煤炭学报

作者：郭建春, 张涛, 武玺, 赵志红, 李宗源, 曾杰,

关键词：煤层气, 多尺度渗流, FVM-tEDFM, 嵌入式流量交换, 多重采出, 渗透率演化,

大规模压裂改变了煤层气低产、低效的开发现状，但煤层气压裂井生产动态不清晰、渗透率演化机制不明确，极大地限制了煤层气藏的高效开发。为此，考虑煤层吸附膨胀、裂缝压缩和非稳态蠕变条件下的总应变演化，结合立方定律建立渗透率模型，利用有限体积法(FVM)结合瞬态嵌入式离散裂缝模型(tEDFM)求解压力和渗透率场。依托嵌入式流量交换原理，建立吸附−游离多重采出计算框架，实现压后生产动态分析和产能计算。研究发现：煤层气压裂井生产动态包括初期高产、解吸上升、中期稳产、后期衰减和末期枯竭5个阶段。兰氏压力越大，吸附气上产越快，兰氏压力为2.6 MPa时，1 800 d后吸附气主导生产。兰氏体积增加至15 m3/t，解吸附贡献占比持续上升，吸附态甲烷在560 d后成为主要气源。水力裂缝越密集，泄压面积增大显著提升初期产能且衰减越晚。裂缝间距增大3倍，最高产气量减少48 %，裂缝半长增加50 m，初期产量增加近1倍。渗透率演化包括损失、恢复和增强3个阶段，裂缝压缩系数为0.03 MPa−1，800 d内损失率高达76 %。尽管裂缝闭合造成渗透率损失，当甲烷解吸并采出，膨胀应变减小，使得渗透率进入恢复阶段。压裂规模增大，渗透率恢复越快且程度更高，促进煤层气长效采出。当解吸附应变大于0.06，渗透率在生产后期可恢复并增强至初期的1.2倍。煤层黏弹性模量越低，蠕变造成的渗透率损伤越明显。

来源：2025年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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