碳酸盐岩分形油气藏渗流数学模型分析

运用分形理论来描述具有分形特性的碳酸岩油气藏，以Warren—Root模型为基础，考虑压力对具有分形特征的渗透率和孔隙度的影响，建立变形双重介质分形油气藏渗流数学模型。利用压力曲线、参数对压力的影响率，分析部分参数对压力的影响。渗流数学模型在变形双重介质分形油藏中具有独特的应用意义。     

分形介质煤层气压力动态分析

基于分形几何学和煤层气的拟稳态非平衡吸附动力学模型,建立了考虑井储和表皮效应的分形介质煤层气流动数学模型。根据Laplace变换和Stehfest数值反演方法,分别求得无限大地层和有界封闭地层条件下中心一口井定产量生产时无因次井筒压力的实空间解,探讨了分形维数、无因次井筒储存系数及表皮系数等对无因次井筒压力及其导数曲线的影响。给出无限大地层和有界封闭地层条件下的典型压力及其导数双对数曲线,为煤层气开发提供了新的试井模型。     

���ν���ú�������ȶ���������

由于煤层气开采过程中,煤体容易变形, 传统的煤层气井各种测试问题的数学模型都假设渗透率为常数，这对于变形介质煤层的压力空间变化和瞬时变化将产生较大误差.通过考虑煤层的双重介质特征和煤层气的吸附特征及介质的变形，引入渗透率模数建立了变形双重介质非稳态渗流模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的，对于双重介质非稳态渗流模型采用正则摄动法和Laplace变换进行求解，并通过拉氏数值反演得到零阶摄动解。对变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律进行了讨论，用新模型绘制的典型压力曲线将得到更加准确的结果，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。     

变形双重介质煤层气拟稳态渗流问题

在研究变形双重介质煤层气渗流问题的压力动态特征时,不仅考虑了煤层的双重介质特征和煤层气的吸附特征,而且考虑了介质的变形,还引入渗透率模数建立了变形双重介质拟稳态渗流的定产量内边界的无限大地层及有限封闭地层的数学模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的。对于双重介质拟稳态渗流的数学模型采用直接隐式差分法进行离散,用Newton迭代法求解离散后的非线性方程组,获得了无限大地层及有界封闭地层的双重介质拟稳态渗流模型的数值解。讨论了变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律,给出了不同情况下的典型压力曲线图。这些结果为油田开发提供了理论依据和试井方法。     

һ��ú����������ֵģ����

目前模拟煤层气开采过程数学模型主要分为三类，即经验模型，平衡吸附模型和非平衡吸附模型，其中非平衡吸附模型是一种较为完善，能客观反映煤层气开采动态的双孔隙模型。不少献已经建立了煤层气扩散渗流非平衡吸附数学模型，但往往存在模型假定过于简化，个别关键参数难于获得以及采用IMPES方法求解可能引起不收敛现象等不足之和，章发展了一个煤层气储层模拟器用来模拟煤层甲烷气的开采过程，该模拟器采用双重介质网格系统的气水两相数学模型，考虑了煤层气从基质表面进入开采井筒所经历的解吸，扩散和渗流三个过程，基于Fick,Darcy定律以及连续性方程建立了数学模型，对数学模型进行差分离散数值求解，方程中参数项和产量项采用显式处理，求取参数及基质与割理系统质量交换量采用隐式格式处理求解。此外，编写了程序源码建立计算机模型，最后进行实例分析对比，验证了该模型的可靠性和合理性。     

分形介质煤层气藏产能动态分析

为计算复杂条件下的煤层气井井底压力及产能变化,以分形几何学为基础,通过Langmuir等温吸附公式、Fick扩散定律、拉普拉斯变换等,建立了考虑井筒储集和表皮效应的双重分形介质煤层气不稳定渗流数学模型。利用混合拉普拉斯变换有限差分方法,通过Stehfest反演公式,计算出圆形封闭地层中心一口井定产量生产时无因次井底压力,利用拉普拉斯空间下压力和产量的关系,求出定压条件下的无因次产量,分析了分形维数、分形指数、储能比、窜流系数和吸附因子对煤层气产能动态的影响。结果表明,分形维数越大,产能曲线下降趋势越明显;分形指数与分形维数对产能的影响相反;储能比越大,早期产能越大;窜流系数越小,产能下降出现的越晚;吸附因子越大,供给能力越强,产能越大。该方法计算任意时刻井底压力和产量时,对空间网格具有良好的适应性,并且不依赖其它时刻的计算结果,误差较小,适用于一些无法求取解析解的数值模拟问题,以及复杂条件下煤层气井井底压力的计算。     

