沁水盆地南部煤儲層賦存環境條件及其對滲透率的影響

孟召平 ， 任華鑫 ， 禹藝娜,3 ， 楊 宇 ， 王宇乾 ， 阿古澤仁

(1.中國礦業大學 (北京) 地球科學與測繪工程學院, 北京 100083；2.煤與煤層氣共采全國重點實驗室, 山西 晉城 048012；3.貴州師范大學 材料與建筑工程學院, 貴州 貴陽 550025)

煤層氣形成的賦存環境條件是指地應力、地溫和地下水壓力條件[1]，是地球內能以不同形式在地殼上的表現，煤層氣賦存與產出受控于這些條件[2-3]。煤層氣主要以吸附狀態賦存于煤層中，煤層氣的賦存狀態隨不同煤化程度有較大差異，并隨賦存環境條件而發生變化。由于地應力、地下水的壓力和地溫條件的變化，使煤儲層中吸附氣和游離氣產生轉化，同時對煤層氣解吸、擴散和滲流產生重要影響。因此正確分析煤儲層賦存環境條件及其對滲透率的影響，對于煤礦區煤層氣有效開發具有重要意義。

地應力是影響煤儲層滲透性和壓裂改造效果的主要因素,與常規油氣儲層相比，煤儲層為有機質構成和孔隙-裂隙型結構特征使其滲透率與應力之間的關系更為顯著[4-7]。關于應力對煤儲層滲透性的影響，大多基于室內實驗研究。隨著煤層氣開發深入，大量現場測試數據的獲得，為儲層原位研究提供了基礎，基于現場測試數據，揭示了煤儲層地應力對滲透率的影響規律[8-9]。地下水壓力場控制著煤層氣的保存和運移，是影響煤層氣富集和后期生產的重要地質因素[10-13]，如MENG 等[10]將煤儲層滲透率隨孔隙壓力變化劃分為滲透率下降、滲透率恢復和滲透率增加3個階段，揭示了應力敏感效應、基質收縮效應和滑脫效應的控制機理。付佳樂等[11]以重慶松藻煤礦K2 煤層型煤試樣為研究對象，利用含瓦斯煤熱-流-固耦合三軸伺服滲流裝置，對同一試件先后進行了降孔隙壓力滲流試驗和三軸壓縮-滲流試驗，揭示了不同孔隙壓力和圍壓下煤巖滲透性及力學特性。SEIDLE 等[12]和SHI 等[13]提出了有效應力與滲透率之間的計算模型，為現場和實驗所得規律提供了理論支撐。地溫場是有機質熱演化成烴作用的關鍵，由于地溫變化導致煤層氣吸附-解吸作用的轉化。從開發角度來說，溫度越高，煤中甲烷的解吸能力和擴散能力增強，有利于提高煤層氣的產出效率。有關煤儲層滲透性與溫度之間關系，許多學者開展了廣泛研究，并取得了顯著進展和成效[14-22]。通過溫度、應力對煤巖滲透率的影響研究，揭示了在有效應力一定的條件下煤體滲透率隨溫度增加而減小的規律[14-17]。YU 等[18-19]通過溫度與應力耦合作用下煤儲層滲透性試驗，分析了溫度和應力對煤樣滲透率的影響，揭示了溫度與應力耦合作用下煤儲層滲透性變化規律。由于研究區煤儲層應力、壓力和溫度測量點資料有限，且分布不均，以往主要是采用實驗室測試和模型計算方法開展了煤儲層賦存環境條件研究，有關基于現場測試數據分析煤儲層賦存環境條件相對較弱，現有煤層氣井排采控制方法存在一定的盲目性。因此，采用沁水盆地南部煤層氣井測試資料，系統分析了研究區煤儲層地應力、壓力和溫度條件，揭示了煤儲層應力、壓力和溫度隨埋藏深度的變化規律，建立最小水平主應力與垂直主應力和煤儲層壓力之間關系模型。采用三軸滲流試驗系統，揭示了不同溫度、應力和壓力條件下煤儲層滲透率變化規律及其控制機理，為深部煤層氣開發提供理論依據。

