王湘涛，王学武，宋文铜，印树明

（中国石油大学胜利学院 油气工程学院，山东东营257061）

煤储层渗透率为动态渗透率，在开发过程中随储层环境的改变而变化，是影响煤层气产量和开采效益的重要储层参数之一。目前关于低渗透岩石气体渗透性的研究多是在干燥状态下进行[1]，但是，在实际过程中，水分存在于岩石当中。气体在岩石中的渗流不单单是气体作为单相进行，而是气-液两相渗流，在此过程中水的影响因素便不可忽略。因此在实验进行时首先进行煤岩的干燥。在干燥后进行测量煤岩的孔隙度与气测渗透率。

傅雪海等[2-3]通过煤岩物理模拟实验，指出在煤层气开发过程中，煤岩渗透率变化与有效应力和煤基质收缩有关。两者耦合作用的综合表现为:高阶煤渗透率与储层压力存在正相关，即渗透率随压力降低而逐渐减小；中阶煤渗透率与储层压力存在负相关，即渗透率随压力降低而逐渐增大。在前人的基础上，本文研究气体滑脱与压力、渗透率的关系，讨论气体滑脱效应的影响因素。

1 煤层气储层滑脱效应

滑脱效应是气体在低渗多孔介质中流动时产生的一种分子滑移现象。其本质是由于气体分子平均自由程和流体通道在一个数量级上，气体分子就与通道壁相互碰撞，从而造成气体分子沿孔隙表面滑移，宏观上表现为气体在孔道固壁面流速不为零，气测渗透率大于液体渗透率。

1.1 孔隙压力对滑脱效应影响

在煤层气产出过程中，当孔隙压力较高时，是以基质及有效应力收缩作为影响渗透率的主要因素，因此，当孔隙压力下降到一定值后，气体滑脱效应对渗透率的影响因而变得十分的明显。这时渗透率会出现一个迅速的升高的现象，尤其是对于低渗储层，所以在孔隙压力处于某一较低范围内，储层渗透率都将在受到滑脱效应的主要影响之下。实验结果也证实了在滑脱效应测出低渗储层煤岩的渗透率贡献率随着孔隙压力减小而增大的结论，所以目前对孔隙压力的研究就集中在临界孔隙压力值上，即在一定围压条件下，存在一个发生气体滑脱效应的临界孔隙压力值，当在孔隙压力小于临界孔隙压力，滑脱效应存在。

1.2 渗透率与滑脱效应的相互影响

在相同围压单相气体条件下，不同煤层的滑脱效应的渗透率所产生影响不同。研究已知滑脱效应对低渗透储层的渗透性能影响很大[4]。渗透率与滑脱效应的关系具有双向性，渗透率越低，对滑脱效应的产生的贡献率越大，同时滑脱效应的产生的渗透率增量又反过来使渗透率增高。

2 实验部分

2.1 实验仪器

实验设备:岩心流动驱替测试仪

2.2 实验样品

XLHT-31 BYH4-9 XT-5 BYH2-8

2.3 实验步骤

1)准备阶段。

在将煤样取芯之后，取直径为2.4～2.5cm，长度为其直径的2～3倍，最后打磨两平面，使其光滑。实验第一步:将煤样放入烘箱，在50℃烘5～6h，筛选优质煤岩，然后测其直径、长度，计算面积。

2)测定煤样孔隙度。

3)测量煤岩渗透率。

按照步骤测定岩石渗透率。

3 数据分析

Klinkenberg提出了气测渗透率与绝对渗透率的关系:

此后，经研究发现气体分子平均自由程与平均孔隙压力成反比:

式中:bk为滑脱因子；Pm为岩心进出口平均压力。

式中:P1:进口气体压力；P2:出口气体压力；1

式中:n为分子密度；d为分子直径

由公式1-5计算可得bk，结果见表1。

由理论已知:bk反映的是滑脱效应的强弱，即bk越大,气体滑脱效应越强，当bk为零时不存在滑脱效应。由表1可以得到与理论相符的结论。

表1 不同压力下滑脱因子

4 结论

1）岩心越致密，孔道半径越小，滑脱效应越严。

2）岩石外加压力越大，滑脱效应越严重。

3）滑脱效应还与相对分子量有关，相对分子量越小，滑脱效应越严重。

4）低渗透率储层使得滑脱效应影响更显著，同时滑脱效应又使渗透率增加或渗透率降低速度减慢。