考虑基质收缩效应的煤层气藏产能评价

针对基质收缩效应严重影响煤层气藏产能评价和预测的问题,运用稳态扩散和达西渗流规律建立煤层气藏压裂直井基质扩散方程和裂缝系统渗流方程,引入新的拟时间函数来解决物质平衡方程中存在变量的问题,在保证精度的情况下提高了计算速度,得到了煤层气藏有限导流垂直裂缝井不稳定渗流压力及产量的解析解。结合时间叠加原理,实现了实际生产数据与理论数据的拟合。将研究结果应用于评价及预测实际煤层气藏产能,结果表明:基质收缩效应对产能评价和预测的影响主要发生在生产的后期,并且会使得渗流区域渗透率增加,提高了地层能量的利用率。适于基质收缩型煤层气藏压裂直井的产能评价方法,对煤层气藏开发和产能评价具有重要意义。     

考虑基质收缩效应的复合煤层气藏产能评价

目前大多数的煤层气藏产能评价软件都没有考虑基质收缩效应和体积压裂的影响。文中运用稳态扩散理论和达西定律,建立煤层基质的扩散方程以及天然裂缝系统的流动方程,再结合已有的基质收缩模型,得到考虑基质收缩效应和体积压裂影响的产能评价解析解。通过Duhamel褶积,实现了实际生产数据与理论模型的拟合,进一步实现了单井的产能评价和产能预测。通过引入稳态扩散理论和对应的拟时间函数,大大降低了复杂渗流规律及Duhamel褶积带来的巨大计算量,使得解析解的运算精度和速度达到了软件化的强度,实现了快速评价及准确预测气井产能的目的。文中所得的适用于煤层气藏压裂直井的产能评价方法,可为国内外煤层气藏开发及产能评价提供科学依据。     

考虑非稳态扩散的煤层气井产能预测模型

为了准确预测煤层气井产能,有必要研究煤层气的运移产出机理,在充分考虑煤层气不同于常规气藏的吸附一解吸特性后,分析煤层气的储集、运移和产出过程,分别用Langmuir等温吸附定律、Fick第二定律描述煤层气的解吸和扩散过程,在常规气藏运移产出渗流微分方程的基础上考虑解吸及扩散过程后,建立了煤层气运移产出的数学模型,运用无因次变换、拉普拉斯变换等数学方法求得模型的解析解,通过数值反演方法并结合实例得出计算结果,结果表明所建模型具有一定的现场应用意义。     

影响煤层气井产能因素的初步研究

根据煤层气动态模型，提出了煤层中气，水渗流的数学描述及相应的求解方法。运用１这一方法对影响煤层气生产的因素及其敏感性进行了研究。在各影响因素中，渗透率，供给半径对煤层气井水产量的影响较大；     

煤层气井产能影响因素分析及对策

在煤层气勘探中,因某些因素制约其产能,影响了煤层气投入开发的进程。煤层气原始地层压力、压裂效果、气井后期维护过程中对煤层的污染等导致煤层气井产能低的主要因素。针对这些影响因素,提出了解决的对策：依据煤层变质程度选择压裂方法;实行对煤层围岩压裂方法;在煤层气井后期维护中防止污染的方法,即：冲砂、洗井循环液中控制固相颗粒含量;施工作业中控制波动压力的产生;冲砂洗井作业要求循环液与地层流体相配伍,并加杀菌剂;选择合理的排采参数。采取上述办法解决影响煤层气产能问题,将会收到较好的效果。     

和顺区块煤层气井产能影响因素研究

针对和顺区块煤层气井产气量差异较大的特点,从地质和工程两个方面展开研究,确定和顺区块煤层气井产能主要受到煤层气保存条件、解吸压力、压裂以及排采控制等因素的影响。研究表明,和顺区块煤层气的保存条件控制煤层含气性,对产能的影响明显;解吸压力越高,高产稳产潜力越大;区块构造高部位水力压裂易出现井间压窜现象;和顺区块煤层产液量及渗透率低,按照煤层的产水潜能,在单相流阶段求取煤层供液指数,并依此建立经验公式,确定合理的排采速度,对生产具有一定的指导意义。     

澳大利亚M区块低煤阶煤层气井产能主控因素及合理开发方式

为了研究低煤阶煤储层资源,结合低煤阶煤层气井的生产特征和气田地质模型资料,建立了低煤阶煤层气井数值模型,并进行了产能影响因素敏感性分析,明确了影响煤层气井产能的主控因素,基于储层物性划分,开展了低煤阶煤层气合理开发方式的优化研究。结果表明：合采井纵向穿过J和T共2套煤层组,纵向储层控制程度高、排水量大,有助于降压解吸,增加单井产量;影响低煤阶煤层气井产能的主控因素有累计净厚度、渗透率、含气量、井距和含气饱和度;埋深< 250 m的储层最优井距为1 500 m,埋深为250～350 m的储层最优井距为1 200 m,埋深为350～400 m和埋深为400～450 m的储层最优井距为1 000 m,埋深450～600 m的储层最优井距为800 m,埋深> 650 m的储层最优井距为700 m。该项研究为气田的有利区筛选和开发优化提供了理论基础和技术支撑。     

