煤层气敏感性流动实验评价方法探讨ppt课件

.,煤层气敏感性流动实验评价方法探讨煤层气藏伤害机理研究,.,为解决煤岩储层压裂过程伤害机理和保护技术难题，中国石油集团科学技术研究院委托成都理工大学“油气藏地质及开发工程国家重点实验室”对“煤层气伤害机理”进行研究，研究内容为：认清压裂液对煤层渗透率、人工裂缝及天然裂缝伤害机理、为形成保护煤岩储层的压裂液技术提供基本依据。根据专题研究目标及研究内容，自2008年以来，课题组以沁水盆地煤层气藏为研究对象，通过对国内外煤层气伤害机理和保护技术文献调研、煤层气工程地质特征分析、煤岩储层伤害室内实验评价取得了一些重要的研究成果。,选题依据,.,煤岩具有比表面大、割理和微裂隙发育、易脆易压缩的物理性质、以及复杂的有机沉积物化学性质，使得煤岩气藏在受外部环境的变化和外来流体侵入时，储层渗透能力容易遭受损害。结合煤层气开发特征，进行煤岩储层的应力敏感、速敏、水敏、工作液伤害实验等敏感性流动实验研究，及潜在敏感性损害因素分析，对于加大煤层气储层保护，提高煤层气开采产量，有着积极的意义。,研究目的及意义,.,孔隙类型与潜在损害,煤岩储层孔喉类型、对煤层甲烷解吸扩散渗流过程潜在伤害,.,煤粉运移与潜在伤害,煤岩性脆易碎，压裂过程容易产生的煤粉，形成速敏及应力敏感损害。,.,煤岩裂缝潜在伤害模式,以裂缝为中心，水相圈闭、应力敏感、吸附滞留和固相侵入等伤害需要引起重视。,.,汇报提纲,1、前言2、煤岩储层潜在敏感伤害因素分析3、煤岩储层敏感性流动实验评价4、实验方法探讨5、结论,.,应力敏感产生机理,煤储层原地受力分析示意图,P有效P孔压P回压,应力敏感实验受力分析,.,（J74）,应力敏感实验结果,基块,裂缝,随有效应力增加渗透率不断降低，10MPa时渗透率为2MPa时的1/10左右。整体上应力敏感性程度为中强，裂缝岩样的敏感性强于基块。,.,煤岩与砂岩应力敏感对比,砂岩应力敏感系数为0.050.30，煤岩应力敏感系数为0.750.85，砂岩为弱应力敏感，而煤岩为强应力敏感。煤岩与砂岩应力敏感之间存在差距主要是有其机械力学性质，孔隙结构，埋藏深度，压实作用等所决定的。,煤岩与常规储层的对比,.,有效应力对裂缝宽度的影响,Kf-裂缝渗透率；e-裂缝宽度；,天然裂缝实验样品模型,随有效应力增加裂缝渗透率值不断降低，裂缝宽度也趋于闭合，在2MPa下人工缝宽度为7.8-16m，在10MPa下人工缝宽度为2.6-7.2m。,.,加载煤样微观图像分析,随有效应力增加，裂缝宽度不断降低，当有效应力大于5MPa后，裂缝宽度闭合量大大降低，为0.1MPa未加压时平均宽度值的1/4-1/6。这与前面应力敏感性实验中渗透率随有效应力变化的趋势是一致的。,.,裂缝宽度变化力学模型,单条及两条相互垂直连通井筒垂缝空间实体模型及有限元力学模型,有限元力学模型,.,煤岩速敏实验评价,气体质量计,J3,气体速敏,J22,地层水速敏,随气体（地层水）流速增加渗透率增大，不存在速敏，渗透率变好可能与煤粉被带出，改善渗流通道有关。,气体计量仪,.,煤岩水敏、碱敏实验评价,J2,水敏:气测渗透率损害率基本上在28.5%29.18%之间，水敏程度为弱。,碱敏(临界pH值):渗透率伤害范围在12.65%-14.14%，说明碱敏伤害较弱。,.,不同KCl浓度伤害实验,浓度为1%的KCl溶液的损害率较大，在30%53%之间，浓度为2%3%的溶液伤害率基本上在30%以下。,.,活性水伤害实验,活性水伤害伤害程度较小，伤害率都在10%至20之间，最小伤害率为11.8%，最大伤害率为19.8%，平均伤害率为15.95%，基本属于弱伤害。,.,气体返排渗透率恢复率,KCl和活性水气测渗透率恢复率在61%85%之间，活性水的恢复率较KCl好。,.,清洁压裂液伤害及恢复实验,清洁压裂液气测渗透率损害率基本上小于30，气测渗透率恢复率为72%。,.,压裂液动滤失实验,J8清洁压裂液动滤失,J49KCl溶液动滤失,J54活性水动滤失,各种工作液动滤失表明，清洁压裂液的滤失系数最小，前期滤失量没有明显大于后期滤失量，这是由于无论用活性水、KCl溶液、清洁压裂液溶液，动滤失过程中煤岩端面，都不易于形成滤饼，滤失状态平稳。,压裂液动态滤失实验特征,.,汇报提纲,1、前言2、煤岩储层潜在敏感伤害因素分析3、煤岩储层敏感性流动实验评价4、实验方法探讨5、结论,.,实验方法探讨,目前煤层气开采深度超过600m，煤岩所受的有效应力大概在68MPa左右。为了真实反应煤在原始地层中的受力情况，在做其他敏感性及工作液实验时，可以考虑所加有效应力为6MPa左右。在有效应力6MPa时，渗透率只有原来的0.10.18，还保持一定的渗流能力，便于实验中渗透率的测试。,有效应力6MPa的提出依据,有效应力6MPa的提出意义,（1）真实反映煤样在地层中的受力情况，（2）消除了应力敏感的影响，速敏、水敏、碱敏效果更加明显。,.,最大加载压力,应力敏感实验过程中，有效应力大于10MPa后，继续加载压力，渗透率没有多大变化，考虑到目前煤层气的开采深度，可以考虑煤岩应力敏感的最大有效应力为10MPa。,煤岩渗透率随有效应力变化规律,.,受力时间对应力敏感的影响,1-Ki+1/Ki(%),在一定有效应力作用下，煤岩孔喉及割理被压缩，渗透率逐渐变小，在时间足够长的情况下，渗透率保持不变。有效应力越大，煤岩越能快速压缩，变形时间越短。有效应力为3MPa及5MPa时，在90分钟以后，渗透率几乎不再变化，变形基本结束。,受力时间对煤岩渗透率的影响（增压过程）,.,结论,煤岩中少量的粘土矿物会造成轻微的水敏、速敏伤害。煤岩的伤害实验评价发现：无速敏、水敏后的伤害率较弱、碱敏程度为弱中等、应力敏感伤害严重。活性水、KCl溶液伤害实验表明，相对于活性水与KCl溶液而言，两者对储层的伤害较小，伤害率为4-31%，提高返排压差渗透率恢复率为65-75%。清洁压裂液的流变性会改善，对岩心的伤害率也会随之降低，实验表明，