沁水煤层气田开发直井全生命周期产量预测方法

以沁水煤层气田开发实践为基础,建立煤层气压裂直井理想产量模型和全生命周期产量预测模型,通过Eclipse软件数值模拟分析煤层气井压降模型,结合实际生产规律统计,分析不同开发地质条件煤层气井全生命周期内产量与生产时间的关系,确定稳产气量、递减率及各阶段资源采出程度等气田开发关键指标。     

成庄合作区块负压抽排实施效果分析

对于最早投入生产的煤层气井生产周期已十年有余,老区煤层气井排采后期的产量递减加剧的现象日益凸显,对于煤层气稳产及降低递减率的研究逐渐加大加深,各种工程技术手段及新技术新设备都投入试验并运行。对于前期产气效果不好、储层渗透率低的井主要采取二次压裂,洗井解堵的方法。对于煤储层物性较好、渗透率较高以及管压较高影响产气量的后期排采井,普遍采用负压设备来提产稳产。本文主要通过成庄区块为例,深入剖析成庄区块的地质条件及开发现状,针对煤层气开采后期老井稳产提出负压抽排措施建议,借以指导煤层气开采后期稳产手段选择与实施。     

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。     

煤层气井产能模式及控制因素——以韩城地区为例

根据对韩城地区煤层气井生产动态资料的分析,总结出了3个方面的生产特征：① 产水量大,排水期长;② 表现为提液产气的特点;③ 稳产期时间长。建立了4种煤层气井产能模式,8个亚类。厚度、渗透率、含气量、水文地质条件对产能的影响比较明显;多层合采,层间干扰严重;压裂过程中泵的平均排量越大,加砂量越大,投产后气井的产量越高,破裂压力梯度低的井产能高。应力敏感在产量上升期和稳产期表现比较强烈,合理的排采制度应划分为4个时期进行优化：排水降压期,可适当加大排量,以动液面和地层压力稳定下降为目标;产气量上升期,应适当降低排采速度,以产气量稳定上升为目标;稳产期,应稳定排量,以保证压降漏斗持续、稳定扩展和延长稳产时间为目标;递减期,应适当控制排量,以减缓递减速度为目标。     

评价煤层吸附气解吸能力的生产数据系统分析新方法

主要考虑了煤层气开发过程中吸附气非稳态解吸的关键因素作用,建立了考虑吸附气非稳态解吸的煤层气直井的线性渗流模型,并通过全隐式有限差分方法求得了内边界定流量、外边界封闭渗流模型的数值解。通过数值结果分析主要表明了非稳态解吸系数会使得无因次瞬时井底压力与压力导数的双对数特征曲线在封闭边界控制的拟稳态流动段均出现下落趋势,两曲线间距离变宽,不再急剧上翘收敛为一条直线;这是由于吸附气解吸能及时补充到气藏,减缓了地层压力的降落;而井筒储集系数不影响由封闭边界控制、受吸附气解吸作用影响的拟稳态流动段;表皮因子影响拟稳态流动段无因次井底压力的变化,但不影响拟稳态流动段无因次井底压力导数的变化。该线性渗流模型仍满足Duhamel原理,生产数据分析时可利用反褶积技术手段,首先将按照拟压力定义线性化的变流量生产数据转化为单位流量下瞬时井底拟压力数据,然后基于所建渗流模型的数值解以及主要参数的敏感性影响分析结果,通过瞬时井底压力特征曲线拟合方法对反褶积处理后的归一化生产数据进行分析,可解释出表征煤层吸附气解吸能力的非稳态解吸系数、煤层渗透率、表皮因子、外边界半径等重要参数。由此建立了煤层气直井生产数据的特征曲线系统分析方法。最后,通过一口煤层气直井的实际生产数据分析验证了所提出的煤层气直井生产数据特征曲线分析方法的有效性和实用性;并采用解释参数数据进行模型计算,分析了吸附气解吸作用对煤层气井流量贡献的瞬时变化规律;还通过公式推导表明了当煤层中渗流到达稳态时,整个煤层吸附气解吸速度将等于煤层气井生产的流量。     

煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析

针对煤层的双重孔隙特性,采用考虑了Fick第一扩散定律和考虑有效应力的渗透率模型对煤层气的开采过程进行研究,探讨了扩散系数对煤层气开采的影响作用。采用不同的扩散系数值(1.2×10-10 m2/s与1.2×10-13 m2/s),通过数值计算,对煤层气的产量演化过程进行分析。计算结果表明:扩散作用主导的煤层气生产过程要远远长于自由相气体主导的煤层气生产过程,具体来说,基质气体压力演化过程的时间尺度(109s)比裂隙气体压力演化的时间尺度(107s)要高两个数量级;在煤层气解吸过程初期,不同的基质扩散系数对产量的影响不明显;在解吸过程后期,两种情况下单位时间内的煤层气产量相差很大,最终可达到三个数量级。     

成庄井田西部15号煤储层物性对煤层气井产气量影响研究

基于成庄井田西部15号煤储层物性资料和煤层气生产资料,开展了煤储层物性对煤层气井产气量影响研究。结果表明:煤储层物性对煤层气产出特征和煤层气井产气量具有重要影响,不同的煤储层物性参数对煤层气井产气量的影响和作用机理各异。煤层厚度越大、煤层气含量越高,煤层气资源量、资源丰度及含气饱和度越高,有利于煤层气井高产和提高累计产气量;煤储层压力、煤层渗透率越高,越有利于驱动煤层气渗流高效产出、煤层气井高产和提高采收率;煤的高变质,提高了煤的孔渗性、吸附性和煤层气储集性能,有利于煤层气井高产稳产。但延迟了煤层气井产气高峰期时间,对缩短煤层气开发周期亦不利。     

沁水盆地樊庄区块煤层气开发生产规律分析

为科学判断高阶煤煤层气田开发趋势,合理预测煤层气产量,以高阶煤煤层气区块中开发时间较长,具有较强代表性的樊庄区块为主要研究对象,基于"三要素"认识划分开发单元,提出有效动用储量的概念,综合应用生产数据统计与数值模拟技术进行生产规律研究,研究结果表明樊庄区块煤层气开发呈现3点规律:不同开发单元,采气速度越快,稳产期越短,初期递减率越大;樊庄区块采出程度20%左右产量进入递减期,递减出现时采出程度与井网井距密切相关;煤层气井产量递减初期递减速度相对较快,呈指数递减,后期递减速度减缓,表现双曲递减特征。     

沁南盆地樊庄煤层气田早期生产特征及主控因素

在对樊庄区块煤层气井早期产能空间和时间分布特征分析的基础上,重点探讨埋深、煤厚、含气量、孔隙度和渗透率、压裂效果对气井早期产能的影响关系,同时采用灰色关联分析方法,定量确定影响高煤阶煤层气井（田）生产的主控因素。研究表明：压裂效果对煤层气井早期产能的影响最大,并决定气井早期高产的峰值大小,但随着排采时间的推移,其对气井产能的影响程度逐渐降低;而煤层含气量和初始渗透率影响气井整体产能及其变化趋势;含气量越高或初始渗透率越大,气井产能越好,早期高产后其下降速度也越平缓。     

煤层气渗流规律与压力特征分析

本文采用非平衡态吸附模型，研究单相煤层气在煤体和割理中的流动规律。在拟稳态流和不稳态流的数学模型假设下，用气体拟压力代替Iangrnuir吸附公式中的压力，得到气层中拟压力所满足的方程，并对渗透率变异系数和双重介质参数变化时压力的变化规律进行了分析。这些结果为煤层气藏开发提供了理论依据和新的试井模型。     

沁水盆地樊庄区块煤层气直井排采特点

沁水盆地樊庄区块3#煤层具有埋深适中、煤层厚度大、分布稳定、煤质好、煤层割理发育、保存条件好等诸多特点,但受地质构造、水动力条件等因素控制,平面上具有"富集成片,贫瘠成带"的分布规律,大部分区域利于煤层气规模开发。本文以樊庄区块煤层气井生产数据为基础,将煤层气直井排采生产分为排水降压、控压阶段、稳定产气、产气衰减四个阶段;综合分析了樊庄区块煤层气直井生产过程中的产气、产水变化特点,总结出各阶段控制要点,这些认识对今后煤层气排采工作具有借鉴意义。     

临汾区块深层煤层气水平井定量化排采控制技术

为了实现临汾区块深层煤层气水平井定量化的排采控制,基于兰格缪尔等温吸附理论和生产特征分析,建立了煤层气水平井排采阶段划分方法,并通过计算确定了压降速度、理论稳产气量等关键控制参数,形成了五段三压式排采控制技术,即以产气变化为依据,将水平井排采过程划分为未见气、憋套压、产气上升、产气稳定与产气衰减5个阶段,再以初始压力、解吸压力、稳产压力为3个关键控制节点,计算得到未见气阶段压降速度为10～12 kPa/d,憋套压阶段暂缓降压,产气上升阶段压降速度为8 kPa/d,产气稳定阶段压降速度不超过2.5 kPa/d,产气衰减阶段压降速度为0.4 kPa/d。实践结果表明:五段三压式排采控制技术可操作性强,能够有效指导生产管理,实现深层煤层气水平井排采的定量化控制。     

