煤炭科学技术

作者：王刚, 王铭震, 肖智勇, 孙小翔, 贾文雯, 姜枫, 郑程程,

关键词：煤层气, 渗透率, 气体压力, 非均质性, 吸附膨胀应变, 基质占比系数,

渗透率是煤层气勘探与温室气体存储中必不可少的参数，准确认识煤层内气体流动不仅能够合理预测煤层气产量，还能提高CO2地质封存的效率。一般的煤岩渗透率预测模型都是从有效应力以及气体吸附的角度出发进行模型的相关理论推导，但在实际情况中，煤岩的基质内部构造复杂不定，与吸附相关的矿物成分分布存在不均匀的现象，这就往往会忽略基质区域非均匀吸附变形这一因素的影响。因此，通过将煤岩的基质区域划分为2个吸附能力不同的区域，重新推导了煤岩渗透率模型，利用现场数据以及实验室数据对提出的模型进行比较验证，并通过有限元软件分析了基质区域的非均匀吸附对渗透率演化的影响，结果表明：① 提出的模型与现场及实验室实验数据具有较高的匹配度，不同边界条件下的渗透率预测数据具有较高的可靠性。② 基质的非吸附膨胀区域的渗透率会在吸附膨胀区域的挤压效应下降低，并且越靠近吸附膨胀变形区域处，受到的挤压效果越强，非吸附膨胀区域渗透率降低程度越明显。③ 随着基质吸附区域面积的增加会使相邻基质区域受到的应力扰动越早，并使得受挤压的基质区域平衡时气体渗透率越低。改进的渗透率模型可以更加深入地了解煤岩内部基质区域相互作用对渗透率产生的影响，对煤层气开采具有一定的理论指导意义。

来源：2024年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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