CN110175435B - 一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法 - Google Patents

一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法 Download PDF

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CN110175435B CN201910640607.9A CN201910640607A CN110175435B CN 110175435 B CN110175435 B CN 110175435B CN 201910640607 A CN201910640607 A CN 201910640607A CN 110175435 B CN110175435 B CN 110175435B
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Abstract

本发明涉及一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括直角坐标系数据分析，双对数坐标系数据分析及数据校核等三个步骤。本发明较传统方法有利于精确掌握煤层卸压开采瓦斯运移特征及时空关系，并采取合适的瓦斯抽采参数从而提高钻孔瓦斯抽采效果，也为现场科学施工提供可靠依据，具有重要的理论和实际意义。

Description

一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法
技术领域
本发明属于煤系地层瓦斯抽放领域，具体涉及一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法。
背景技术
我国煤层渗透率低，抽采效果差，煤与瓦斯突出等是目前存在的关注问题，采用保护层卸压开采及瓦斯抽采技术可以有效地防治煤与瓦斯突出等动力灾害问题，保护层开采过程中，实测应力路径及围岩的裂隙场演化和分布特征复杂多变，进而导致储层内瓦斯渗流特征发生改变，使得重复采动作用下瓦斯运移规律和富集区域难以掌握，影响工作面及抽采钻孔的精确合理布置。钻孔瓦斯压力恢复曲线可以很好的体现煤层瓦斯渗流特征及其运移规律，根据钻孔瓦斯压力恢复曲线来研究煤层开采过程中不同损伤结构煤体变形后的渗流特征及其应力敏感性，有利于掌握煤层卸压开采瓦斯运移特征及时空关系，指导工作面及抽采钻孔布置并采取合适的瓦斯抽采参数从而提高钻孔瓦斯抽采效果。但是，在目前研究中，煤储层瓦斯压力动态变化趋势可分为早、中、晚三个阶段。在测量瓦斯压力过程中，较为熟悉的瓦斯压力随着时间的推移其变化趋势为：龚帕兹曲线yt＝e(k+abt)和逻辑斯谛曲线yt＝1/(k+abt)两种曲线情况，在利用瓦斯压力恢复曲线法对其钻孔瓦斯压力的动态变化分析中，存在流动阶段难以准确划分的问题。因此，有必要研究一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括以下步骤：
S1，，根据实测数据绘制直角坐标系下做出压力恢复值随时间变化的恢复曲线，根据是否通过坐标原点，判断是否存在时间误差，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴；
S2，双对数坐标系数据分析，根据实测数据绘制双对数坐标系下压力随时间的变化曲线，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，首先以与坐标系与X轴呈45°夹角的直线方向为倾角判断基准线并以此判断蓄流段结束时间，在判断过程中按雷米典型曲线进行数据统计，并从第一个偏离倾角判断基准线数据点为起始点开式计算，沿X轴坐标上经过1—1.5个对数周期以后的数据点为早期段结束时间；然后以早期段结束时间对应的数据点为起始点，然后以与X轴呈平行分布的直线方向为水平判断基准线并以此判断径向流段结束时间，其中以沿水平判断基准线方向分布的数据中第一个偏离水平判断基准线的数据点作为径向流结束点为中期段结束时间；最后以径向流结束点数据为起始数据，沿X轴持续对各数据点观测，并直至各数据点呈现水平直线状态分布，则压力恢复到达恒压边界，进入稳定流动阶段，且呈现水平直线状态分布的；
S3，数据校核，首先分别设定径向流直线段斜率函数和煤层渗透率函数，然后绘制p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线，并将S2步骤中的确定的径向流段出现的时间节点带入到径向流直线段斜率函数可求出径向流直线段斜率，然后绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，结合S2步骤中的径向流段起始点数值，直接拟合中期直线段并求其斜率，然后将计算得到的斜率带入到煤层渗透率函数中，即可计算得到煤层渗透率；最后将计算得到的煤层渗透率与实际现场测绘到的渗透率进行校准验证，且当计算得到的煤层渗透率与现场测绘到的渗透率一致时，则证明判断结果准确。
进一步的，所述S2步骤中，蓄流段包括纯储集效应段和过渡段两部分。
进一步的，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，压力值变化只与距离钻孔的距离有关，与测压时间无关。
