?jié)B透率降低速度減慢。

        在煤層氣開采過程中,隨氣體壓力降低,煤巖骨架承受的有效應(yīng)力逐漸增加,使得滲流通道因受應(yīng)力作用而漸趨閉合,導(dǎo)致了氣體滲透率的降低[9]。實驗表明,在一定圍壓條件下,隨著孔隙壓力降低,無煙煤He測滲透率呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢,在1 Mpa臨界孔隙壓力時發(fā)生反彈的現(xiàn)象,是由于氣體滑脫及有效應(yīng)力效應(yīng)共同作用的結(jié)果,即為有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)作用階段,導(dǎo)致滲透率降低,孔隙壓力降低至1 Mpa以下時,有效應(yīng)力與氣體滑脫效應(yīng)同時作用,此階段氣體滑脫正效應(yīng)強(qiáng)于有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)引起滲透率升高[10]。

        1.5 其他因素對滑脫效應(yīng)的影響

        不論是在單相氣體滲流時,還是含束縛水時,目前對溫度、上覆巖層壓力、巖心致密程度和氣體相對分子量對滑脫效應(yīng)的影響研究,結(jié)論較為統(tǒng)一[11-13]。該結(jié)論主要理論依據(jù)滑脫因子進(jìn)行分析的,式中為比例因子,λ為氣體分子平均自由程,為孔隙的平均半徑,,和分別為進(jìn)口和出口壓力。

        并通過實驗加以證明其可靠性,得出以下結(jié)論(1)平均壓力越小,則分子的平均自由行程越大,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;(2)溫度越高,氣體分子越活潑,滑脫效應(yīng)越明顯;(3)巖心越致密,孔道半徑越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;(4)相對分子量越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重[14]。

        2 結(jié)語

        低滲煤儲層中的滑脫效應(yīng)影響因素總結(jié)如下:

        (1)水飽和度對滑脫效應(yīng)的影響存在爭議,國內(nèi)對低滲煤層進(jìn)行研究,就高壓條件下,隨著水飽和度的增加,滑脫效應(yīng)逐漸減弱這一結(jié)論初步達(dá)成共識。

        (2)圍壓對滑脫效應(yīng)的影響還有待研究,不同地區(qū)、不同水飽和度、不同儲層物性的煤樣與圍壓的關(guān)系尚不明確,且數(shù)據(jù)分析處理方法上存在差異性、實驗研究方法較為單一。

        (3)在圍壓一定的條件下,存在一個發(fā)生滑脫效應(yīng)的臨界孔隙壓力,在孔隙壓力小于臨界孔隙壓力時,滑脫效應(yīng)存在,且隨著孔隙壓力的減小,滑脫因子逐漸增大,滑脫效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。臨界孔隙壓力值隨水飽和度、圍壓等因素的影響而發(fā)生小幅度波動。

        (4)低滲透率儲層使得滑脫效應(yīng)影響更顯著,同時滑脫效應(yīng)又會使?jié)B透率增加或滲透率降低速度減慢。

        (5)根據(jù)克氏理論及實驗得出其他影響滑脫效應(yīng)的因素:①平均壓力越小,則分子的平均自由行程越大,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;②溫度越高,氣體分子越活潑,滑脫效應(yīng)越明顯;③巖心越致密,孔道半徑越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;④相對分子量越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 張俊,郭平.低滲透致密氣藏的滑脫效應(yīng)研究[J].斷塊油氣田,2006,13(3):54-56.

        [2] 李寧,唐顯貴,張清秀,等.低滲氣藏中氣體低速非達(dá)西滲流特征實驗研究[J].天然氣勘探與開發(fā),2003,26(2):49-55.

        [3] 肖曉春,潘一山,于麗艷.水飽和度作用下低滲透氣藏滑脫效應(yīng)實驗研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2010,21(5):17-19.

        [4] 于麗艷.低滲煤層氣藏氣體KlinKenberg效應(yīng)試驗研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2011,22(2):16-19.

        [5] 吳家文.考慮壓敏和滑脫效應(yīng)的低滲透氣藏滲流規(guī)律研究[J].鉆采工藝,2007,30(6):49-51.

