煤层气井排采工艺研究

排采是煤层气井开发的关键技术之一。通过分析煤层气井的排采影响因素和现场排采的试验研究,介绍了如何进行煤层气井的排采,给出了排采原则、各排采阶段过程控制的方法,并结合实例进行了说明。在煤层气探井排采中,取得了煤层气井产量的突破,日产量达到了2500m3。     

华北地区煤层气可采性的主要影响参数探讨

煤层气可采性是煤层气地质评价选区研究的重要组成部分,影响煤层气可采性的地质参数很多,其中较为重要的参数有煤层渗透率、相对渗透率、储层压力、煤层含气饱和程度等。文章对此进行了分析探讨,并得出结论：煤层渗透性是诸多影响煤层气可采性参数中最重要的地质参数,在煤层气可采性评价中应以煤层渗透性评价为重点。     

煤层气数值模拟信息系统的研究

从我国的煤储层特征出发,分析了适合我国的煤层气数值模拟信息系统需求状况,讨论了系统的设计思路,提出了以C/S为架构的应用系统、数据库和数据服务平台的三层式系统结构,并对系统功能进行了设计。该系统能方便煤储层内流体运移规律的定量描述,能准确进行井和区块产能的预测和评价,为制定合理的开发方案提供理论依据,从而达到经济开采的目的。     

华北地区煤层气可采性的主要地质条件探讨

煤层气可采性是煤层气地质评价选区研究的又一重要组成部分,影响煤层气可采性的地质参数很多,其中较为重要的有煤层渗透率、相对渗透率、煤储层压力、煤层含气饱和程度等。     

煤层气多层合采井生产特征分析

为了探究多层煤层气藏合采层间储层处液面压力的关系、层间生产压差的关系以及各储层见气时间的关系,以多层叠置独立煤层气藏为研究对象,从成藏特征和煤层气产出机理出发,基于煤层气井井底压力表达式,推导了层间储层处液面压力的关系表达式,进而推导了层间生产压差的关系表达式以及层间见气时间的关系表达式。通过分析得出：①由于层间距的存在,在下储层未暴露时,上下储层间储层处液面压力存在一定的差异,当下储层暴露后,上下储层间的储层处液面压力相等;②层间生产压差和层间见气时间也不一定相等,且差异的大小均与储层压差、层间距、储层暴露情况有关,其中层间见气时间的差异还受气井排采压差的影响。研究成果为煤层气多层合采井排采制度的制定以及多储层煤层气藏合采模拟实验方法的选取提供了理论基础。     

注气驱替煤层气数值模拟研究

注气增产法是一种新兴的提高甲烷抽放率和单井产量的增产技术，其原理是注入的气体与甲烷竞争吸附和降低甲烷有效分压，使甲烷解吸。其优点是保证煤层的能量，有利于甲烷产出，可大幅度提高煤层气的产量和采收率，延长煤层气田的开采期，提高经济效益，加速成本回收。通过研究注气增产法的机理。考虑了气组分和流体组分出现和消失的可能性，建立了注气驱替煤层气的完整的三维拟稳态非平衡吸附数学模型和数值模型．井根据所建立的模型开发了注气驱替煤层气的计算机程序。实例证明，该模型是可靠的，可为注气增产技术在我国煤层气开采中的推广应用起到指导作用。     

煤层气储层数值模拟研究的应用

储层数值模拟是确定煤层气开发方案和评价采收率的有效方法,其遵循常规油气藏数值模拟步骤,通常包括选择模型、资料输入、灵敏度试验、历史拟合和动态预测5个环节。煤层气属于非常规天然气,其储层数值模拟基于解吸―扩散―渗流的地质模型,在具体模拟过程中具有自身的特点。结合在新集煤层气试验区开展的储层数值模拟研究工作,重点阐述了模拟研究中的两个重要环节:模拟模型的建立(资料输入)和历史拟合。模拟模型的建立是进行储层数值模拟工作的基础,试验区模拟模型的具体内容包括:确定模拟区域及边界条件,剖分网格、确定流体的PVT性质参数、处理储层描述数据和处理动态数据等。历史拟合是运用已有生产井的动态资料校正模拟模型的逆过程。通过历史拟合,获得了更能够真实反映试验区储层特征的参数,分析了5煤层和6煤层附近的大段砂岩层对煤层气产量的贡献,提出了排采作业建议,并采用历史拟合的储层参数进行了动态预测。     

注二氧化碳提高煤层气采收率数值模拟

随着全球温室效应的逐渐增强,CO2的处理已成为各国关注的问题。在煤层气开采中,利用CO2提高煤层气采收率也成为研究热点。针对煤层气开发过程中的产气量低的问题,从物理模拟方法和数值模拟角度出发,进行了CO2置换煤层气的等温吸附实验以及置换过程中的浓度测定研究,并对山西晋城地区运用ECLIPSE软件进行了数值模拟研究。研究结果表明,CO2能提高煤层气的产量和采收率,使产量保持稳定,采收率高达94%,同时也能有效地减少CO2的排放,缓解温室效应。     

数值试井与数值模拟相结合的新方法及应用

为提高数值模拟中压力指标拟合精度,充分利用实测压力数据,需要将数值试井与数值模拟方法结合起来.为此,在精细地质建模的基础上,通过数值模型的直接转化,建立精细的数值试井地质模型,编制了实用软件,给出了2种方法有机结合的途径及具体步骤,并在实际区块进行了应用.方法使得单井及平面的试井解释结果更加准确丰富,数值模拟压力拟合速...     