1 研究區地質概況和測試資料與方法

1.1 研究區地質概況

沁水盆地南部煤層氣田東臨太行山隆起，西臨霍山隆起，南為中條山隆起，北部與沁水盆地腹地相連，主要包括樊莊區塊、鄭莊區塊和柿莊區塊及晉城礦區等(圖1)。本區煤炭資源豐富，煤層含氣量高，早在20 世紀90 年代初就開始了煤層氣的勘探和生產試驗，是目前全國勘探程度最高、開發前景最好、商業化程度較高的煤層氣氣田。地層出露比較齊全，震旦系、寒武系和奧陶系主要出露于盆地周邊地區和霍山一帶；石炭系、二疊系遍布全區；古近系分布范圍局限，新近系在襄垣、晉城和沁水等地有所出露；第四系由現代沉積的砂、礫、泥沖積物和土壤組成，主要分布在溝谷及河流附近。主要含煤地層為上石炭統太原組和下二疊統山西組，總厚度132.44～166.33 m，平均146.41 m。太原組和山西組共含煤21 層，厚度6.75～16.50 m，平均12.21 m，含煤系數9.53%，其中，3 號和15 號煤層為全區穩定可采煤層，也是煤層氣勘探開發的主要目標煤層。由于區內含煤地層沉積環境穩定，巖性組合及地球物理特性具有一定規律，標志層和煤層特征明顯，煤巖層對比可靠。研究區位于沁水復向斜的南端，軸向呈NNE 向展布的復向斜的翹起端，地層傾角一般在10°以內，局部地區受構造影響可達到20°以上。以褶皺構造為主，在區塊邊界和盆地淺部發育一些斷裂構造(圖1)。

圖1 沁水盆地南部主要煤層氣區塊及測試井分布Fig.1 Distribution of main CBM blocks and testing wells in the Southern Qinshui Basin

1.2 測試資料與方法

煤儲層應力和壓力測試是采用注入/壓降試井方法，通過獲取破裂壓力、閉合壓力和煤儲層壓力及滲透率等儲層參數，并根據破壞壓力、關閉壓力和破裂面的方位計算和確定煤儲層主應力的大小和方向。本文測試目標層為下二疊統山西組3 號煤層和上石炭統太原組15 號煤層。該數據來源于沁水盆地南部典型區塊37 口井63 層次(測試點)的測試資料，主要位于鄭莊區塊、樊莊區塊、柿莊區塊和寺河礦等，如圖1 所示。

煤儲層溫度采用穩態測溫方法，在鉆孔停鉆3～10 d，甚至數月或數年后，對全鉆孔或特定井段進行連續溫度監測，所測溫度可直接作為地層溫度，地溫測試資料來源于研究區31 口井31 層次(測試點)煤儲層穩態地溫測試數據。

為了研究煤儲層地應力、儲層壓力和地溫對煤層氣滲流的影響，采用煤層氣三軸滲流實驗系統開展了不同應力、壓力和溫度條件下煤層氣滲流試驗研究，試驗系統如圖2 所示。

圖2 煤層氣三軸滲流實驗示意Fig.2 Schematic diagram of CBM triaxial seepage experiment

實驗中煤樣滲透率按式(1)計算：

其中，kg為氣測滲透率， 10-15m2；P0為標準大氣壓，MPa；Qg為氣體流量， mL/s；L為煤樣長度，cm；μg為氣體動力黏度系數，μPa·s；A為煤樣橫截面積， cm2；P1為氣體進口壓力，MPa；P2為氣體出口壓力， MPa。μg為與溫度有關的變量，CH4的黏度系數根據式(2)計算：

式中，TK為絕對溫度，K。

2 研究區煤儲層賦存環境條件

2.1 煤儲層應力、壓力和溫度隨埋藏深度的變化特征

根據研究區1 200 m 以淺的63 個煤儲層地應力測試資料統計，最大水平主應力、最小水平主應力和煤儲層壓力及其梯度見表1。

表1 研究區煤儲層地應力和壓力測試結果統計Table 1 Testing results of in-situ stress and pressure for coal reservoirs in the study area

煤儲層地應力和壓力均隨深度的增加呈線性增大的規律(圖3)，其關系為

圖3 煤儲層應力、壓力和溫度與深度的關系Fig.3 Relationship between stress, pressure, temperature and depth of coal reservoirs

式中，σ為煤儲層應力或壓力，MPa；D為煤層埋藏深度，m；c和b為擬合常數，見表2。

表2 煤儲層應力和壓力隨深度變化的回歸參數Table 2 Regression parameters of stress and pressure changes in coal reservoirs with depth

