考虑基质收缩效应的煤层气应力场-渗流场耦合作用分析

在煤层气的初级生产过程中，为了获取较高的生产率，需要降低储层压力，储层压力下降对于煤层气的渗透率具有两个相反的效应：（1）储层压力下降，有效应力增加，煤层裂隙压缩闭合，渗透率降低；（2）煤层气解吸，煤基质收缩，煤层气流动路径张开，渗透率升高。shi和durucan、palmer-mansoori以及gray等都建立了包含了基质收缩效应以及有效应力的影响的渗透率模型，其模型都基于以下两个关键假设：煤岩体处于单轴应变状态以及竖向应力恒定。为了检验上述两个假设的合理性，建立了一个考虑基质收缩效应以及渗流场-应力场耦合作用下的煤层气流动模型，对煤层气初级生产过程中渗透率的变化进行了耦合分析。分析结果表明：单轴应变的假设具有合理性，而竖向应力是随指向生产井的应变梯度的变化而变化的，其对于渗透率的变化具有重要影响，因此，竖向应力恒定的假设可能导致渗透率预测出现误差；上述渗透率模型都可能低估煤层气初级生产过程中渗透率的变化。