鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组5号煤覆压渗透率演化规律

摘要

深部煤层气作为我国煤层气勘探开发的重要接替领域，尽管已实现初步商业化开发，但因孔隙度低、渗透率低和非均质性强等特征，其规模化开采仍面临较大挑战。有效应力对渗透率的影响是制约深部煤层气产能的关键机制，亟需系统实验研究予以揭示。本文以鄂尔多斯盆地东缘深部山西组5号煤层样品为研究对象，开展了覆压条件下的渗透率测试。结果表明，煤样渗透率随有效应力整体呈指数式下降，不同样品在渗透率损害累积速率和敏感区间存在显著差异。为系统表征这一过程，本文引入渗透率损害度、应力敏感滞回系数与滞回能量指数三类参数，对加载-卸载过程中渗透率变化特征进行定量化描述。相关性分析结果显示，渗透率损害度和滞回能量指数主要受孔喉几何规模与连通性控制，而应力敏感滞回系数除反映孔隙结构影响外，还显著受煤阶及有机质组成调节。研究表明，深部煤层应力敏感性具有双重控制机制，既取决于孔隙结构对渗流通道的压缩效应，也受到有机骨架性质对加载–卸载回弹行为的制约。上述认识有助于深化深部煤层渗透率演化规律的理解，并为压裂改造优化及深部煤岩气高效开发提供理论依据。

关键词

深部煤层气 / 应力敏感性 / 渗透率演化 / 孔隙结构 / 山西组 / 二叠系 / 鄂尔多斯盆地