根據研究區山西組主采煤層31 口煤層氣井穩態測溫數據統計，煤儲層地溫測試井煤層埋藏深度519.33～1 272.80 m，平均為811.61 m。研究區煤儲層溫度為19.36～38.84 ℃，平均為29.55 ℃。主采煤層地溫梯度1.98 ℃/hm，恒溫帶深度為30 m，測試數據擬合恒溫帶溫度為14.1 ℃。

測試數據統計表明，本區煤儲層溫度均隨深度的增加呈線性增大的規律(圖3)。其關系為

式中，T為煤儲層溫度，℃；D為煤層埋藏深度，m；H為恒溫帶深度，m，本區為H=30 m，統計點31 個，相關系數R2=0.67。

2.2 煤儲層應力與壓力和溫度之間的關系

2.2.1 煤儲層應力與壓力之間的關系

測試數據統計也表明，隨著地應力的增加，煤儲層孔隙-裂隙被壓縮，體積變小，煤儲層壓力增大；反之，則減小。因此，地應力與煤儲層壓力存在相關性(圖4)：

圖4 研究區最小水平主應力和煤儲層壓力的關系Fig.4 Relationship between minimum horizontal principal stress and coal reservoir pressure in the study area

其中，σh為最小水平主應力，MPa；Pp為煤儲層壓力，MPa。統計數N=63；相關系數R2=0.659 8。

由式(5)可以看出，最小水平主應力的降低值與煤儲層孔隙水壓力的降低值成正比。增加地應力，有利于煤儲層壓力的保持，但往往導致滲透率降低，并給煤儲層的排水降壓和煤層氣的解吸、運移和產出造成一定困難，在高地應力區尤為如此。煤儲層壓力與最小水平主應力之間的這種規律，我國煤層氣勘探開發眾多的測試結果也說明了這一點。處于擠壓構造應力場背景中的煤儲層，其壓力往往偏大,壓力梯度偏高；而處于拉張型構造應力場中的煤儲層，其壓力偏低，壓力梯度較低。

2.2.2 煤儲層熱應力與溫度關系

AKBARZADEH 和NIU 等[21-22]研究發現，在溫度升高至100 ℃和470 ℃時煤巖的質量發生顯著的損失，當溫度超過這2 個溫度臨界值時，煤巖內部結構顯著變化，可能伴隨新生裂隙的出現。本文實驗溫度處于低溫階段，熱裂作用的影響可以忽略，在實驗過程中溫度對煤樣滲透率的控制以熱膨脹效應為主。

熱膨脹或收縮產生的應變與溫度間有如下關系：

式中，ΔεT為溫度變化產生的應變；αT為熱膨脹系數，℃-1，αT越大，表明在相同溫度增量下煤基質膨脹應變越大；ΔT為溫度增量，℃。

由熱力學理論可知，當煤儲層的溫度發生變化時，在應力及煤巖分子之間的相互約束作用下，會產生熱應力。在原位條件下煤儲層熱應力的計算公式[23]為

式中，ΔσT為熱應力，MPa；E為彈性模量，MPa；v為泊松比；αT為熱膨脹系數，K-1，取值2.4×10-5K-1；ΔT為溫度增量，K。

3 煤儲層賦存環境條件對滲透率的影響

3.1 實驗方案

基于研究區煤儲層賦存環境條件，并考慮深部煤層氣開發條件的實際情況，按2 種實驗方案進行不同溫度、應力和壓力條件下煤樣滲透率實驗，見表3。實驗方案1：不同溫度與應力條件下煤樣滲透率實驗，為避免孔隙壓力對煤樣滲透率的影響，在實驗過程中保持進出口壓力不變。實驗方案2：不同溫度和孔隙壓力條件下煤樣滲透率實驗，為了研究不同溫度和孔隙壓力條件下煤樣滲透率，通過不斷調節進出口壓力模擬排采過程。

表3 不同溫度、應力和壓力條件下煤樣滲透率實驗Table 3 Permeability experiment of coal samples under different temperature, stress, and pressure conditions

實驗煤樣取自研究區東部3 號煤層，煤種為貧煤，圓柱型試樣尺寸為?25 mm×50 mm。

3.2 煤樣滲透率與有效應力的關系

煤儲層有效應力是影響煤滲透率最主要的因素，由原巖應力和煤儲層壓力共同控制。在煤層氣排采過程中，煤儲層所受原巖應力基本保持不變，隨著儲層壓力的不斷降低，煤儲層有效應力不斷增大。

