热流固耦合作用下滑脱效应对煤岩低温渗透性的影响

摘要

【目的】增加煤储层渗透性是提高煤层气采收率的关键技术，原位注热开采是强化煤层气开采的有效方法。【方法】为了探索热流固耦合作用下煤储层渗透率的变化规律，进行了不同埋深不同温度无烟煤渗流试验，并对结果进行理论分析研究。【结果】1）三维有效应力作用下，无烟煤渗透率随温度和孔隙压力的变化呈“V”形，具有明显的回弹现象，随埋深的增加而减小。当孔隙压力小于临界孔隙压力，温度小于70℃时，煤体渗透性主要取决于滑脱效应。当孔隙压力大于临界孔隙压力，温度大于70℃时渗透性主要取决于热膨胀和孔隙压力对裂隙的张开程度，热刺激对渗透率的影响远大于孔隙压力。2）临界孔隙压力介于1～1.5 MPa之间，滑脱效应随温度的升高对渗透率的影响在逐渐减小，而且影响减小的梯度随埋深的增加而增大。3）裂隙张开度系数随温度升高和埋深增加而增加，但温度越高，不同埋深下渗透性对孔隙压力作用的敏感程度变化越小。【结论】这些研究结果进一步丰富了原位注热开采煤层气理论，并对煤层气的强化增渗开采提供有价值的参考数据。

关键词

煤储层渗透率 / 临界孔隙压力 / 热流固耦合 / 滑脱效应 / 原位注热开采 / 煤层气

基金资助

国家自然科学基金资助项目（51974191）; 山西省省筹资助回国留学人员项目（2021-059）