        [6] 肖曉春.低滲煤儲層氣體滑脫效應(yīng)試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2008,27(增):3509-3515.

        [7] 肖曉春,潘一山.滑脫效應(yīng)影響的低滲煤層氣運(yùn)移實驗研究[J].巖土工程學(xué)報,2009,31(10):1555-1558.

        [8] 朱光亞,劉先貴.低滲氣藏氣體滲流滑脫效應(yīng)影響研究[J].天然氣工業(yè),2007,27(5):44-47.

        [9] 陳代珣.滲流氣體滑脫現(xiàn)象與滲透率變化的關(guān)系[J].力學(xué)學(xué)報,2002,34(1).

        [10] 李俊乾,氣體滑脫及有效應(yīng)力對煤巖氣相滲透率的控制作用[J].天然氣地球?qū)W,2013,10(5):1075-1078.

        [11] 王勇杰.低滲透多孔介質(zhì)中氣體滑脫行為研究[J].石油學(xué)報,1995(3).

        [12] 王勇杰,王昌杰,高家碧.低滲透多孔介質(zhì)中氣體滑脫行為研究[J].石油學(xué)報,1995,16(3):101-105.

        [13] 姚約東,李相方,葛家理,等.低滲氣層中氣體滲流克林貝爾效應(yīng)的實驗研究[J].天然氣工業(yè),2004,24(11):100-102.

        [14] 萬軍鳳,盧淵.低滲氣藏滑脫效應(yīng)研究現(xiàn)狀及認(rèn)識[J].新疆石油地質(zhì),2008,29(2):229-231.endprint

        綜上所述,近年來我國對孔隙壓力對滑脫效應(yīng)的影響得出的結(jié)論比較一致,但臨界孔隙壓力不是一定值,而是隨著煤儲層條件發(fā)生變化的。但對不同水飽和度、孔隙度、地下水礦化度下的臨界孔隙壓力的了解甚少,具體地區(qū)需要具體分析。

        1.4 滲透率與滑脫效應(yīng)的相互影響

        在相同圍壓單相氣體條件下,不同煤層的滑脫效應(yīng)的滲透率貢獻(xiàn)率不同,低滲透煤層中的滲透率貢獻(xiàn)率偏高,即滑脫效應(yīng)對低滲透儲層的滲透性能影響重大[8]。滲透率與滑脫效應(yīng)的關(guān)系具有雙向性,滲透率越低滑脫效應(yīng)的貢獻(xiàn)率越大,同時滑脫效應(yīng)的產(chǎn)生的滲透率增量又反過來使?jié)B透率增高或使?jié)B透率降低速度減慢。

        在煤層氣開采過程中,隨氣體壓力降低,煤巖骨架承受的有效應(yīng)力逐漸增加,使得滲流通道因受應(yīng)力作用而漸趨閉合,導(dǎo)致了氣體滲透率的降低[9]。實驗表明,在一定圍壓條件下,隨著孔隙壓力降低,無煙煤He測滲透率呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢,在1 Mpa臨界孔隙壓力時發(fā)生反彈的現(xiàn)象,是由于氣體滑脫及有效應(yīng)力效應(yīng)共同作用的結(jié)果,即為有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)作用階段,導(dǎo)致滲透率降低,孔隙壓力降低至1 Mpa以下時,有效應(yīng)力與氣體滑脫效應(yīng)同時作用,此階段氣體滑脫正效應(yīng)強(qiáng)于有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)引起滲透率升高[10]。

        1.5 其他因素對滑脫效應(yīng)的影響

        不論是在單相氣體滲流時,還是含束縛水時,目前對溫度、上覆巖層壓力、巖心致密程度和氣體相對分子量對滑脫效應(yīng)的影響研究,結(jié)論較為統(tǒng)一[11-13]。該結(jié)論主要理論依據(jù)滑脫因子進(jìn)行分析的,式中為比例因子,λ為氣體分子平均自由程,為孔隙的平均半徑,,和分別為進(jìn)口和出口壓力。