3.2.1 煤樣滲透率與有效應力之間的關系

煤樣滲透率隨有效應力的變化規律如圖5 所示。從圖5 可知，在相同溫度條件下，煤樣滲透率隨著有效應力的增加而降低。在低有效應力階段，滲透率下降幅度較大。隨著有效應力的持續增大，滲透率下降幅度逐漸變緩。這是因為煤體中存在較多的孔隙和裂隙空間，在應力加載初始階段，這些空間將被壓縮，流體滲流的通道變窄，表現為滲透率的急劇下降。隨著有效應力的進一步增加，使得裂隙和孔隙容積減小，其滲流速率變緩。

圖5 不同溫度條件下應力對煤樣滲透率的影響Fig.5 Effect of stress on coal sample permeability at various temperatures

對比不同溫度條件下的煤樣滲透率變化曲線(圖5)可知，在較低應力條件下，煤樣滲透率曲線間隔較大，隨應力的不斷加載，煤樣滲透率曲線幾乎重合。表明隨著有效應力的增加，溫度對煤巖滲透率的影響作用減弱。這是因為，低有效應力條件下，可供煤基質熱膨脹的孔裂隙空間較大，使得溫度影響下的滲透率變化幅度較大；隨著有效應力的增加，煤熱膨脹空間減小，溫度對煤樣滲透率的影響作用逐漸減弱。

數值擬合分析可知，不同溫度條件下，煤樣滲透率與有效應力之間的關系可以用負指數函數來表達：

式中，k0為初始應力條件下的煤樣滲透率，10-15m2，取初始應力條件為0.2 MPa；σe為有效應力，MPa；σ為應力，σ=(圍壓×2+軸壓)/3，MPa；a1為應力敏感性回歸系數，MPa-1。

實驗數據回歸分析結果見表4。不同溫度條件下，當通過改變軸壓和圍壓控制有效應力時，煤樣滲透率與有效應力之間服從負指數函數規律(R2＞ 0.996)，其中，初始滲透率k0的變化為0.215×10-15～1.052×10-15m2，平均為0.446×10-15m2，表現出隨溫度的升高k0按冪函數規律降低。a1的變化在0.455～0.613 MPa-1，平均為0.536 MPa-1(表4)。

表4 煤樣滲透率與有效應力之間擬合參數Table 4 Fitting parameters between coal sample permeability and effective stress at various temperatures

3.2.2 煤樣滲透率與孔隙壓力之間的關系

分析圖6(a)可知，在實驗溫度范圍內，煤樣滲透率隨孔隙壓力的降低總體呈“先降低、后稍微升高”的變化規律。當孔隙壓力從3.0 MPa 降至1.8 MPa 時，煤巖滲透率隨著孔隙壓力的降低快速減??；當孔隙壓力從1.8 MPa 降至0.6 MPa 時，煤樣滲透率隨著孔隙壓力的降低而緩慢減??；隨著孔隙壓力進一步降低至0.6 MPa 以下，煤巖滲透率出現回升(圖6(b))。這可能是因為當孔隙壓力大于臨界解吸壓力時，應力敏感效應占主導，煤樣滲透率呈負指數函數降低，該階段服從經典的S&D 滲透率模型[13]。隨著孔隙壓力降低至臨界解吸壓力以下，煤基質收縮效應和應力敏感效應互為負效應，一定程度上抑制了煤儲層滲透率下降速度。當孔隙壓力進一步降低至較低水平(0.6 MPa以下)，氣體分子密度減小而平均自由程增加，氣滑脫效應逐漸明顯，使氣體流量和煤巖滲透率增高[10]。

圖6 不同溫度條件下孔隙壓力對煤樣滲透率的影響作用Fig.6 Effect of pore pressure on permeability of coal sample at different temperatures

對比不同溫度條件下的滲流曲線(圖6)可知，在低孔隙壓力階段，滲流曲線幾乎重合，隨著孔隙壓力的增加，滲流曲線差異性逐漸增加。這是因為孔隙壓力的增加，使得煤巖內部裂隙張開程度增大，為煤基質熱膨脹提供了更多空間。