筠连煤层气井高产水原因分析及措施成效

为了提高煤层气井的单井产量,通过开展煤层段及相邻含水层位的水动力特征及煤层压裂的裂缝延伸情况研究,结果表明高产水的主要原因为发育在断层附近的部分煤层段在压裂后沟通了外来水源;根据静态、动态结合分析确定了主要产水层位,通过采取堵水措施,封堵主要产水层位,有效的控制了单井产水,提高了单井产气量,取得良好生产效果。形成了该区域煤层气高产水井有效的治理体系,指导煤层气井持续稳产开发。     

煤层气井煤粉产出规律及排采管控实践

为减少煤粉对储层的伤害,分析了煤层气井煤粉产出规律及其对排采的影响。基于煤层气井煤粉浓度、产气量、产水量等监测数据,总结了煤粉产出动态规律;研究了产气初期煤粉大量产出对采气设备及储层渗流通道的影响;提出了通过提高排采设备携粉能力,增加煤粉排出量的极限煤粉浓度管控方法。实践表明该方法能减少煤粉对储层的伤害,延长检泵周期,释放煤层气井产能。     

煤层气井多层合采产能影响因素

针对韩城煤层气田多层合采的特点,结合欠饱和煤层气藏开发特征,采用相关分析系统剖析该区煤层气井产能影响因素,用灰色关联分析定量评价各影响因素的重要性,并利用模糊层次分析法对煤层气井产能进行综合评价。相关性分析结果表明该区煤层气井产能与初见气时间、初见气累产水量、拟临储比、拟含气量、地解压差和煤层厚度具有很好的相关性,但与初见气井底流压、埋深、原始储层压力和间距之间的相关性较差。灰色关联分析定量显示区内气井最大产气能力主要受控于拟临储比、合采煤厚和拟含气量,而平均产气水平则主要受控于合采煤厚、初见气累产水量和地解压差。分析认为资源丰度和含气饱和度是影响欠饱和煤层气藏最大产气能力的关键因素,而降压幅度和难易程度是决定这类气藏平均产气水平的重要因素。模糊层次分析显示区内的煤层气井最大产气和平均产气的综合评价等级都为良好。     

煤层气井排采动态典型指标分析方法体系

挖掘和揭示煤层气井排采动态资料背后蕴含的丰富的地质和工程信息,为井位部署和排采工作制度优化服务,是煤层气井排采动态分析的目的。以鄂尔多斯盆地某煤层气田35口井的实际排采动态资料为基础,提出从众多复杂排采动态曲线中挖掘初始见气时间、初始累计产水量、初始降液幅度、初始排水速度、典型日产水量、典型日产气量、典型米产水指数和典型米产气指数共8个排采动态典型指标,通过典型指标之间及其与地质因素和工程因素之间的关系分析,认为地解压差是影响初期排采动态的主要因素;在气水同产阶段,原始压力水头是影响产水量的主要因素,而煤层厚度、含气量和渗透率是影响产气量的主要因素;从排采动态曲线反映的排采效果看,研究区初始排水速度应控制在0.9 m/d。     

煤层倾角对煤层气水平井产能影响的数值模拟

对于含倾角的煤层,由于重力势能的影响,不同煤层倾角下水平井表现出不同的产能规律。在考虑煤层气藏与水平井筒流动耦合的基础上,以煤田煤层实际资料为例,通过数值模拟的方法研究了不同煤层倾角下水平井生产过程中的压力和气相饱和度分布情况,并对U型水平井的后期生产方式给出了建议。模拟结果表明,水平井跟端位于煤层倾角低部位时排水效果更好,产气量更高;随着煤层倾角的增大,煤层气水平井累积产气量与产水量均减小;不同煤层倾角下,受气水重力分异的影响在生产过程中会出现气体在倾角高部位聚集的情况,且倾角越大这种现象越显著;利用U型井开采倾斜煤层时,在开发后期可使其两端同时生产,以达到顶部产气底部产水的效果,使倾角高部位聚集的气体也得到有效开采。