        并通過實驗加以證明其可靠性,得出以下結(jié)論(1)平均壓力越小,則分子的平均自由行程越大,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;(2)溫度越高,氣體分子越活潑,滑脫效應(yīng)越明顯;(3)巖心越致密,孔道半徑越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;(4)相對分子量越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重[14]。

        2 結(jié)語

        低滲煤儲層中的滑脫效應(yīng)影響因素總結(jié)如下:

        (1)水飽和度對滑脫效應(yīng)的影響存在爭議,國內(nèi)對低滲煤層進(jìn)行研究,就高壓條件下,隨著水飽和度的增加,滑脫效應(yīng)逐漸減弱這一結(jié)論初步達(dá)成共識。

        (2)圍壓對滑脫效應(yīng)的影響還有待研究,不同地區(qū)、不同水飽和度、不同儲層物性的煤樣與圍壓的關(guān)系尚不明確,且數(shù)據(jù)分析處理方法上存在差異性、實驗研究方法較為單一。

        (3)在圍壓一定的條件下,存在一個發(fā)生滑脫效應(yīng)的臨界孔隙壓力,在孔隙壓力小于臨界孔隙壓力時,滑脫效應(yīng)存在,且隨著孔隙壓力的減小,滑脫因子逐漸增大,滑脫效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。臨界孔隙壓力值隨水飽和度、圍壓等因素的影響而發(fā)生小幅度波動。

        (4)低滲透率儲層使得滑脫效應(yīng)影響更顯著,同時滑脫效應(yīng)又會使?jié)B透率增加或滲透率降低速度減慢。

        (5)根據(jù)克氏理論及實驗得出其他影響滑脫效應(yīng)的因素:①平均壓力越小,則分子的平均自由行程越大,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;②溫度越高,氣體分子越活潑,滑脫效應(yīng)越明顯;③巖心越致密,孔道半徑越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;④相對分子量越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重。

        參考文獻(xiàn)

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        [2] 李寧,唐顯貴,張清秀,等.低滲氣藏中氣體低速非達(dá)西滲流特征實驗研究[J].天然氣勘探與開發(fā),2003,26(2):49-55.

        [3] 肖曉春,潘一山,于麗艷.水飽和度作用下低滲透氣藏滑脫效應(yīng)實驗研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2010,21(5):17-19.

        [4] 于麗艷.低滲煤層氣藏氣體KlinKenberg效應(yīng)試驗研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2011,22(2):16-19.

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        [6] 肖曉春.低滲煤儲層氣體滑脫效應(yīng)試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2008,27(增):3509-3515.

        [7] 肖曉春,潘一山.滑脫效應(yīng)影響的低滲煤層氣運(yùn)移實驗研究[J].巖土工程學(xué)報,2009,31(10):1555-1558.

        [8] 朱光亞,劉先貴.低滲氣藏氣體滲流滑脫效應(yīng)影響研究[J].天然氣工業(yè),2007,27(5):44-47.

        [9] 陳代珣.滲流氣體滑脫現(xiàn)象與滲透率變化的關(guān)系[J].力學(xué)學(xué)報,2002,34(1).

        [10] 李俊乾,氣體滑脫及有效應(yīng)力對煤巖氣相滲透率的控制作用[J].天然氣地球?qū)W,2013,10(5):1075-1078.

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        [12] 王勇杰,王昌杰,高家碧.低滲透多孔介質(zhì)中氣體滑脫行為研究[J].石油學(xué)報,1995,16(3):101-105.

        [13] 姚約東,李相方,葛家理,等.低滲氣層中氣體滲流克林貝爾效應(yīng)的實驗研究[J].天然氣工業(yè),2004,24(11):100-102.