通過統計分析可知，不同溫度條件下，煤巖滲透率與孔隙壓力之間的關系基本滿足負指數函數：

式中，P為孔隙壓力，MPa；k0P為初始孔隙壓力條件下的煤巖滲透率，10-15m2。

回歸分析結果見表5。當改變孔隙壓力控制有效應力時，滲透率隨有效應力的變化呈負指數函數變化規律。不同溫度條件下，k0P的變化為0.191×10-15～0.778×10-15m2，平均為0.377×10-15m2。煤樣初始滲透率整體上隨溫度的升高而降低，煤樣應力敏感回歸系數a1在0.782～1.158 MPa-1，平均為0.919 MPa-1。

表5 煤樣滲透率與孔隙壓力之間擬合參數Table 5 Fitting parameters between coal sample permeability and pore pressure at various temperatures

3.3 煤樣滲透率與溫度之間的關系

煤儲層始終處在一定的溫度場條件中，隨著煤儲層埋深的增加，煤儲層溫度和地應力以一定梯度上升，深部煤儲層往往具有較高的溫度和應力條件，煤儲層滲透率受溫度和應力的耦合控制。

3.3.1 不同應力條件

由圖7 可以看出，煤樣滲透率隨著溫度的升高不斷降低。當應力為2.2、4.2 MPa 時，在初始升溫階段，煤樣滲透率隨溫度升高而下降的幅度較快，隨著溫度的升高，滲透率下降速率變緩。在6.2 和8.2 MPa 的載荷條件下，煤樣滲透率隨溫度的升高而降低的速率相對平緩且均勻。這是因為在載荷較小的情況下，煤樣的裂隙初始開度較大，當溫度升高時，煤基質發生“內膨脹”，使得氣體滲流的通道變窄，滲透率快速下降。隨著煤基質內膨脹變形的進一步發展，煤體內部可供熱膨脹的孔裂隙空間余量大大減小，熱膨脹阻力增大，熱膨脹系數減小，滲透率下降幅度變緩。在高應力載荷條件下，煤體內部的孔裂隙空間被壓實，可供煤基質熱膨脹的空間有限，使得煤樣滲透率在初始升溫階段就表現出平緩的下降形態。

圖7 不同應力條件下溫度對煤樣滲透率的影響作用Fig.7 Effect of temperature on permeability of coal sample under different external stresses

實驗結果回歸分析可知，不同應力條件下，煤樣滲透率與溫度之間的變化規律服從負指數函數關系：

式中，kg為氣測滲透率，10-15m2；k0t為初始溫度條件下的煤樣滲透率，10-15m2；為了方便計算，設置初始溫度為0 ；T為溫度，℃；a2為溫度敏感性回歸系數，℃-1。

對溫度敏感系數進行了統計，結果見表6，k0t的變化為0.034×10-15～0.934×10-15m2，平均為0.393×10-15m2，隨著有效應力的增加呈負指數函數規律降低，溫度敏感性回歸系數a2為0.029～0.066 ℃-1，平均為0.045 ℃-1。

表6 不同應力條件下煤樣滲透率與溫度之間擬合參數Table 6 Fitting parameters between coal sample permeability and temperature at different external stresses

3.3.2 不同孔隙壓力條件

不同孔隙壓力條件下，煤樣滲透率與溫度之間的關系如圖8 所示。煤樣滲透率整體隨著溫度的升高而降低。在高孔隙壓力(1.8、2.4、3.0 MPa)條件下，煤樣滲透率隨溫度的增加呈負指數函數規律降低。在初始升溫階段，滲透率下降速度較大，隨著溫度的進一步升高，滲透率下降速率變緩。在低孔隙壓力(0.2、0.6、1.2 MPa)條件下，煤儲層滲透率隨溫度的升高呈線性下降。

圖8 不同孔隙壓力條件下溫度對煤樣滲透率的影響作用Fig.8 Effect of temperature on permeability of coal sample under different pore pressures

在高孔隙壓力條件下，當溫度升高時，氣體分子活性增大，使得煤巖捕獲氣體分子得難度增大，吸附量逐漸下降[24]，煤基質收縮效應逐漸明顯，一定程度的削弱了煤基質熱膨脹作用[25]，使得煤樣滲透率下降幅度減緩。在低孔隙壓力狀態下，煤基質的吸附膨脹形變可以忽略不計，煤樣滲透率僅受熱膨脹效應的控制，煤樣滲透率與溫度呈線性關系。這也表明，在應力為4.2 MPa 的條件下進行變孔隙壓力滲流實驗的過程中，煤樣內部孔裂隙體積足以為煤基質熱膨脹提供足夠的空間，熱膨脹系數在升溫過程中基本保持不變。