煤层气产能的工程影响因素

钻井与压裂是影响煤层气产能的两个重要工程因素,本文通过分析研究钻井工程与压裂改造对煤层气井的产能的影响,为煤层气的勘探开发提供重要参考。     

煤储层条件对煤层气产能的影响分析——以鄂尔多斯盆地东南某区块为例

以提高煤层气产能为主的开发技术是制约煤层气发展的关键,通过对研究区的煤储层特征分析将其特点总结为低压、低渗、厚度大、含气高;借助统计分析方法,综合生产数据与地质资料研究认为煤储层的厚度、临储压力比、渗透率是影响该区煤层气产能的主控因素,它们影响着煤层气的原始气源和采出程度。分析煤储层条件和产能之间的关系可以为本区块下一步有利目标区的优选与产能预测评价提供理论依据,也可为其他地区煤层气开发提供借鉴。     

考虑应力敏感性的煤层气稳定流动气井产能方程

国内外大量实验研究表明,煤储层应力敏感性是存在的,而且对煤层气井生产有重大影响。在前人实验研究的基础上,建立了煤层渗透率与有效压力或地层压力之间的数学关系式,二者之间满足相关性非常高的指数变化关系;建立了考虑煤储层应力敏感性的达西流动和非达西流动气井产能方程。研究表明,煤储层的应力敏感性对煤层气井的产能有很大影响,随着生产压差的增加,气井的产量增加幅度较小,并逐渐趋向稳定,因此需要制定合理的生产压差进行生产。     

煤层气井射孔参数对产能的影响

煤储层具有质软、性脆、易造粉、低孔、低渗、低饱和压力层的特点,使煤层气井产能与射孔参数之间的关系复杂。建立数学模型反映煤层气的运移产出过程和射孔参数对渗流的影响。利用数值模型编制软件完成数学模型求解。通过对煤层气井生产进行模拟,研究了射孔参数（主要包括孔深、孔径、孔密、相位角等）对煤层气产能的影响规律,与常规气藏进行了对比,对现场试验对比做出了分析。     

沁水煤层气井产能预测及其影响因素研究

目前煤层气井产能预测的方法中不同程度存在适用范围较窄,所需地质、岩石流体数据量大等问题。根据沁水煤层气田某区块实际生产资料,基于多元逐步回归方法,建立了煤层气井产能预测模型,并通过通径分析定量研究套压、动液面深度和井底压力等排采参数对煤层气产能的直接及间接影响规律。研究结果表明,使用上述方法建立的产能预测模型预测结果接近实际,适用范围较广,并可较准确地分析不同排采阶段各因素对产气量的影响规律及影响程度,在现场实际应用中取得了较好的效果。     

考虑基质水的欠饱和煤层气藏物质平衡方程

欠饱和煤层气藏中存在基质水,该类气藏开发过程中的自调节效应会影响基质水的含量,进而影响利用物质平衡方程预测出的地质储量.在分析自调节效应对孔隙度及基质水影响的前提下,推导出考虑基质水情况下的煤层气藏物质平衡方程.通过实例分析得出:考虑基质水时,对预测的吸附气地质储量影响较小,但预测的游离气地质储量明显小于不考虑基质水时的地质储量;随着煤体基质最大收缩系数的增大,预测得到的吸附气和游离气地质储量均呈递减趋势,其中游离气地质储量的递减更为明显.     

考虑应力敏感的煤层气井流人动态曲线研究

流入动态曲线对合理确定煤层气井的井底压力与井产量非常重要。流入动态曲线反映了煤层气藏向该井提供煤层气的能力,反映了煤层气藏压力、流体物性、完井质量等对煤层气层渗流规律的影响。本文主要是考虑渗透率应力敏感性在达西、非达西渗流流动下对煤层气井流入动态曲线的影响。通过对韩城WL1井某煤层研究可以得到,不管是达西渗流还是非达西渗流,考虑应力敏感性后,使煤层气井的产能减少,随着生产压差的增加,煤层气井的产量增加幅度较小。当改变渗透率应力敏感系数后,发现参数越大,煤层气井的产能越低。     

煤基质自调节效应实验

煤储层渗透率是决定煤层气开采成败的关键参数之一。以煤基质为研究对象,根据应力来源的不同,提出了煤基质内外应力的概念。分析认为:煤储层渗透率随煤层气开采而动态变化正是煤基质内外应力综合作用的结果。随着煤层气的采动,有效应力(煤基质外力)增大,裂隙宽度减小,煤储层渗透率降低;而流体压力降低,煤层气解吸,煤基质发生收缩,产生煤基质内力,裂隙宽度增大,煤储层渗透率增高。为了探讨煤基质内外应力与煤基质变形特性的关系,开展了三轴力学实验和吸附膨胀实验,根据实验结果的分析和总结,提出了煤基质自调节效应的新观点,构建了煤基质内外应力耦合作用下的自调节模式。研究成果为煤层气的有效开采提供了理论基础。     