进一步的，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，在坐标系中绘制的p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线和拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线都呈现水平直线状态分布。
进一步的，所述的所述S3步骤中，
定径向流直线段斜率函数为：
Figure BDA0002131723880000031
煤层渗透率函数为：
Figure BDA0002131723880000032
其物理量的含义和单位如下:
q——钻孔日平均流量(产量)，m3/d；
Psc——标准状况压力，0.1MPa；
Tsc——标准状况温度，273.15K；
k——储层的渗透率，mD；
μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；
r——钻孔的半径，m；
h——煤层有效厚度，m；
Cg——气体等温压缩系数，MPa-1；
Z——气体的偏差系数，无因次；
T——气层温度，K；
tP——生产时间，h；
pi——储层原始压力，MPa。
本发明较传统方法具有以下优势：
1、本发明一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于是在现代试井分析技术经典方法的基础之上，利用双对数压力导数图版拟合法分析压力恢复过程，准确划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法；
2、本发明一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，结合特征曲线与压力图版导数曲线，将流动过程划分为瓦斯蓄流段、过渡段、径向流段和稳流段等四个阶段，压力导数曲线都呈四段式变化，表现出了明显的压力恢复特性，蓄流段压力导数曲线的斜率大致为1，显示出了储集效应的特征。过渡段出现典型驼峰现象，说明存在表皮效应，煤样两端夹持器上下压头接触的煤样煤体结构出现不同程度的变化。中期段出现变缓或平行段，显示出了径向流特征。末期段出现了不同程度的上翘，表现出了边界反应的特征；
3、本发明一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，有利于掌握煤层卸压开采瓦斯运移特征及时空关系，并采取合适的瓦斯抽采参数从而提高钻孔瓦斯抽采效果，也为现场科学施工提供可靠依据，具有重要的理论和实际意义。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为ψ(p)2与时间t关系曲线；
图3为双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线；
图4为双对数压力导数特征曲线；
图5为径向流直线段斜率曲线。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括以下步骤：
S1，直角坐标系数据分析，根据实测数据绘制直角坐标系下做出压力恢复值随时间变化的恢复曲线，根据是否通过坐标原点，判断是否存在时间误差，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴；
S2，双对数坐标系数据分析，根据实测数据绘制双对数坐标系下压力随时间的变化曲线，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，首先以与坐标系与X轴呈45°夹角的直线方向为倾角判断基准线并以此判断蓄流段结束时间，在判断过程中按雷米典型曲线进行数据统计，并从第一个偏离倾角判断基准线数据点为起始点开式计算，沿X轴坐标上经过1个对数周期以后的数据点为早期段结束时间；然后以早期段结束时间对应的数据点为起始点，然后以与X轴呈平行分布的直线方向为水平判断基准线并以此判断径向流段结束时间，其中以沿水平判断基准线方向分布的数据中第一个偏离水平判断基准线的数据点作为径向流结束点为中期段结束时间；最后以径向流结束点数据为起始数据，沿X轴持续对各数据点观测，并直至各数据点呈现水平直线状态分布，则压力恢复到达恒压边界，进入稳定流动阶段，且呈现水平直线状态分布的；
S3，数据校核，首先分别设定径向流直线段斜率函数和煤层渗透率函数，然后绘制p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线，并将S2步骤中的确定的径向流段出现的时间节点带入到径向流直线段斜率函数可求出径向流直线段斜率，然后绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，结合S2步骤中的径向流段起始点数值，直接拟合中期直线段并求其斜率，然后将计算得到的斜率带入到煤层渗透率函数中，即可计算得到煤层渗透率；最后将计算得到的煤层渗透率与实际现场测绘到的渗透率进行校准验证，且当计算得到的煤层渗透率与现场测绘到的渗透率一致时，则证明判断结果准确。
本实施例中，所述S2步骤中，蓄流段包括纯储集效应段和过渡段两部分。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，压力值变化只与距离钻孔的距离有关，与测压时间无关。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，在坐标系中绘制的p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线和拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线都呈现水平直线状态分布。