利用式(10)對實驗結果進行擬合分析，結果見表7。k0t隨孔隙壓力的增加呈指數函數增加，k0t的變化范圍為0.024×10-15～0.342×10-15m2，平均為0.105×10-15m2。溫度敏感性回歸系數a2為0.007～0.025 ℃-1，平均為0.014 ℃-1。煤樣初始滲透率和溫度敏感性回歸系數整體上隨孔隙壓力的升高而增大。

表7 不同孔隙壓力下煤樣滲透率與溫度之間擬合參數Table 7 Fitting parameters between coal sample permeability and temperature at different pore pressure

3.4 在應力、壓力和溫度作用下煤儲層滲透率控制機理

與常規裂隙儲層相比，煤儲層具有高應力敏感以及強氣體吸附能力，導致煤層氣生產過程中，煤儲層滲透率變化的控制機制較為復雜。煤儲層為孔隙-裂隙型儲集層，孔隙系統為煤層氣提供儲存場所，決定著煤巖的吸附能力；裂隙指的是大孔徑的孔隙，為煤層氣提供運移通道，控制著煤體滲透率的大小。

煤儲層裂隙一般呈互相垂直的形態發育，簡化后的煤儲層裂隙系統如圖9 所示。

圖9 在z 軸方向上兩組相互正交的裂隙系統變形模式Fig.9 Deformation pattern diagram of two mutually orthogonal fracture systems in the z-axis direction

基于圖9 所示的簡化模型，煤儲層滲透率[26-28]可表示為

式中，Kz為由于開度增量Δbx和Δby導致滲透率的變化，壓應變為正，拉應變為負；K0x為初始應力條件下沿x方向裂隙的初始滲透率；K0y為初始應力條件下沿y方向裂隙的初始滲透率；b0x為在x方向上裂隙的初始平均法向開度；b0y為在y方向上的初始平均法向開度。

由式(11)可以看出，煤儲層滲透率受控于煤儲層裂隙開度，煤儲層裂隙開度(b)為初始裂隙開度(b0)減去煤中裂隙開度變化量(Δb)。在煤層氣開采過程中，影響煤儲層裂隙開度的主要因素為孔隙壓力和溫度變化。如圖9 所示，在溫度、壓力和應力的共同影響下煤儲層裂隙開度變化是由有效應力效應、基質收縮效應和熱膨脹效應所致，從而導致煤儲層滲透率變化。

4 結 論

(1) 研究區煤儲層最大、最小水平主應力分別為6.62～42.06 和3.30～26.40 MPa，其梯度分別為1.20～5.26 MPa/hm 和0.99～2.95 MPa/hm；煤儲層壓力及其梯度分別為0.99～12.63 MPa 和0.23～1.18 MPa/hm；煤儲層溫度及其梯度為19.36～38.84 ℃和1.98 ℃/hm；且煤儲層應力、壓力和溫度均隨深度的增加呈線性增大的規律。

(2) 隨著有效應力的增加，煤儲層滲透率不斷降低，在初始加壓階段，滲透率下降幅度較大，隨著有效應力的增加，下降幅度變緩。在相同的應力條件下，溫度的增加使得煤儲層滲透率不斷降低，滲透率的下降速率隨溫度的升高而減小。隨著有效應力和溫度的增加，煤儲層滲透率按負指數函數規律降低。

(3) 隨著孔隙壓力的降低，有效應力增加，煤儲層滲透率不斷降低。在初始降壓階段，煤儲層滲透率急劇下降，隨著孔隙壓力的降低，滲透率下降速率逐漸變緩，當孔隙壓力小于0.6 MPa 后，煤儲層滲透率隨孔隙壓力的降低而升高。在高孔隙壓力條件下，滲透率隨溫度的升高呈負指數函數降低，在低孔隙壓力條件下，煤儲層滲透率隨溫度的升高呈線性降低。

(4) 煤儲層滲透率是煤中裂隙開度的3 次冪函數關系，而影響煤儲層裂隙開度的主要因素為應力、壓力和溫度等賦存環境條件。根據裂隙開度與應力之間呈負指數函數關系，建立了煤儲層滲透率與應力、壓力和溫度之間的關系模型，揭示了煤儲層滲透率隨應力、壓力和溫度應力的增加按負指數函數降低的規律和控制機理。