煤层气井井斜角对隔水层界面胶结强度影响试验

为了控制煤层气井开采过程中的水窜问题,采用自主设计的试验装置对沁水盆地晋城地区煤层气样品进行模拟试验,获得了井斜角分别为0°、30°、60°、90°条件下隔水层界面胶结强度试验数据,分析了井斜角对隔水层界面胶结强度的影响机理。结果表明:隔水层界面胶结强度随井斜角的增大而降低,原因是随着井斜角增大,井壁的泥饼环上部依次变薄,下部依次变厚,井斜角到90°时达到最厚,且随着泥饼的变厚,泥饼成分中黏土矿物的成分逐渐减少,钻屑和重晶石的含量逐渐增多。分析还认为,影响隔水层界面胶结强度主要因素有黏聚力、泥饼的含水率、颗粒密实程度、颗粒结构和矿物成分。因此,煤层气井型对隔水层界面胶结强度的影响较大,即若采用水平井开采煤层气,可能水窜问题更突出。

煤层气井内隔水层界面水窜通道形成演化过程

对煤层气井除了贯穿隔水层的压裂缝、天然构造通道和采动裂隙贯通这3条水窜通道之外,隔水层界面会否是另一条水窜通道进行研究.基于自主构建的隔水层界面水窜试验装置,对7种压差(0.2,0.3,0.5,0.8,1.0,1.3,1.5 MPa)和3种泥饼厚度(0.1,0.3,0.5mm)条件下隔水层界面水窜进行了试验研究,认为隔水层界面水窜形成演化过程可划分为3个阶段,即ξ<1.00时水窜处于渗透阶段,1.00<ξ<1.12时水窜处于溶蚀阶段,ξ>1.12时水窜处于致突阶段.研究结果表明:随着压差增大,隔水层界面水窜时间和通道形成时间均越短,而当流量达到最大值后会迅速减小,减至最小值后又会略有升高,最后趋于平稳,且平缓段的流量与压差成正比关系,这与隔水层界面当量渗透率变化规律是一致的;隔水层界面水窜时间与泥饼厚度呈非线性关系,且随着泥饼厚度增加,隔水层界面水窜通道的形成时间缩短,而隔水层界面当量渗透率的最小值和变化范围均呈对数式增长.