本实施例中，所述的所述S3步骤中，
定径向流直线段斜率函数为：
Figure BDA0002131723880000061
煤层渗透率函数为：
Figure BDA0002131723880000062
其物理量的含义和单位如下:
q——钻孔日平均流量(产量)，m3/d；
Psc——标准状况压力，0.1MPa；
Tsc——标准状况温度，273.15K；
k——储层的渗透率，mD；
μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；
r——钻孔的半径，m；
h——煤层有效厚度，m；
Cg——气体等温压缩系数，MPa-1；
Z——气体的偏差系数，无因次；
T——气层温度，K；
tP——生产时间，h；
pi——储层原始压力，MPa。
实施例2
如图1所示，一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括以下步骤：
S1，直角坐标系数据分析，根据实测数据绘制直角坐标系下做出压力恢复值随时间变化的恢复曲线，根据是否通过坐标原点，判断是否存在时间误差，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴；
S2，双对数坐标系数据分析，根据实测数据绘制双对数坐标系下压力随时间的变化曲线，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，首先以与坐标系与X轴呈45°夹角的直线方向为倾角判断基准线并以此判断蓄流段结束时间，在判断过程中按雷米典型曲线进行数据统计，并从第一个偏离倾角判断基准线数据点为起始点开式计算，沿X轴坐标上经过1.5个对数周期以后的数据点为早期段结束时间；然后以早期段结束时间对应的数据点为起始点，然后以与X轴呈平行分布的直线方向为水平判断基准线并以此判断径向流段结束时间，其中以沿水平判断基准线方向分布的数据中第一个偏离水平判断基准线的数据点作为径向流结束点为中期段结束时间；最后以径向流结束点数据为起始数据，沿X轴持续对各数据点观测，并直至各数据点呈现水平直线状态分布，则压力恢复到达恒压边界，进入稳定流动阶段，且呈现水平直线状态分布的；
S3，数据校核，首先分别设定径向流直线段斜率函数和煤层渗透率函数，然后绘制p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线，并将S2步骤中的确定的径向流段出现的时间节点带入到径向流直线段斜率函数可求出径向流直线段斜率，然后绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，结合S2步骤中的径向流段起始点数值，直接拟合中期直线段并求其斜率，然后将计算得到的斜率带入到煤层渗透率函数中，即可计算得到煤层渗透率；最后将计算得到的煤层渗透率与实际现场测绘到的渗透率进行校准验证，且当计算得到的煤层渗透率与现场测绘到的渗透率一致时，则证明判断结果准确。
本实施例中，所述S2步骤中，蓄流段包括纯储集效应段和过渡段两部分。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，压力值变化只与距离钻孔的距离有关，与测压时间无关。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，在坐标系中绘制的p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线和拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线都呈现水平直线状态分布。
本实施例中，所述的所述S3步骤中，
定径向流直线段斜率函数为：
Figure BDA0002131723880000081
煤层渗透率函数为：
Figure BDA0002131723880000082
其物理量的含义和单位如下:
q——钻孔日平均流量(产量)，m3/d；
Psc——标准状况压力，0.1MPa；
Tsc——标准状况温度，273.15K；
k——储层的渗透率，mD；
μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；
r——钻孔的半径，m；
h——煤层有效厚度，m；
Cg——气体等温压缩系数，MPa-1；
Z——气体的偏差系数，无因次；
T——气层温度，K；
tP——生产时间，h；
pi——储层原始压力，MPa。
实施例3
如图1所示，设定已知瓦斯气体动力粘度μ＝0.011mPa.s，煤柱有效厚度h＝0.1m，偏差因子Z＝0.98，温度T＝303K。
一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括以下步骤：
S1，直角坐标系数据分析，根据实测数据绘制直角坐标系下做出压力恢复值随时间变化的恢复曲线，根据是否通过坐标原点，判断是否存在时间误差，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，其中测定参数为：轴压5MPa、围压5MPa、气压1MPa下瓦斯压力恢复、累计瓦斯排放时间T，即排气到下次关孔的时间T＝1h，瓦斯平均日排放量为0.22m3/d，并绘制压力恢复特征曲线，且压力恢复特征曲线包括ψ(p)2与时间t关系曲线和双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线，其中ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，用于纠正时间误差；
