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第50卷第1期煤炭学报Vol.50No.1

2025年1月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYJan.2025

煤层气压裂水平井生产动态分析及其渗透率

协同演化机制

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郭建春，张涛，武玺，赵志红，李宗源，曾杰

(1.西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室,四川成都610500；2.中国石油华北油田分公司,河北任丘062552)

摘要：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

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越快，兰氏压力为2.6MPa时，1800d后吸附气主导生产。兰氏体积增加至15m/t，解吸附贡献

占比持续上升，吸附态甲烷在560d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50m，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0.03MPa−1，800d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。

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

中图分类号：TD37；TE311文献标志码：A文章编号：0253−9993(2025)01−0516−16

Productionanalysisandpermeabilityevolutionoffracturedhorizontal

wellsofcoalbedmethanereservoir

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GUOJianchun,ZHANGTao,WUXi,ZHAOZhihong,LIZongyuan,ZENGJie

(1.NationalKeyLaboratoryofOilandG