项目基于煤层气开发中储层伤害问题突出，贾敏效应是主要伤害原因的研究背景，聚焦煤储层贾敏效应形成的地质、工程条件与排采控制机理这一科学问题，以黔西土城区块煤层气开发工程数据为基础，利用自主设计的非稳态气水两相渗流装置为主要实验平台，结合气水相渗影响下的储层数值模拟，开展了两相驱替下煤储层启动压力梯度、相渗及应力敏感性，煤储层气水两相渗流规律，贾敏效应的排采表现与影响机理，贾敏效应的排采控制及缓解贾敏效应的排采制度优化等内容的研究。结果表明：由于气阻、液阻共存，且气、水粘度存在较大差异，贾敏指数（I=ΔPw/ΔPo）不适用于煤储层贾敏效应动态评价。含水饱和度、渗透率等对启动压力梯度、相渗曲线及应力敏感性的影响显著，可用来表征煤储层贾敏效应的强弱。水驱条件下，饱水煤样启动压力梯度最低；随着自由水饱和度降低，克氏渗透率0.044mD的煤样启动压力梯度由0.67MPa/cm增大至0.89MPa/cm；气驱条件下，含水饱和度对启动压力梯度的影响则表现出相反的趋势。煤储层渗透率越低，启动压力梯度越大；干燥煤样克氏渗透率由0.079mD降至0.044mD，水驱启动压力梯度由0.37MPa/cm增大至0.89MPa/cm。水驱条件下，饱水煤样具较高的初始水相渗透率，且表现出较强的应力敏感性；气驱条件下，饱水煤样的初始气相渗透率远低于干燥煤样，同样表现出较强的应力敏感性。煤层气井排采过程中，随着游离气增多、气泡变大，水相渗流的启动压力梯度增大，水相渗透率亦快速下降，贾敏效应逐渐增强；受此影响，压裂液难以排出导致压降漏斗扩展困难，是气井难以高产、稳产的重要原因。煤层气井见套压后持续憋压，气水产量大幅波动，非连续性排采均可产生严重的贾敏效应，导致“气锁”或“水锁”伤害。合层开发煤层气井上部产层暴露后，套压回升导致气体“反侵”入暴露产层，近井地带形成液相低渗区，将导致上部暴露产层产水、产气量快速下降。煤层气井排采应坚持“连续、缓慢、稳定”的原则，见套压前严格控制液面降幅以提高压裂液返排率，憋压阶段限定最高套压，保持气水产量的相对稳定。为了延长合层开发煤层气井的稳产时间，可在套压＞0.5MPa时主动暴露上部产层，并杜绝套压后期大幅回升。本研究揭示了煤储层贾敏效应的形成机理，提出了贾敏效应排采控制措施及优化的合层排采方案，为相似地质条件下煤层气开发工艺优化提供了理论依据。 2100433B

基于原位煤层气开发工程中煤储层伤害问题突出，煤储层贾敏效应是储层伤害重要原因的研究背景，聚焦煤储层贾敏效应形成地质、工程条件与排采控制机理这一科学问题，以沁水盆地南部煤层气田煤层气开发工程数据为基础，利用自主设计的非稳态两相驱替、稳态两相渗流装置为主要实验平台，结合煤储层气-水两相渗流数学建模与计算机数值模拟，开展煤储层贾敏效应的工程表现特征与生产影响、煤储层开发地质特征及煤层气开发工艺与贾敏效应的关系、煤层气开发过程气-水两相渗流规律、煤储层贾敏效应排采控制及缓解贾敏效应工艺优化等内容的研究，以期建立煤储层贾敏效应评价方法体系，揭示煤储层液-液、气-液不相混溶两相渗流贾敏效应形成及煤层气井排采控制机理，形成优化的原位煤层气开发施工工艺及排采作业制度，为提高煤层气井产能及资源采收率提供科学依据。

