未志杰，康晓东

（1.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京 100028；2.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028）

0 引言

煤层气开采一般采取初采和注气强化采收（ECBM）2 种方式，前者技术简单，但采收率较低，后者理论上可实现煤层气完全采收，同时可实现数量可观的CO2地质埋存，具有较广泛的应用前景。注入气体通常是CO2，N2或烟道气等，注CO2与注N2强化煤层气采收的机理不同［1］：与CH4相比，基质对CO2具有更强的吸附能力，注入的CO2优先吸附于煤基质，挤占附着空间并将CH4置换出来；基质吸附N2的能力相对较弱，注入的N2更多地留在裂缝中，降低了CH4的分压及其基质表面的浓度，导致CH4由基质扩散进入裂缝。相应地，煤层气强化采收模拟相比初采更为复杂，不仅需要刻画复杂多相、多组分、多孔、多过程物质运移，如基质中CO2/N2吸附和CH4解吸、基质与裂缝之间多组分气体扩散、裂缝中气液渗流，还需要考虑煤岩特有的复杂流固耦合作用。

煤层属于天然裂缝性储层，力学强度较低，具有显著的应力敏感性。研究表明，流固耦合作用考虑与否对于准确预测煤层气产能至关重要［2-4］。相比于其他裂缝性储层，煤层流固耦合作用更为复杂，不仅存在有效应力效应，还包括特有的基质膨胀或收缩作用，基质会随着多组分气体的吸附或解吸产生形变。气体吸附可使基质膨胀，导致有效渗流孔道和渗透率减小；相反，解吸可使基质收缩，导致有效渗流孔道和渗透率增大。为刻画煤层流固耦合作用，研究者提出了ARI，Gray，Palmer 以及Shi 等多种模型［5-8］。……