S2，双对数坐标系数据分析，根据实测数据绘制双对数坐标系下压力随时间的变化曲线，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，首先以与坐标系与X轴呈45°夹角的直线方向为倾角判断基准线并以此判断蓄流段结束时间，其中，ψ(p)2与时间t关系曲线中压力恢复诊断曲线易看出代表蓄流段的直线通过原点；双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线中蓄流段经过45°特征线，说明不存在时间误差，则不需要进行时间误差修正；
在判断过程中按雷米典型曲线进行数据统计，并从第一个偏离倾角判断基准线数据点为起始点开式计算，其中通过双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线压力变化诊断曲线出现“45°特征线”，从诊断曲线中可以看出偏离“45°线”的起始位置大约为t1＝1h，此点为储集效应结束时间；然后沿X轴坐标上经过1个对数周期以后的数据点为早期段结束时间，然后综合运用双对数压力导数特征曲线即可识别出径向流动段，并绘制双对数压力导数特征曲线；
最后以早期段结束时间对应的数据点为起始点，然后以与X轴呈平行分布的直线方向为水平判断基准线并以此判断径向流段结束时间，其中以沿水平判断基准线方向分布的数据中第一个偏离水平判断基准线的数据点作为径向流结束点为中期段结束时间；最后以径向流结束点数据为起始数据，沿X轴持续对各数据点观测，并直至各数据点呈现水平直线状态分布，则压力恢复到达恒压边界，进入稳定流动阶段，且呈现水平直线状态分布的，其压力导数曲线中变缓或变平的点即为径向流段起始点，结合ψ(p)2与时间t关系曲线中对蓄流段和边界反应段的识别，即可判断钻孔瓦斯压力恢复曲线中期段出现在第2.6h，结束于第4.4h；
S3，数据校核，首先分别设定径向流直线段斜率函数和煤层渗透率函数，然后绘制p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线，并将S2步骤中的确定的径向流段出现的时间节点带入到径向流直线段斜率函数可求出径向流直线段斜率，然后绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，结合S2步骤中的径向流段起始点数值，直接拟合中期直线段并求其斜率，然后将计算得到的斜率带入到煤层渗透率函数中，即可计算得到煤层渗透率；最后将计算得到的煤层渗透率与实际现场测绘到的渗透率进行校准验证，且当计算得到的煤层渗透率与现场测绘到的渗透率一致时，则证明判断结果准确。
其具体计算过程为：
首先，根据S2步骤所确定的径向流段出现的时间节点，由定径向流直线段斜率函数
Figure BDA0002131723880000111
绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线即可求出径向流直线段斜率，并绘制径向流直线段斜率直线；
然后，结合S2步骤求得的径向流段起始点，直接拟合中期直线段，求其斜率。通过拟合方程可求出斜率m＝-0.9219，带入公式求得煤层渗透率为
Figure BDA0002131723880000112
其物理量的含义和单位如下:
q——钻孔日平均流量(产量)，m3/d；
Psc——标准状况压力，0.1MPa；
Tsc——标准状况温度，273.15K；
k——储层的渗透率，mD；
μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；
r——钻孔的半径，m；
h——煤层有效厚度，m；
Cg——气体等温压缩系数，MPa-1；
Z——气体的偏差系数，无因次；
T——气层温度，K；
tP——生产时间，h；
pi——储层原始压力，MPa。
最后，结合实测这种情况下渗透率为K’＝0.0056mD，计算结果与实测结果误差为8.93％，这样的误差是可以接受的，且计算所得渗透率走势与实验走势是一致的，由此说明径向流区段的取值是合理的，进而说明利用压力恢复特征曲线进行阶段划分是可行的。
本实施例中，所述S2步骤中，蓄流段包括纯储集效应段和过渡段两部分。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，压力值变化只与距离钻孔的距离有关，与测压时间无关。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，在坐标系中绘制的p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线和拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线都呈现水平直线状态分布。
实施例4
如图1所示，设定已知瓦斯气体动力粘度μ＝0.011mPa.s，煤柱有效厚度h＝0.1m，偏差因子Z＝0.98，温度T＝303K。
一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括以下步骤：
