水力压裂技术对注气开采的影响效果研究

张亮亮

(山西蓝焰煤层气集团有限责任公司，山西 晋城 048200)

引 言

在煤层气开采过程中，渗透率不仅关系到注气增采的效率，而且也作为提高产能的可控制变量。对于致密或者完整性较高的储层，其渗透率极低，则注气增采的效率会大打折扣，水力压裂技术在改造低渗储层以及促进煤层气开采中具有重大意义。通过对储层进行水力压裂改造，其内部会发育大量的孔洞裂隙，容易形成大规模的裂隙网格结构，自身的比表面积增大。有研究表明[1]，水力压裂后储层内部裂隙开度对渗透率的影响效果显著，基于此，本文建立双孔双渗透的数值计算模型，从而系统地研究了水力压裂技术对注气开采煤层的影响效果。

1 裂隙结构各向异性渗透率的计算

在储层内部的空间结构中，认为各向异性渗透率可等效为X、Y、Z3个方向上的渗透率不同，由此认为储层的渗透率为3个方向上渗透率的累积，将各个方向上裂隙等效为平行的板状结构，如图1所示。

图1 各个方向上储层裂隙板状结构示意图

基于裂隙板状结构[2]，认为在每个方向上的储层渗透率由垂直于该方向裂隙的间距和开度决定，由此可得公式(1)：

(1)

式中：ax、ay和az分别为在X、Y和Z方向上裂隙的开度，mm；bx、by和bz分别为在X、Y和Z方向上裂隙的间距，mm。

有专家学者[3]指出，裂隙受到的有效正应力决定了其当前的开度，而且有效正应力和裂隙开度表现为指数关系，如图2所示，则在有效正应力作用下裂隙开度的变化量可通过公式(2)计算。……