本文摘要：摘 要：在本次研究中，我們針對煤層滲透性以及水力壓裂裂縫的內(nèi)容進行拓展分析，能夠從理想煤儲層地應力的因素，地應力對滲透率的影響規(guī)律，以及相應的控制措施，并對煤儲層滲透性的影響因素進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在影響地應力狀態(tài)的因素中構(gòu)造作用，煤層類型，
摘 要：在本次研究中，我們針對煤層滲透性以及水力壓裂裂縫的內(nèi)容進行拓展分析，能夠從理想煤儲層地應力的因素，地應力對滲透率的影響規(guī)律，以及相應的控制措施，并對煤儲層滲透性的影響因素進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在影響地應力狀態(tài)的因素中構(gòu)造作用，煤層類型，埋藏深度是重要的因素。
關(guān)鍵詞：地應力;煤層;滲透性;控制機理
1 影響煤儲層地應力狀態(tài)的因素
需要從地應力影響成因上對地應力進行劃分，包括變異、構(gòu)造以及附加應力等分析。這些地應力是與地球作用力的共同結(jié)果。應力解除，鉆孔通絡(luò)，單孔全地應力檢測等多種方法，當前針對地應力的研究集中于煤層氣地面以及煤炭開采中，常采用的測量方法主要是應力接觸以及水壓致裂等方法。其中見效最快的是水壓裂法，利用了垂直狀況最小和最大水平主應力會隨鉆孔的深度呈現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)，通過上覆巖層質(zhì)量能夠進一步計算垂直上應力值，國外研究學者針對煤場特定參數(shù)包括最大以及最小水平方向上的應力值，而垂直主應力以及多個應力方向，煤層氣地應力影響狀態(tài)中包括埋深，煤巖，順序構(gòu)造等因素。
首先在構(gòu)造作用上，構(gòu)造不僅能影響煤巖滲透性，連續(xù)性，同時還會影響現(xiàn)代應力場的分布情況，現(xiàn)代構(gòu)造運動能夠直接決定應力場，相互擠壓之后進行壓力收集是以水平為主，垂直應力低，對于背離地殼剩余拉伸則表現(xiàn)為垂直方向的主應力高，而水平方向主應力低，斷層能夠通過改變力場介質(zhì)，會對方向大小產(chǎn)生一定影響[2]。
我們結(jié)合滇東老廠礦區(qū)的構(gòu)造可以發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)地應力會受到構(gòu)造作用的控制，具體來看我們將該地區(qū)的滲透率與水平主應力以及垂直主應力進行擬合，分析地應力對滲透率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，滲透率隨最大或最小水平主應力增加而減小，當最小水平主應力高于20MPa，最大水平主應力高于30MPa時，其滲透率低于0.1X10-3md。然而，控制煤儲層滲透性分布是取決于構(gòu)造與現(xiàn)代應力的配置關(guān)系，構(gòu)造作用對于地應力非均質(zhì)性分布是十分重要的。從埋藏深度上來看，該區(qū)域的煤層在最大，最小水平地應力以及垂直主應力上，隨著埋藏深度增加而呈現(xiàn)地應力增加，最大，最小水平主應力呈現(xiàn)西南到東北方向遞減，隨著埋深的增加會相應增加，說明地應力與埋深具有一定聯(lián)系。
最大水平主應力會隨埋藏的增加而不斷增加，應力值增加最快，說明斜率最高，其次為垂直主應力。煤儲存壓力與埋藏深度的斜率較小，我們可以利用儲層壓力和埋藏深度，增加其儲層壓力最小且最大水平主應力，最大，最小水平主應力和垂直主應力會隨深度變化而發(fā)生變化。當埋藏深度較小時，最小水平主應力會高于垂直主應力，當其達到一定的臨界值時，垂直主應力等于最小水平主應力，當大于臨界值時垂直主地應力將高于最小的水平主應力。
從煤巖類型上來看，煤巖的力學參數(shù)是與其應用大小具有一定關(guān)聯(lián)的，主要是由于巖石彈性模量高，結(jié)構(gòu)完整，在一定條件下才能夠累積煤層應力，由于受到煤變質(zhì)程度，煤巖纖維成份的差異，這樣會使煤巖與圍巖力學性質(zhì)產(chǎn)生較大差異，導致不同類型的煤巖累積，地應力值不同，不同煤巖類型，由于巖石性質(zhì)的差異，導致地應力方向不同。同時，不同煤巖類型也會受到構(gòu)造影響，非均質(zhì)性能夠?qū)笃诟脑飚a(chǎn)生影響。
2 地應力滲透性分析
當前我們從地應力對于煤層滲透率的影響因素上來看，主要為以下三點：現(xiàn)代地應力的特征對于滲透率的影響，模擬有效應力，數(shù)值模擬不同應力對于煤儲層滲透率產(chǎn)生的影響。我們主要從現(xiàn)代地應力場對于煤層滲透率產(chǎn)生的影響上來看，研究學者針對滇東老廠礦區(qū)的煤層以及現(xiàn)代構(gòu)造應力場的關(guān)系進行分析，預測了該礦區(qū)中南部高滲透率煤儲存的位置[3]。此外，研究學者還建立最小水平主應力以及滲透率的模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其滲透率隨主應力增加而減小，利用統(tǒng)計學軟件分析煤層氣滲透率。利用統(tǒng)計學分析了煤層氣井中滲透率比水平的主應力、垂直主應力之間的關(guān)系。分析了在煤儲層滲透性和壓裂中的重要性，進一步也說明了地應力場能夠直接影響該區(qū)域煤儲層滲透性的分布。通過對滲透率與水平主應力，垂直主應力進行模擬計算，我們發(fā)現(xiàn)滲透率是與水平主應力具有指數(shù)關(guān)系的，隨最大最小水平主應力增加相應減小[4-5]。
3 地應力對滲透率的控制機理分析
現(xiàn)代應力場對于滲透率的控制與構(gòu)造應力場不同，主要存在以下三點[3]：現(xiàn)代應力場的活動會超過其破裂強度，進而形成新的構(gòu)造裂縫，同時會從一定程度上提升煤儲存的滲透率，較強的現(xiàn)代構(gòu)造應力場會對煤巖產(chǎn)生較大破壞性，也會降低煤儲層滲透率。其次，已經(jīng)發(fā)育的裂縫，其開閉狀態(tài)會受到現(xiàn)代應力場大小以及方向的影響�？傊芽p的驅(qū)動以及開啟度對于煤儲層滲透性會產(chǎn)生影響，當前地應力場對滲透性的影響是基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變形進而改變滲透性等。
4 小結(jié)
在本次研究中，我們針對滇東老廠礦區(qū)地應力對于煤儲存滲透性的影響進行分析，并且提出了有關(guān)的控制機理。
參考文獻：
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作者簡介：滿春華(1990-)，男，云南大理人，本科，學士，初級工程師，研究方向：煤層氣勘探開發(fā)。
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