[发明专利]煤岩割理压缩系数测定方法及装置

说明书

本申请实施例提供了一种煤岩割理压缩系数测定方法及装置，该方法包括：确定煤岩岩样在初始有效围压状态下的孔隙度，并确定所述煤岩岩样的弹性模量、泊松比、及在不同有效围压下的渗透率无量纲比值；根据所述孔隙度、所述弹性模量、所述泊松比及所述渗透率无量纲比值构建所述煤岩岩样的煤岩割理压缩系数模型；根据所述煤岩割理压缩系数模型确定所述煤岩岩样在不同有效围压下的煤岩割理压缩系数。本申请实施例可获得更为准确的煤岩割理压缩系数。

技术领域

本申请涉及煤层气开发中煤岩实验分析技术领域，尤其是涉及一种煤岩割理压缩系数测定方法及装置。

背景技术

层气作为新兴的非常规清洁能源，兼具经济价值和社会价值，是我国能源结构的重要组成部分。煤层即是生烃层也是储集层，通过地面排水的方式将煤层压力降至临界解吸压力后甲烷开始解吸，甲烷扩散至割理系统(面割理、端割理)后以渗流的方式运移至井筒，煤岩割理压缩系数是影响煤岩应力敏感性的重要因素，准确测定割理压缩系数在测定煤层气井产气潜能、科学制定排采制度、合理编制煤层气开发方案等方面都有重要的应用价值。

目前，对于煤岩割理压缩系数的测定，主要按照《岩石孔隙体积压缩系数测定方法》(SY/T 5815-2016)测定煤岩割理压缩系数，但存在以下问题：1、行标中的实验方法是基于压缩系数定义设计的，实验测定的压缩系数是煤岩压缩系数而非割理压缩系数，实验结果大于真实割理压缩系数。2、行标中采用已知矿化度的盐水作为渗流介质，煤岩中含有的黏土等水敏矿物遇水后会发生不同程度的化学反应，孔喉堵塞后影响介质流动，降低测量精度。3、由于缺少保温线圈和温度控制模块，实验时无法模拟温度对压缩系数的影响。4、实验设计方案没有统筹优化实验资源，考虑到煤岩钻柱成功率低而且测定时间长，实验无法同时测定割理压缩系数和渗透率，造成实验资源的浪费。此外，目前也有基于煤岩火柴棍模型推导出割理压缩系数测定方法，但是该方法忽略了煤岩基质体积弹性变形对渗透率的影响，导致实验结果不够准确。

综上所述，目前亟需可准确测定煤岩割理压缩系数的技术方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种煤岩割理压缩系数测定方法及装置，以提高煤岩割理压缩系数测定的准确性。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种煤岩割理压缩系数测定方法，包括：

确定煤岩岩样在初始有效围压状态下的孔隙度，并确定所述煤岩岩样的弹性模量、泊松比、及在不同有效围压下的渗透率无量纲比值；

根据所述孔隙度、所述弹性模量、所述泊松比及所述渗透率无量纲比值构建所述煤岩岩样的煤岩割理压缩系数模型；

根据所述煤岩割理压缩系数模型确定所述煤岩岩样在不同有效围压下的煤岩割理压缩系数。

本申请实施例的煤岩割理压缩系数测定方法中，所述确定煤岩岩样在初始有效围压状态下的孔隙度，包括：

根据公式确定煤岩岩样在初始有效围压状态下的孔隙度；

其中，Φ₀为煤岩岩样在初始有效围压状态下的孔隙度；P₁为基准室初始绝对压力；P₂为气体重新平衡后的绝对压力；P_a为煤岩岩样的初始绝对大气压力；Z₁为P₁与实验温度下的气体偏差因子；Z₂为P₂与实验温度下的气体偏差因子；Z_a为P_a与实验温度下的气体偏差因子；L为煤岩岩样平均长度；D_c为煤岩岩样平均直径；V_r为基准室体积；V_v为阀门驱替体积；V_d为系统死体积。

本申请实施例的煤岩割理压缩系数测定方法中，所述基准室体积、所述阀门驱替体积和所述系统死体积通过以下公式确定：