煤层气储层伤害静态实验与影响因素分析数学模型建立

煤层气储层伤害发生在煤层气开发的采气、钻井、水力压裂裂缝、修井操作等的各个阶段，探讨煤层气储层伤害的主要影响因素，建立煤层气储层伤害影响因素的分析模型意义重大。沁水盆地是国内目前煤层气开发最为成功的示范区，遇到的储层伤害问题集中。本项目选择沁水盆地和顺地区为研究对象，对伤害储层的关键因素进行系统实验分析，根据实验室分析结果，用数量化理论I建立储层伤害影响因素分析模型。具体内容包括：对采集样品进行系统的矿物岩石分析和储层敏感性实验，根据实验结果，用数量化理论I筛选煤层气储层伤害的主要因素，初步建立储层伤害影响因素分析模型，应用已知实例对分析模型进行修正，获得具有普遍适用性的煤层气储层伤害影响因素分析模型。项目所获认识为储层伤害难题的解决提供相关理论依据，尝试为完善煤层气储层伤害动态数学模型提供可以借鉴的思路。

煤层气储层伤害发生在煤层气开发的采气、钻井、水力压裂裂缝、修井操作等的各个阶段，探讨煤层气储层伤害的主要影响因素，建立煤层气储层伤害影响因素的分析模型意义重大。本项目对采集样品进行系统的矿物岩石分析和储层敏感性实验，根据实验结果，用数量化理论I 筛选煤层气储层特征影响含气量的主要因素，初步建立储层特征影响因素分析模型，应用已知实例对分析模型进行修正。. 研究认为引起煤层气储层污染的主要原因是钻井液侵入、注入液驱替、固相颗粒侵入、注入附加应力等。钻井液、注入液、固相颗粒侵入主要通过井筒内介质与井筒附近储层的压差，使井筒内介质向煤层深处侵入而造成储层污染。在污染带屏蔽的作用下，注入压力在井筒附近煤层形成附加应力，附加应力使煤层中的裂缝闭合，导致相应区域渗透率减小。据此分析获得一项发明专利“水平裸眼导流槽井和糖葫芦井煤层气开采方法”，极大地延缓由于排采生产过程中煤屑积累和煤层垮塌堵塞导流通道（井眼）的发生，进而提高单煤层气井的产量。高岭土一般以树枝状移动，伊利石呈絮状固定不动，伊利石可捕获高岭石堵塞通道，引起地层伤害。过平衡和欠平衡施工作业均会引起粘土颗粒的运移，在排采过程中，应通过降低生产率来避免过高的压降，消除微粒运移，使高岭石矿物稳定不移动。水敏矿物蒙脱石和复合层状伊利石-蒙脱石，浸没在水中时，显示明显的膨胀和收缩，可使煤储层内生裂隙闭合，生产过程中应避免使用水基钻井泥浆。当盐酸接触绿泥石粘土层，导致氢氧根离子的沉淀，阻塞内生裂隙，生产过程中应尽量少用酸化措施。结合实验结果，对比煤层气井测井曲线、排采曲线和IPR曲线，来指导煤层气井的生产。认为深浅电阻率分离不明显，可能受到污染；中子-密度相交幅度大，深浅电阻率分离不明显，煤层可能受到污染；中子-密度交汇幅度大，含气饱和度高，有良好的气测显示。IPR曲线上的数据点随机分散，表明储层受污染；排采曲线的明显异常波动，产气量的陡变可能由于钻井过程中的泥浆侵入或排采过程中储粘土矿物运移堵塞割理系统造成污染。储层特征模型表明煤层气产量与储层压力、储层渗透率、比表面积、等温吸附常数相关；通过分析排采制度对煤粉运移的影响，认为储层粘土矿物的含量、流体渗流速度、孔隙结构变形和割理闭合、气水两相流等到原因均可以导致煤粉对储层的伤害。项目所获认识为储层伤害难题的解决提供理论依据，拓展了煤层气储层伤害过程和规律的基本理论。