Экспериментальное исследование стрессовой чувствительности проницаемости угольных пород с учетом скорости падения порового давления

ZHU SUYANG ,  

ZENG XINYU ,  

ZHANG SHENG ,  

LIU WEI ,  

摘要

Глубинный угольный газ стал важным направлением для увеличения запасов и добычи природного газа в Китае. Практика показала, что существует определенная связь между скоростью извлечения глубинного угольного газа в районе Данин — Цзисиань и контролируемыми экономически извлекаемыми запасами газовых скважин, однако существующие зависимости чувствительности проницаемости угольных пород к напряжениям не могут эффективно отражать это явление, особенно не учитывают дифференцированную реакцию проницаемости на путь напряжений (скорость падения давления). Исследование направлено на изучение влияния пути напряжений на чувствительность проницаемости к напряжениям, особенно связи между скоростью падения порового давления и проницаемостью в процессе снижения давления. Путем моделирования изменения порового давления анализируются закономерности изменения проницаемости угольных пластов при различных условиях напряжений. В эксперименте использовался метод импульсов керна нетрадиционного пласта для измерения проницаемости, регулировалось среднее давление в верхней и нижней камерах стандартизированной установки, моделировались различные скорости падения порового давления (пути напряжений). Были протестированы 4 керна из 8-го угольного слоя шахты Баодэ на восточной окраине Бассейна Ордо, изучалась тенденция изменения проницаемости угольных пород при различных путях падения давления и их необратимость. Результаты показали, что при снижении порового давления проницаемость матрицы угольных пород экспоненциально убывает, при этом снижение сначала происходит быстро, затем замедляется; нормализационный анализ показал, что восстановление проницаемости при разгрузке происходит медленно и не достигает исходного значения, а падение на кривой разгрузки меньше, чем на кривой загрузки, что указывает на выраженный эффект гистерезиса. Анализ зависимости скорости падения давления и скорости изменения проницаемости для различных кернов показал, что проницаемость угольных пород по-разному реагирует на нагрузочные скорости, и в определённых пределах скорость падения давления напрямую влияет на чувствительность проницаемости к напряжениям. На основе полевых статистических закономерностей также подтверждена чувствительность проницаемости угольных пород к скорости падения порового давления.

关键词

глубинный угольный газ;проницаемость матрицы;стрессовая чувствительность;скорость падения давления;пластическая деформация

阅读全文