第六章煤储层的渗透性特征VIP免费

96 第六章 煤储层的渗透性特征 煤储层渗透率是进行煤层气渗流分析的主要参数，在煤层气资源已查明的前提条件下，煤储层渗透率又是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。国外理论和实践表明，煤储层在排水降压过程中，随着水和甲烷的解吸、扩散和排出，有效应力效应、煤基质收缩效应，气体滑脱效应使煤储层渗透率呈现动态变化。 第一节 渗透性的基本概念 渗透性即多孔介质允许流体通过的能力。表征渗透性的量为渗透率。与渗透率有关的概 念有绝对渗透率、有效（相）渗透率和相对渗透率等。 一、绝对渗透率 若孔隙中只存在一相流体，且流体与介质不发生任何物理化学作用，则多孔介质允许流体通过的能力称为绝对渗透率。多孔介质的绝对渗透率与所通过的流体无关，只与介质的孔隙结构有关。煤对甲烷、水等流体存在较强的吸附性。因此，甲烷、水等流体通过煤储层时，测得的渗透率不能称之为绝对渗透率，只有不与煤发生任何物理化学作用的流体才能测得绝对渗透率，如氦气等惰性气体。但气体通过煤储层时，会引起Klinkenberg 效应（气体滑脱效应）即在多孔介质中，由于气体分子平均自由程与流体通道在一个数量级上，气体分子就与与流动路径上的壁面相互作用（碰撞），从而造成气体分子沿通道壁表面滑移。这种由气体分子和固体间相互作用产生的滑移现象，增加了气体的流速。因此，气体分子测得的渗透率需要经过滑脱效应校正才可得到绝对渗透率（克氏渗透率），即：  mgpbKK10 （6-1） 式中，K0—克氏渗透率；pm—平均压力（实验煤样进口压力与出口压力的平均值）；Kg—每一个测点的气测渗透率；b—与气体性质、孔隙结构有关的常数。对于气体在一根毛管内的流动来说，b 可由下式得出： rpcb4 （6-2） 97 md 221 （6-3） 式中， —对应于平均压力pm时的气体分子平均自由程；r—毛管半径（相当于煤孔隙半径）；c—近似于1 的比例常数；d—分子直径；m —分子密度，与平均压力pm有关。显然，b 值随气体分子平均自由程的增加而增大，随分子直径的增大而减少；克氏渗透率等于平均压力趋于∞时的惰性气体的气相渗透率，且与流体的性质无关，常被当作绝对渗透率。 二、单相渗透率 单相渗透率系指单相流体通过煤岩体孔、裂隙时的渗透率。通过测量煤岩样在一定压差下的流体流量，然后由达西定律计算出单相渗透率。气和水的单相渗透率计算公式如下： 202120102ppALqpKggg （6-4） ...