变形介质煤层气压力动态特征分析

在考虑煤层渗透率应力敏感性的基础上，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。在拟稳态流数学模型假设条件下，用气体拟压力代替Langmuir吸附公式中的压力，得到气层中拟压力所满足的方程，并采用正则摄动法和Laplace变换法进行求解，通过拉氏数值反演，得到0阶摄动解。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，该结果为煤层气藏开发提供了理论依据和新的试井模型。     

考虑启动压力梯度的煤层气羽状水平井开采数值模拟

建立了对非均质各向异性双重介质煤层气进行定向羽状水平井开采的数学模型.模型中考虑了与气体吸附、解吸和扩散相耦合的三维气、水两相渗流以及储层的压力敏感性和煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响,同时还考虑了井筒内的压降损失.利用有限差分法对数学模型进行了数值求解,完成了煤层气定向羽状水平井开采的数值模拟,并着重分析了启动压力梯度对模拟产量的影响.计算结果表明,利用定向羽状水平井能够大幅度提高低渗透煤层气的开采效率.启动压力梯度的存在会使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而减少煤层气的产量.     

变形介质煤层气双渗流动压力分析

研究了应力敏感煤层气中双孔隙度/双渗透率渗流问题的压力不稳定响应,不仅考虑了煤层气藏的双孔隙度/双渗透率介质特征,而且考虑了介质的变形,建立了应力敏感煤层气双孔隙度/双渗透率的数学模型,采用全隐式差分和N ew ton迭代法求得了圆柱面井源情况下定产量生产时无限大地层、有界封闭地层的数值解,探讨了双孔隙度/双渗透率参数和变形参数变化时压力的变化规律并给出几种情况下典型压力曲线图版。     

煤层气定向羽状水平井开采数学模型的建立

通过对煤层气定向羽状水平井开采方式进行分析,结合煤层气在煤层中的吸附解析及渗流特征,得到了在孔隙—裂缝双重介质下煤层气和水在煤层中的流动方程,建立了孔隙度和渗透率随压力变化的压力敏感性数学模型,为进一步研究煤层气羽状水平井的增产机理提供了数学基础。     

大宁―吉县煤区煤层气开发需要解决的几个基本问题

指出大宁-吉县煤区的煤层气地质条件比晋城煤区要复杂得多,主要表现在山西组煤的沉积环境变化比较大、煤层的厚度变化大,有明显的变薄与尖灭现象;该区的构造变化也比较明显,水文地质条件也呈现出十分明显的多样性,加上与煤层气藏保存直接有关的煤层顶底板岩性与厚度的明显变化,造成控制煤层气富集与高产的因素组合关系比较多,煤层气藏类型比较多,煤层气藏边界复杂,认为该区煤层气藏的一些细节特征还有待进一步深入研究与总结。又指出煤与煤层气勘探施工的钻孔稀少,目前所积累的资料显然不能满足开发的需要,突出表现在煤层厚度与煤储层特征控制等方面,认为大宁-吉县煤区煤层气藏的复杂性决定了试验开发阶段的节奏不能太快,最好以满足地质认识和工程技术积累为前提来设计工作量,待积累了一定经验后再大规模开发。     

阜康白杨河矿区大倾角厚煤层剩余含气量动态分布特征

新疆准噶尔盆地阜康白杨河矿区煤层厚度大、倾角大,其剩余含气量动态分布规律与常规水平煤层不同。利用数值模拟,构建了大倾角厚煤层压裂直井、裸眼水平井和分段压裂水平井模型,探寻不同井型排采过程中剩余含气量动态变化规律。研究结果表明：排采前期,煤层剩余含气量整体呈以射孔为轴的扇形变化特征;排采中前期,受到气、水重力分异影响,煤层气从深部解吸出来并向浅部运移,造成浅部储集层压力升高,煤层气二次吸附于煤层,浅部含气量升高;排采中期,煤层浅、中部形成吸附—解吸平衡区域;排采中后期,深部解吸气被采出后,储集层压力降低,中、浅部煤层开始新一轮解吸;排采后期,在深部煤层存在明显的高剩余含气量区。     

甲烷气渗流作用对煤岩强度的影响

煤层气井在排采生产阶段,由于甲烷的不断脱附、渗流,煤层孔隙压力和有效应力逐渐发生变化,煤岩力学强度减弱,进而对储层孔隙度、渗透率,甚至井壁稳定性均有一定影响。对煤层气在煤层间的渗流过程与煤岩的力学性质间的耦合关系进行了室内实验,为煤层气井完井、开发等方案制定提供了理论支持。声波发射实验和单轴/三轴抗压实验结果表明,随着CH4流经煤岩岩心时间的延长,煤岩弹性模量逐渐降低,表明煤岩力学强度下降。单轴/三轴抗压实验表明,煤岩的弹性模量和最大抗压强度随围压的下降而减小,且在高围压条件下下降较慢,低围压条件下下降较快。该结果表明,在煤层气生产一定时间后,井下煤层可能产生坍塌、掉块而影响生产作业。     