裂缝性储层国外研究现状

1968年，G.H. Murry将构造横剖面看作弯曲的“梁”，用几何方法导出了剖面曲率值与裂缝孔隙度之间的计算公式，对裂缝作了初步定量研究。1971年，他进行了关于构造主曲率和裂缝发育的关系的研究。1982年日本的Masanobu Oda引进裂隙张量来研究各向异性裂隙岩体的孔隙性指数。80年代初，美国的范.高尔夫─拉特才写成了关于裂缝油藏工程的专著，基本形成了裂缝型储层研究的理论和方法，但专著却不是针对裂缝本身的研究。

上世纪70年代，随着分形几何学概念的提出，国外学者逐渐把这一理论引入储层裂缝研究领域。 1980年P.L.Gong Dilland从理论上证明分形理论可用于碳酸盐岩地区裂缝的研究，并介绍了用分形理论建立裂缝分布的实际模型。随后Barton C.C. (1985)、Hirata(1989)、Thomas and Blin-lacroix(1989)、Velde B. and Duboes J (1990)、Main(1990)等人又把这一理论用于其他岩石裂缝的研究，并在断层几何形态的描述、裂缝数与裂缝长度、裂缝宽度和密度、裂缝平面分布的研究方面取得了较大进展。到1995年，Barton C.C.通过研究认为，当裂缝的分维D大于1.34，裂缝就能构成互相渗流的裂缝网络。

除了理论上的发展外，国外专家学者在储层裂缝的识别上也作出了突出的贡献。90年代后，国外在裂缝的测井识别、地震识别上取得了长足的进步。测井方面新方法和新设备主要体现在：电磁测向仪、CT扫描仪、微Lambda测井、环形声波测井、成像测井(FMI)、全井眼地层微电阻率成像(FMI)、DSI偶极横波成像仪和井下电视仪(BHTV)等，这些方法和设备能测量出储层裂缝的倾角、走向、宽度、长度、视孔隙度，以及裂缝的充填与开启程度，甚至能识别出微裂缝及亚微观裂缝。

裂缝性储层国内研究现状

国内对储层裂缝研究工作开展得较早，技术手段处于较先进的水平，具体表现在以下几个方面：

（1）定性分析和生产经验总结的预测裂缝方法

50年代后期开始，四川油气田的地质工作者根据构造形态特征和断层部位等构造组合特征，提出寻找裂缝的“一占一沿”（即布置油气井位置时要占褶皱构造的高点，沿褶皱的长轴，），“三占三沿”（占高点、沿长轴，占鞍部、沿扭曲，占鼻突、沿断裂），“三打三不打”（打凸不打凹，打拱不打弯，对断层打上盘不打下盘）等经验方法。这种方法主要是基于构造特征定性分析和生产经验总结的预测裂缝方法。

（2）利用测井手段和地震信息识别和预测裂缝

80年代以来，由于国际交流与合作加剧，国内大量引进了国外先进的仪器和设备。在引进国外先进技术与设备的同时，国内专家学者也在数据的处理上有所发展，如在分析处理地震S波分析资料上，国外提出了旋转方法(Ando,1983)、偏振法(Crampin,1985)、旋转相关法(Bowman,1987)和纵横比方法(Smith,1989)四种方法，而在国内也相应提出了四种方法，即最大似然法、最大特征向量法、波形算法和自适应慢S波法。

利用测井和地震手段来识别裂缝，准确地说不能叫预测裂缝。同时测井与地震识别裂缝费用也高，且存在多解性，很难对裂缝进行准确的定量预测。

（3）非线性理论方法检测和识别地下裂缝

和国外一样，非线性理论也主要应用分形理论、神经网络等技术方法对裂缝进行检测和识别，但总体来说也不成熟。如1992年赵阳升在研究煤岩体裂缝分布规律后指出，小尺寸岩体与大尺寸岩体裂缝数存在一种自相似性。1995年彭仕宓等利用分形理论对柴达木盆地南翼山E₃储层裂缝进行了预测，指出裂缝发育与构造及断层有着直接关系。