S1，直角坐标系数据分析，根据实测数据绘制直角坐标系下做出压力恢复值随时间变化的恢复曲线，根据是否通过坐标原点，判断是否存在时间误差，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，其中测定参数为：轴压7MPa、围压5MPa、气压1MPa下压力恢复、累计瓦斯排放时间T，即排气到下次关孔的时间T＝1h，瓦斯平均日排放量为0.27m3/，并绘制压力恢复特征曲线，且压力恢复特征曲线包括ψ(p)2与时间t关系曲线和双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线，其中ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，用于纠正时间误差；
S2，双对数坐标系数据分析，根据实测数据绘制双对数坐标系下压力随时间的变化曲线，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，首先以与坐标系与X轴呈45°夹角的直线方向为倾角判断基准线并以此判断蓄流段结束时间，其中，ψ(p)2与时间t关系曲线中压力恢复诊断曲线易看出代表蓄流段的直线通过原点；双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线中蓄流段经过45°特征线，说明不存在时间误差，则不需要进行时间误差修正；
在判断过程中按雷米典型曲线进行数据统计，并从第一个偏离倾角判断基准线数据点为起始点开式计算，其中通过双对数坐标系下拟压力ψ(p)2与时间t关系曲线压力变化诊断曲线出现“45°特征线”，从诊断曲线中可以看出偏离“45°线”的起始位置大约为t1＝1.5h，此点为储集效应结束时间；然后沿X轴坐标上经过1.5个对数周期以后的数据点为早期段结束时间，然后综合运用双对数压力导数特征曲线即可识别出径向流动段，并绘制双对数压力导数特征曲线；
最后以早期段结束时间对应的数据点为起始点，然后以与X轴呈平行分布的直线方向为水平判断基准线并以此判断径向流段结束时间，其中以沿水平判断基准线方向分布的数据中第一个偏离水平判断基准线的数据点作为径向流结束点为中期段结束时间；最后以径向流结束点数据为起始数据，沿X轴持续对各数据点观测，并直至各数据点呈现水平直线状态分布，则压力恢复到达恒压边界，进入稳定流动阶段，且呈现水平直线状态分布的，其压力导数曲线中变缓或变平的点即为径向流段起始点，结合ψ(p)2与时间t关系曲线中对蓄流段和边界反应段的识别，即可判断钻孔瓦斯压力恢复曲线中期段出现在第2.6h，结束于第4.4h；
S3，数据校核，首先分别设定径向流直线段斜率函数和煤层渗透率函数，然后绘制p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线，并将S2步骤中的确定的径向流段出现的时间节点带入到径向流直线段斜率函数可求出径向流直线段斜率，然后绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，结合S2步骤中的径向流段起始点数值，直接拟合中期直线段并求其斜率，然后将计算得到的斜率带入到煤层渗透率函数中，即可计算得到煤层渗透率；最后将计算得到的煤层渗透率与实际现场测绘到的渗透率进行校准验证，且当计算得到的煤层渗透率与现场测绘到的渗透率一致时，则证明判断结果准确。
其具体计算过程为：
首先，根据S2步骤所确定的径向流段出现的时间节点，由定径向流直线段斜率函数
Figure BDA0002131723880000141
绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线即可求出径向流直线段斜率，并绘制径向流直线段斜率直线；
然后，结合S2步骤求得的径向流段起始点，直接拟合中期直线段，求其斜率。通过拟合方程可求出斜率m＝-0.9219，带入公式求得煤层渗透率为
Figure BDA0002131723880000142
其物理量的含义和单位如下:
q——钻孔日平均流量(产量)，m3/d；
Psc——标准状况压力，0.1MPa；
Tsc——标准状况温度，273.15K；
k——储层的渗透率，mD；
μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；
r——钻孔的半径，m；
h——煤层有效厚度，m；
Cg——气体等温压缩系数，MPa-1；
Z——气体的偏差系数，无因次；
T——气层温度，K；
tP——生产时间，h；
pi——储层原始压力，MPa。
最后，结合实测这种情况下渗透率为K’＝0.0056mD，计算结果与实测结果误差为8.93％，这样的误差是可以接受的，且计算所得渗透率走势与实验走势是一致的，由此说明径向流区段的取值是合理的，进而说明利用压力恢复特征曲线进行阶段划分是可行的。
本实施例中，所述S2步骤中，蓄流段包括纯储集效应段和过渡段两部分。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，压力值变化只与距离钻孔的距离有关，与测压时间无关。
本实施例中，所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，在坐标系中绘制的p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线和拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线都呈现水平直线状态分布。
本发明较传统方法具有以下优势：
