金 毅,祝一搏,吴 影,郑军领,董佳斌,李 翔

(1.河南理工大学资源环境学院,河南焦作 454003;2.中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南焦作 454003)

煤储层粗糙割理中煤层气运移机理数值分析

金 毅1,2,祝一搏1,吴 影1,郑军领1,董佳斌1,李 翔1

(1.河南理工大学资源环境学院,河南焦作 454003;2.中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南焦作 454003)

有效描述粗糙割理中煤层气运移机理是实现其产能准确评估的基本前提。结合裂隙的立方定律以及广义Kozeny-Carman孔-渗方程,于理论层面推导了考虑内、外摩擦所致的裂-渗关系模型。其中内摩擦效应以煤层气运移的水文弯曲度来描述,外摩擦则通过引入端面曲折率来定义。借助分形理论实现了割理端面粗糙几何的定量描述,并采用格子Boltzmann方法模拟了煤层气运移过程,分析了端面分形维、绝对粗糙度以及相对粗糙度对煤层气输运特征的影响。在此基础上,对比分析了新裂-渗方程解析值同数值模拟渗透率之间的关系。结果表明,考虑了内、外摩擦效应的新方程能有效描述微观粗糙割理中煤层气的运移规律,并且物理意义明确。

煤储层;粗糙割理;煤层气;裂隙立方定律;Kozeny-Carman方程;格子Boltzmann方法

煤是一种具有双重孔隙结构的多孔介质,其中基质孔隙是煤层气的主要储集场所,而裂隙及割理网络主宰着煤储层输运属性。煤层气产能评估的一个重要物理参数就是煤储层介质的渗透率,因此定量描述割理中煤层气运移规律就成为了预测其产能的基础。……