气井多层合采渗流特征及接替生产物理模拟

对于低孔、低渗气藏,为了提高单井产能和改善气田开发效益,许多生产井都采用了多层合采方式进行生产。为了更真实地认识低渗气藏多层合采的渗流特征以及确定最佳合采接替时机,通过设计室内物理模拟实验,模拟气藏多层合采开发过程,研究了地层压力、渗透率及主控因素共同作用下的气藏渗流特征对开发效果的影响以及合采接替生产时机,认为多层合采时,高压、高渗层产量贡献率始终高于低压、低渗层;而对于低压、高渗层,实验初始阶段低压、高渗层的产量贡献率高于高压、低渗层,实验后期从主产气层变为次产气层;在不同的接替时机下,随着接替点压力的降低,采出程度呈现出降低的趋势;低渗层接替生产要比高渗层接替生产效果要好。采用物理模拟实验研究多层合采产气渗流特征尚属新的尝试,其研究成果对制定类似气藏的合理开发技术策略提供了参考依据。     

宿南向斜煤层气地质演化史数值模拟研究

为了查明宿南向斜煤层气生成、运移、聚集和散失的地质演化历程,建立了煤层气地质演化史动态平衡动力学模型,并研制了模拟软件。分析了本区构造史、埋藏史和热演化史,对宿南向斜煤层气演化史进行的模拟计算。结果表明,宿南向斜煤层气地质演化历程可分为煤层气低水平聚集的第一和第二阶段、煤层气大量聚集且散失作用较发育的第三阶段和以散失作用为主的第四阶段。在横向上,煤层现今含气量总体上表现为向斜边缘较低而核部较高的特点。     

Productivity control factors and extraction practice of coalbed methane horizontal well

为了揭示煤层气水平井产能控制因素,采用理论分析方法分析了临界解吸压力、含气饱和度及渗透率对水平井产能的控制作用。通过山西沁水盆地南部水平井排采实践,提出了三段式管理井底压力的排采方法,即将排采制度分为井底压力大于临界解吸压力阶段、介于临界解吸压力至0．5倍,I盏界解吸压力阶段、小于0．5倍临界解吸压力阶段分别制定降压幅度。井底压力控制遵循：第l阶段落实地层供液能力,降液幅度小于3m／d;第2阶段缓慢提产,落实煤层气井产气能力,降液幅度为1rn／d;第3阶段稳定配产,维持井底压力,产气量出现下降时缓慢降液,降液幅度为0．5m／d。结果表明：三段式管理井底压力的排采方法有利于区域压降扩展和充分释放煤层气井产能。     

贵州省织金地区煤层气多层合采层位优选

贵州省织金地区龙潭组煤层具有多、薄特点。与单一厚层状煤层相比,多煤层合采存在合采兼容性问题,易发生层间干扰,影响合采效果及资源动用程度。为了发挥煤层气井生产潜力,提高开发效益,亟需开展合采层位优选,建立多煤层开发序列。在研究织金区块地质特征的基础上,开展了多煤层地质条件差异研究,结合排采实践及解吸理论,探讨了织金地区多煤层合采影响因素,优选了合采层位。多煤层合采主要受解吸液面高度、纵向跨度、压力梯度、供液能力、渗透率差异影响。织金区块上二叠统龙潭组主力煤层地层供液能力、压力梯度、渗透率差异较小,对合采效果影响较小。层间跨度和解吸液面高度差异是影响区块合层开采的关键因素,16,17,20,23,27,30号煤层90 m跨度可作为一个开发组合,大井组优选此6层煤合采获得2 000 m³/d稳定产量,证实合采层位优选方法正确。     

低渗透煤层气产能影响因素评价

采用数值模拟方法,从煤层气的流动机理入手,利用 Langmuir 等温吸附方程描述煤层气从煤表面的解吸过程,用Fick定律描述煤层气在煤基质和微孔隙中的扩散,综合考虑了煤层气的解吸、扩散和渗流3个过程,建立了煤层气储层数学模型,推导数值模型并进行了模拟计算。计算结果表明:裂缝半长越长产能越高,当裂缝半长增加100m后,裂缝半长对产能的影响较小;裂缝的导流能力越大产能越高,当裂缝导流能力超过20μm²·cm后,产能增加不明显;分子扩散系数对产能影响较小,而割理的渗透率对产能影响较大;对于不同的煤层气井在投产时,应合理优选压裂缝半长和导流能力。     