高阶煤的孔隙结构特征及其对煤层气解吸的影响

以沁水盆地高阶煤3^#煤层为研究对象,借助高压压汞实验对高阶煤的孔隙参数进行测试,研究了高阶煤的孔隙结构特征,采用解吸速率实验对高阶煤的解吸速率和解吸量进行分析,并探讨了孔隙结构对煤层气解吸产出的控制规律。结果表明:3^#煤层的孔隙半径较小,煤层孔隙结构复杂;煤层主要以气体吸附孔和气体扩散孔为主,气体渗流孔占比很少,煤层的吸附气体体积大、吸附性能强、气体的扩散、渗流条件差。3^#煤层孔隙结构分形特征曲线呈"两段型",孔径大于940.7 nm时,不具有分形特征;孔径小于940.7 nm时,分形维数介于2.67~2.76之间,具有很好的分形特征。高阶煤的煤层气解吸特征具有快速解吸和慢速解吸2个阶段,快速解吸时间短,解吸量占比低;慢速解吸时间长,解吸量占比高,煤层气解吸困难。煤层的孔隙结构对煤层气的解吸具有重要影响,高阶煤较差的孔隙结构控制着煤层气解吸速率慢、解吸量低、产出程度低,煤层气井生产实践中表现为开始阶段产气量增长快,产气高峰时间短,稳产气量低、生产时间长,煤层气开发难度大。研究结果为高阶煤的煤层气抽采效果评价提供参考依据。     

考虑变启动压降的异常高压气藏新产能方程

在异常高压气藏中,传统的二项式产能方程不能准确地表达气井流体渗流状况,需采用考虑气井非达西流动效应和脉动效应的三项式产能方程.当储层具有低孔低渗、非均质性强和含水饱和度高等特征时,气体渗流类似液体渗流,具有显著的“启动压力梯度效应”.因此,在三项式产能方程中添加了启动压力梯度项,并通过推导分析由启动压力梯度引起的启动压降是一个与产量相关的变量,而非常数.由此建立了考虑变启动压降的异常高压气藏新产能方程,为异常高压气藏气井合理产量的确定提供了理论依据.     

一个新的考虑启动压力梯度的三项式产能方程

在Forchheimer提出的二项式非达西渗流方程的基础上,考虑启动压力梯度对低渗气藏气井渗流规律的影响,建立了考虑启动压力梯度的三项式非达西渗流方程。结合常规二项式产能方程,建立了考虑启动压力梯度的三项式产能方程。由于启动压力校正系数与启动压力梯度有关,而启动压力梯度很难确定,需采用试算法求取校正系数和产能方程。实例分析表明:对于存在启动压力梯度的修正等时试井数据,用常规产能分析方法得到的(p2e-p2wf)/qsc与qsc直线的斜率小于0;用本文的产能分析方法得到的(p2e-p2wf-c)/qsc与qsc关系直线的相关系数为0.9975,可用于分析气井的产能。这一新的产能分析方法可用于分析存在启动压力梯度的低渗气井产能,由此确定单井合理产量。     

考虑启动压力梯度和高速非达西效应的低渗透气藏水平井产能

低渗透气藏存在启动压力梯度,对气藏产能存在很大影响。以具有顶、底不渗透边界的低渗透气藏为例,引入儒柯夫斯基变换,推导了考虑启动压力梯度及高速非达西效应的低渗透气藏水平气井产能计算公式,研究了高速非达西效应、启动压力梯度、水平段长度、渗透率各向异性比及偏心距等因素对气井产能的影响。结果表明,启动压力梯度和高速非达西效应的存在都使产能降低;在一定长度范围内,水平段长度越长,产能越大;渗透率各向异性的存在使产能降低;并做出了相应的流入动态关系曲线,为低渗透气藏中水平井合理配产提供了理论参考。     

注CO2开采煤层气产能预测及影响因素分析

在对注CO2开采煤层气过程所涉及的双组分气体吸附/解吸,扩散和运移等理论调研的基础上,考虑有效应力、气体吸附/解吸对煤层渗透率影响,建立了描述注CO2开采煤层气生产过程的数学模型,研究了注CO2条件下煤层气的储集、扩散和运移机理.运用数值模拟方法,分析了初始孔隙度、泊松比、杨氏模量等储层物性参数对储层渗透率变化的影响,研究了注CO2开采煤层气生产过程中CH4产量及CO2注入量的变化规律.结果表明:储层渗透率变化受孔隙压力降低、CH4解吸、CO2吸附3个因素共同作用;储层压力一定时,游离气中CO2摩尔分数越大,储层渗透率越低;同时明确了注产井间距、煤层初始渗透率和煤层温度等因素对产能的影响规律,可为现场生产提供理论借鉴.