1、本发明一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于是在现代试井分析技术经典方法的基础之上，利用双对数压力导数图版拟合法分析压力恢复过程，准确划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法；
2、本发明一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，结合特征曲线与压力图版导数曲线，将流动过程划分为瓦斯蓄流段、过渡段、径向流段和稳流段等四个阶段，压力导数曲线都呈四段式变化，表现出了明显的压力恢复特性，蓄流段压力导数曲线的斜率大致为1，显示出了储集效应的特征。过渡段出现典型驼峰现象，说明存在表皮效应，煤样两端夹持器上下压头接触的煤样煤体结构出现不同程度的变化。中期段出现变缓或平行段，显示出了径向流特征。末期段出现了不同程度的上翘，表现出了边界反应的特征；
3、本发明一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，有利于掌握煤层卸压开采瓦斯运移特征及时空关系，并采取合适的瓦斯抽采参数从而提高钻孔瓦斯抽采效果，也为现场科学施工提供可靠依据，具有重要的理论和实际意义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于：所述的划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法包括以下步骤：
S1，直角坐标系数据分析，根据实测数据绘制直角坐标系下做出压力恢复值随时间变化的恢复曲线，根据是否通过坐标原点，判断是否存在时间误差，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴；
S2，双对数坐标系数据分析，根据实测数据绘制双对数坐标系下压力随时间的变化曲线，其中坐标系中的X轴为时间轴，Y轴为压力变化值轴，首先以与坐标系与X轴呈45°夹角的直线方向为倾角判断基准线并以此判断蓄流段结束时间，在判断过程中按雷米典型曲线进行数据统计，并从第一个偏离倾角判断基准线数据点为起始点开式计算，沿X轴坐标上经过1—1.5个对数周期以后的数据点为早期段结束时间；然后以早期段结束时间对应的数据点为起始点，然后以与X轴呈平行分布的直线方向为水平判断基准线并以此判断径向流段结束时间，其中以沿水平判断基准线方向分布的数据中第一个偏离水平判断基准线的数据点作为径向流结束点为中期段结束时间；最后以径向流结束点数据为起始数据，沿X轴持续对各数据点观测，并直至各数据点呈现水平直线状态分布，则压力恢复到达恒压边界，进入稳定流动阶段，且呈现水平直线状态分布的；
S3，数据校核，首先分别设定径向流直线段斜率函数和煤层渗透率函数，然后绘制p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线，并将S2步骤中的确定的径向流段出现的时间节点带入到径向流直线段斜率函数可求出径向流直线段斜率，然后绘制拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线，结合S2步骤中的径向流段起始点数值，直接拟合中期直线段并求其斜率，然后将计算得到的斜率带入到煤层渗透率函数中，即可计算得到煤层渗透率；最后将计算得到的煤层渗透率与实际现场测绘到的渗透率进行校准验证，且当计算得到的煤层渗透率与现场测绘到的渗透率一致时，则证明判断结果准确。
2.根据权利要求1所述的一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于：所述S2步骤中，蓄流段包括纯储集效应段和过渡段两部分。
3.根据权利要求1所述的一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于：所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，压力值变化只与距离钻孔的距离有关，与测压时间无关。
4.根据权利要求1所述的一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于：所述S2步骤中，进入稳定流动阶段后，在坐标系中绘制的p2与[(tP+t)/t]的半对数曲线和拟压力平方ψ(p)2与lg[(tP+t)/t]的关系曲线都呈现水平直线状态分布。
5.根据权利要求1所述的一种划分煤层瓦斯压力恢复曲线流动阶段的方法，其特征在于：所述的所述S3步骤中，
定径向流直线段斜率函数为：
Figure FDA0002131723870000021
煤层渗透率函数为：
Figure FDA0002131723870000022
其物理量的含义和单位如下:
q——钻孔日平均流量(产量)，m3/d；
Psc——标准状况压力，0.1MPa；
Tsc——标准状况温度，273.15K；
k——储层的渗透率，mD；
μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；
r——钻孔的半径，m；
h——煤层有效厚度，m；
Cg——气体等温压缩系数，MPa-1；
Z——气体的偏差系数，无因次；
T——气层温度，K；
tP——生产时间，h；
pi——储层原始压力，MPa。
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