����-���ص���ú�����⾮�ۺ��о�

本文重点介绍了大宁—吉县地区煤层气测井的综合研究成果。利用数学统计方法，将测井资料与岩心资料对比分析，建立了该地区煤储层参数测井解释模型，提供了包括煤层含气量在内的煤储层参数，并利用该地区6口井的测井资料进行了区域性的综合评价，从煤层的横向展布、纵向埋深、盖层质量、地质构造、区域煤层气含量及煤层工业组分的变化情况、煤层力学参数等方面进行了综合分析，为区域煤层气整体评价提供有价值的测井信息，为下一步的煤层气勘探和开发提供可靠的技术支持。     

海拉尔盆地煤层气成藏机理及勘探方向

海拉尔盆地是中生代白垩系含煤盆地，煤层气总资源量约2×10¹²m³。为确定该盆地煤层气勘探潜力，通过研究该区煤层厚度、埋深、煤岩煤质特征及演化程度、煤储层物性及含气性、煤层气保存条件和资源分布等因素，弄清了该盆地煤层气的分布特征。结果认为，海拉尔盆地具有很好的煤层气富集成藏条件，其中尤以盆地东部呼和湖凹陷的煤层气成藏地质条件为最好。该凹陷具有煤层厚度大、分布面积广、储层孔隙发育、顶底板封盖性能好的特点，煤层气资源量达1.25×10¹²m³，占全盆地煤层气总资源量的62％，是今后首选的煤层气勘探目标。     

川南煤田古叙矿区DC-5井上二叠统龙潭组煤层甲烷吸附性及其主控因素

煤层甲烷吸附性研究对于指导煤层气勘探开发以及揭示煤层储气机理具有重要作用。通过钻井取样、煤岩-煤质特性分析以及甲烷等温吸附实验,研究了川南煤田古叙矿区龙潭组不同深度煤层的煤质特征与甲烷吸附性差异,运用多元线性逐步回归方法分析了影响煤层甲烷吸附能力的主要因素。结果表明:古叙矿区龙潭组煤镜质组最大反射率RO,max值为2.83%~3.22%,属于高阶煤;显微组分以镜质组为主,惰质组次之,不含壳质组,无机矿物以黏土类为主;不同煤层的水分含量和挥发份产率差别不大,但是灰分产率和固定碳含量差别较大,导致朗格缪尔体积变化在11.39~25.06 m^3/t之间。认为固定碳含量是影响古叙矿区煤层甲烷吸附能力的主要因素,且固定碳含量与朗格缪尔体积呈正相关关系。     

准噶尔盆地东北缘深层煤层气勘探前景

准噶尔盆地东北缘地处陆梁隆起北部至乌伦古坳陷,侏罗系西山窑组和八道湾组煤层厚度大、分布较广,埋藏2 000 m以深。准东地区白家海凸起彩探1H井西山窑组深层煤层气试获工业气流后,拓宽了准东北缘煤层气勘探新领域。综合分析区内多口探井勘探和试气资料,发现煤层在地震剖面上连续强反射、测井响应明显、录井气测异常突出、含气性好,认为准噶尔盆地东北缘具有较好的深层煤层气勘探前景。提出准北1井区、陆6井区和乌参1井区西山窑组,伦5井区八道湾组为深层煤层气勘探有利区。建议开展煤样取心工作、开展煤岩地球化学特征和岩性、物性、电性、含气性等“四性”关系分析,为区内深层煤层气勘探提供科学依据。     

阜新盆地白垩系阜新组煤层气系统

运用非常规含油气系统的理论和方法研究阜新盆地煤层气系统地质特征。阜新组孙家湾煤层组、中间煤层组和太平煤层组是煤层气的生储层。阜新组上部砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为阜新组煤层气的盖层，盖层条件中等。上覆岩层是阜新组上部及孙家湾组。阜新组煤层的第一次生气高峰出现在孙家湾期末，此时镜质体反射率最大达到0．67％；后来喜马拉雅期辉绿岩的侵入导致煤层到达第二次生气高峰，在靠近岩浆侵入位置的局部地区镜质体反射率最大达到4．95％；另外，地表降水下渗带入细菌导致煤层产生大量次生生物气，而后进入煤层气保存期。煤层气系统的关键时刻是古近纪晚期。阜新组煤层气系统的特征表明，盆地阜新组煤层气具备进一步勘探开发的前景。图5表3参37