煤层气藏开发降压解吸气运移机理

气液两相流体流动与传质原理表明:浓度差驱动的扩散仅发生在单相流体中;气液易溶两相流体之间通过溶解进行扩散;气液不溶或微溶两相流体通过压差驱动渗流。据此认为基质孔隙解吸气应为压差驱动下的渗流,并不满足Fick定律。研究了降压解吸的气分子溶解、扩散、成核及成泡过程,对气泡和气柱进行了受力分析,建立了基质孔隙解吸形成的游离气进入割理及裂缝的非线性渗流模型。研究表明:煤基质孔隙中少量解吸气溶解扩散,而大部分成核及成泡,并在压差驱动下进入煤层割理及裂缝系统;考虑基质孔隙与割理压差时,基质孔隙压力下降较慢、传播距离较近,并会出现解吸气产出滞后现象;计算动态储量时需采用基质孔隙压力而非割理压力;注CO2提高煤层气采收率为驱替机理而非置换机理;提高煤层气采收率需优化开采压差而非地层压力越低越好。     

低渗气藏多层合采可行性分析及产量预测研究

针对气藏多层开采的特点,利用压力平衡原理计算和绘制各个气层和气井的流入动态曲线,建立一套以时间为变量的气藏多层节点分析方法,形成多节点协调分析的多层合采可行性分析与产量预测研究方法,利用该方法可对气井生产全过程和气层产能及压力变化进行准确的描述与预测.研究分析表明:气层间压力差异是影响合采可行与否的主要因素,气层物性变差和提高气井产量可降低倒灌气量,而增加单层控制储量会延长倒灌发生的时间.当倒灌气量相当大时,合适的井下节流器能够大大降低层间倒灌气量,从而实现多层正常合采.多层合采预测方法经现场实例分析.证实其计算结果与实际生产情况吻合,可靠性较高,适宜指导现场生产.     

生物产气对煤层气可采性指标的影响

煤层气开发受多种因素的影响,为了研究生物甲烷代谢对煤层气开采指标的影响,选择不同煤阶的煤样进行了生物代谢模拟实验。通过生物产气数据、代谢前后煤样等温吸附和孔隙结构等参数测试,计算煤层气的采收率、含气饱和度、临储比等开采性指标并分析其变化规律。结果表明:1煤层生物产气能提高煤层气资源量,但随着煤变质程度的增加,生物产气量逐渐下降,同时煤的亲甲烷能力也降低;2生物产气对煤储层孔隙结构有明显的改善,其大孔数量和总孔容两个指标显著增加,从而提高了煤储层的孔渗性;3生物产气后煤储层的临界解吸压力、含气饱和度与采收率等开采指标也都有不同程度的提高,河南义马千秋矿和山西柳林沙曲矿煤样的含气饱和度提高的幅度较大,山西西山官地矿煤样的变化幅度次之,但总体的变化趋势具有一致性。结论认为,煤层生物产气不但能增加煤层气资源量,而且还有助于提高煤层的可采性。该研究成果可以为我国煤层气生物工程现场实施提供参考。     

煤层气直井排采捞煤粉一体化技术

在煤层气井开采过程中,目前用的最多的还是抽油机排采系统,在排采泵方面主要采用常规整筒泵,这种泵所存在的主要问题是煤粉卡泵和煤粉卡固定阀、游动阀,导致系统频繁作业,严重影响了煤层气的开采时率。为了有效解决这个问题,研制出一套排采捞煤粉一体化管柱,该管柱采用新型防煤粉泵和挂篮式沉砂管,使煤层气井的排采、捞砂一体化成为可能。新型防煤粉泵采用了高支固定阀和大直径游动阀的长柱塞结构,不仅可以有效防止煤粉卡固定阀、游动阀,还能有效防止煤粉进入泵筒造成卡泵;排采过程中沉积下来的煤粉进入挂篮式沉砂管中,待到检泵时连同沉积在沉砂管中的煤粉一同起出,取消了捞煤粉环节,节约成本。现场应用表明,煤层气直井排采捞煤粉一体化管柱适应现场需求,延长了检泵周期,具有良好的推广前景。     

煤层气与页岩气吸附/解吸的理论再认识

为了解决一些煤层气与页岩气气田开发效果与预测的差异很大、产能低、递减快及开发成本高等问题,由于吸附/解吸基本理论直接影响开发方案的制定与实施,通过研究煤层气的煤化过程及页岩气的成藏过程,重新界定了孔隙中原始气-水分布状态。发现煤层气与页岩气的吸附气属于固-液界面吸附的研究领域,其吸附规律应满足适合固-液界面的Langmuir等温吸附定律,即气体的吸附量与溶液的浓度有关,而对环境压力不敏感。理论与实验研究表明固-液界面吸附气排水降压后解吸困难,吸附气多而游离气少的储层产气量很难提高,其显著不同于目前普遍使用的固-气界面吸附理论。同时研究了多孔介质中微小孔隙的气-水界面压降,发现对于微/纳米孔隙气相的压力可以远高于液相压力,而目前的测井及试井尚不能传感这种气相压力,因此会导致低估游离气的储量及其对产量的贡献。