        [14] 萬軍鳳,盧淵.低滲氣藏滑脫效應(yīng)研究現(xiàn)狀及認(rèn)識[J].新疆石油地質(zhì),2008,29(2):229-231.endprint

        綜上所述,近年來我國對孔隙壓力對滑脫效應(yīng)的影響得出的結(jié)論比較一致,但臨界孔隙壓力不是一定值,而是隨著煤儲層條件發(fā)生變化的。但對不同水飽和度、孔隙度、地下水礦化度下的臨界孔隙壓力的了解甚少,具體地區(qū)需要具體分析。

        1.4 滲透率與滑脫效應(yīng)的相互影響

        在相同圍壓單相氣體條件下,不同煤層的滑脫效應(yīng)的滲透率貢獻(xiàn)率不同,低滲透煤層中的滲透率貢獻(xiàn)率偏高,即滑脫效應(yīng)對低滲透儲層的滲透性能影響重大[8]。滲透率與滑脫效應(yīng)的關(guān)系具有雙向性,滲透率越低滑脫效應(yīng)的貢獻(xiàn)率越大,同時滑脫效應(yīng)的產(chǎn)生的滲透率增量又反過來使?jié)B透率增高或使?jié)B透率降低速度減慢。

        在煤層氣開采過程中,隨氣體壓力降低,煤巖骨架承受的有效應(yīng)力逐漸增加,使得滲流通道因受應(yīng)力作用而漸趨閉合,導(dǎo)致了氣體滲透率的降低[9]。實驗表明,在一定圍壓條件下,隨著孔隙壓力降低,無煙煤He測滲透率呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢,在1 Mpa臨界孔隙壓力時發(fā)生反彈的現(xiàn)象,是由于氣體滑脫及有效應(yīng)力效應(yīng)共同作用的結(jié)果,即為有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)作用階段,導(dǎo)致滲透率降低,孔隙壓力降低至1 Mpa以下時,有效應(yīng)力與氣體滑脫效應(yīng)同時作用,此階段氣體滑脫正效應(yīng)強(qiáng)于有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)引起滲透率升高[10]。

        1.5 其他因素對滑脫效應(yīng)的影響

        不論是在單相氣體滲流時,還是含束縛水時,目前對溫度、上覆巖層壓力、巖心致密程度和氣體相對分子量對滑脫效應(yīng)的影響研究,結(jié)論較為統(tǒng)一[11-13]。該結(jié)論主要理論依據(jù)滑脫因子進(jìn)行分析的,式中為比例因子,λ為氣體分子平均自由程,為孔隙的平均半徑,,和分別為進(jìn)口和出口壓力。

        并通過實驗加以證明其可靠性,得出以下結(jié)論(1)平均壓力越小,則分子的平均自由行程越大,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;(2)溫度越高,氣體分子越活潑,滑脫效應(yīng)越明顯;(3)巖心越致密,孔道半徑越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;(4)相對分子量越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重[14]。

        2 結(jié)語

        低滲煤儲層中的滑脫效應(yīng)影響因素總結(jié)如下:

        (1)水飽和度對滑脫效應(yīng)的影響存在爭議,國內(nèi)對低滲煤層進(jìn)行研究,就高壓條件下,隨著水飽和度的增加,滑脫效應(yīng)逐漸減弱這一結(jié)論初步達(dá)成共識。

        (2)圍壓對滑脫效應(yīng)的影響還有待研究,不同地區(qū)、不同水飽和度、不同儲層物性的煤樣與圍壓的關(guān)系尚不明確,且數(shù)據(jù)分析處理方法上存在差異性、實驗研究方法較為單一。

        (3)在圍壓一定的條件下,存在一個發(fā)生滑脫效應(yīng)的臨界孔隙壓力,在孔隙壓力小于臨界孔隙壓力時,滑脫效應(yīng)存在,且隨著孔隙壓力的減小,滑脫因子逐漸增大,滑脫效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。臨界孔隙壓力值隨水飽和度、圍壓等因素的影響而發(fā)生小幅度波動。

        (4)低滲透率儲層使得滑脫效應(yīng)影響更顯著,同時滑脫效應(yīng)又會使?jié)B透率增加或滲透率降低速度減慢。

        (5)根據(jù)克氏理論及實驗得出其他影響滑脫效應(yīng)的因素:①平均壓力越小,則分子的平均自由行程越大,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;②溫度越高,氣體分子越活潑,滑脫效應(yīng)越明顯;③巖心越致密,孔道半徑越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重;④相對分子量越小,滑脫效應(yīng)越嚴(yán)重。

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