（4）据构造应力的分析研究预测裂缝

构造应力作用是裂缝形成的根本原因，根据对构造应力研究来预测裂缝的发育分布，应该是裂缝预测的主要方向。国内不少学者对此问题作过探索，但对于构造应力的求解方式、构造应力与裂缝的关系问题上，以及相关方法的适用性方面，也存在较大分歧或问题。

1982年和1988年，成都理工大学曾锦光教授先后提出了“应用构造面主曲率研究油气藏裂缝问题”和“用屈曲薄板模拟纵弯褶皱的力学模型”，建立了分析褶皱应力场的计算方法。随后在1994年他建立了断层古应力场解析计算方法，从而提出了断层裂缝系统分布的预测方法。这些工作，为用力学理论来解决裂缝预测问题提供了一个良好的开端。但由于其基础或理论依据过于理想化，所使用的解析计算方法在实际应用中存在的问题，实际使用效果不太理想。

上世纪80年代末90年代初，随着计算机技术的发展，构造应力的研究和数值模拟计算取得了重大进展，国内的殷有泉、陈子光、安欧、宋惠珍、黄润秋、胡明和秦启荣等人在这一领域里做了大量的工作，推动了相关学科的发展。

90年代末至今，越来越多的人开始从构造应力场的角度应用数值模拟方法研究裂缝的定量预测，但这些工作大都是针对单个构造进行，或是仅为储层渗流的目的来研究裂缝。而系统、全面地从理论角度研究应用构造应力场进行区域性裂缝预测却很少，所以，今后主要要在这一方面进行研究，进而摸索出一套进行区域性古构造应力场数值模拟的带规律性的理论与方法。

基于微地震监测技术，对綦煤1井区和合煤1井区煤层气储层压裂改造研究，取得以下成果: （1）研究区的成煤地质条件、地化特性、储层物性与含气性研究。总体而言，綦煤1井区和合煤1井区煤层气含气量随煤层埋深增大而增高。綦煤1井区地层封闭性好，各煤层之间相互封闭性强；合煤1井区构造较为复杂，裂缝较为发育，浅层气因断裂和裂缝系统沟通而有所损失。 （2）水力压裂规模对煤体结构和储层顶底板的影响。綦煤1-X1井和綦煤1-X2井水力压裂裂缝在M6-2至M8之间；合煤1井顶、底板的渗透性差、含水性弱，压裂时裂缝易顺层向北西向延伸。3口井的压裂裂缝均分布在煤系地层中，没有沟通含水层，压裂规模合理，压裂工艺较为成功。 （3）压裂裂缝展布特征和几何特征。綦煤1-X1井压裂裂缝缝长139米，方向北偏东45°，缝宽35米；綦煤1-X2井压裂裂缝缝长155米，方向北偏东40°，缝宽34米；合煤1井压裂裂缝缝长155米，方向北偏东135°，缝宽34米，裂缝平行于地层倾向。,基于微地震监测技术，对綦煤1井区和合煤1井区煤层气储层压裂改造研究，取得以下成果: （1）研究区的成煤地质条件、地化特性、储层物性与含气性研究。总体而言，綦煤1井区和合煤1井区煤层气含气量随煤层埋深增大而增高。綦煤1井区地层封闭性好，各煤层之间相互封闭性强；合煤1井区构造较为复杂，裂缝较为发育，浅层气因断裂和裂缝系统沟通而有所损失。 （2）水力压裂规模对煤体结构和储层顶底板的影响。綦煤1-X1井和綦煤1-X2井水力压裂裂缝在M6-2至M8之间；合煤1井顶、底板的渗透性差、含水性弱，压裂时裂缝易顺层向北西向延伸。3口井的压裂裂缝均分布在煤系地层中，没有沟通含水层，压裂规模合理，压裂工艺较为成功。 （3）压裂裂缝展布特征和几何特征。綦煤1-X1井压裂裂缝缝长139米，方向北偏东45°，缝宽35米；綦煤1-X2井压裂裂缝缝长155米，方向北偏东40°，缝宽34米；合煤1井压裂裂缝缝长155米，方向北偏东135°，缝宽34米，裂缝平行于地层倾向。