渗透率应力敏感性对煤层气井产能的影响

为了得到煤层气井产能方程,并对其敏感参数进行分析,基于煤层流体渗流规律,推导了在达西渗流和非达西渗流下考虑渗透率应力敏感性的产能方程,研究了韩城WLl井某煤层的煤层气井流入动态。结果表明：不管是达西渗流还是非达西渗流,考虑应力敏感性后煤层气井的产能明显减少,无阻流量最多可以减少12．4％;当改变渗透率应力敏感系数后,发现敏感系数越大,煤层气井的产能下降越多;如果生产压差较小,虽然应力敏感性影响不明显,但是产气量较低,生产压差过大又会浪费地层能量。因此,开发时制定合理生产压差是非常重要的。     

煤层气体积压裂水平井产能分析

由于煤储层地质特征和割理发育,压裂形成的人工裂缝多为缝网结构,常规的产能方程不适合煤层气体积压裂水平井产能分析,因此将煤层水平井增产改造物理模型假设为两区复合模型:裂缝波及区考虑为一个渗透率显著改善等效区域,裂缝未波及区渗透率极低;从渗流力学基本原理出发,利用儒柯夫斯基变换,借鉴Joshi对水平井产量公式研究思路,推导出煤层气体积压裂井产能公式,分析影响煤层气体积压裂水平井产能的主控因素,为准确预测煤层气体积压裂水平井产能提供技术指导。     

煤粉对煤层气直井产量的影响

根据煤层气藏的特点,利用渗透率平行路径模型和煤层气渗流控制方程推导稳态情形时煤层气直井产量公式。结果表明,对于不同的非堵塞路径占总孔隙路径的百分比,煤粉产出时煤层渗透率和煤层气直井产量有可能增大,也有可能减小。实例计算结果与实际生产资料一致,证明了该方法的可靠性。     

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。     

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。     

考虑应力敏感性的煤层气井产能模型及应用分析

煤储层应力敏感性是影响煤层气井产能的地质因素,在煤层气井排采过程中如何降低或避免煤储层应力敏感性对煤层气井产量的影响是值得考虑的问题。在对煤储层应力敏感性分析的基础上,推导了考虑应力敏感性的煤层气气井产能模型,提出了用产量降低幅度值(β)描述应力敏感性对煤层气井产量的影响程度,揭示了有效应力对煤储层渗透性和煤层气井产能的影响规律。研究结果表明:煤储层渗透率随有效应力的增加按负指数函数规律降低,在煤层气开发中煤储层表现出明显的应力敏感性。考虑煤储层应力敏感性后,煤层气井的产量低于不考虑应力敏感性的气井产量;随生产压差的增大,煤层气井的产量增加幅度较小,并逐渐趋向稳定,且煤层气井产量下降幅度β值增大;煤层气井的产量降低幅度β值随应力敏感系数的增大整体呈增高趋势。随着生产压差的增加,煤层气井的产量增加幅度较小,并逐渐趋向稳定,说明放大生产压差并不能获得最大产量,煤层气开发需要制定合理的生产压差和严格控制排采强度。     

煤层气井常用试井方法及应用

试井测试是目前能够准确获取煤层参数的有效方法。现从实际应用的角度，重点介绍了煤层气井常用试井方法，并对各种试井测试方法的优缺点、适用范围进行了研究评价。结合煤层渗透率及储层压力的特征，探讨了试井测试方法在煤层气勘探开发中的应用。     

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。     

基于物质平衡方程的页岩气井产能预测方法

页岩气井产能受地质和压裂改造参数综合影响,在开发初期,难以确定可靠的地质模型来预测气井产能。为了快速、准确地预测气井产能,在研究页岩气物质平衡方程和产能方程的基础上,考虑吸附气和异常高压气藏岩石弹性能量影响,建立了基于物质平衡方程的页岩气井产能预测方法,该方法需要参数较少,可在开发初期快速对页岩气井产能进行预测。涪陵地区X1井实例计算表明:该方法综合考虑了页岩气吸附气解吸、异常高压气藏岩石弹性能量的影响,产能预测结果准确、可靠;吸附气对气井累产气量影响明显,约占总累产气量17%,对定产生产气井的稳产期影响不大;吸附气的贡献在2.5~4年逐渐体现出来,定压放喷生产初期产量高,地层压力下降快,吸附气的产出贡献比控制产量的定产生产方式要早;考虑岩石弹性能量的影响,气井稳产时间和累产气有所增加,但影响不明显。     

拟稳态扩散的煤层气井动态模型及应用

扩散对煤层气井生产动态具有非常重要的作用,为现场人员能够快速有效地对煤层气井生产动态进行预测,需要建立解析形式的动态模型。以拟稳态扩散和体积物质平衡方程为基础,建立气体扩散量与含水饱和度的关系,结合拟稳态产能方程,得到考虑煤层气体拟稳态扩散的动态预测模型。模型对煤层气井生产中后期具有较好的拟合度,通过计算,认为扩散作用在整个开发过程中对煤层气产量均有影响。扩散作用能提高煤层气峰值产量,特别是对煤层气后期产量有很重要的稳定作用。扩散系数越大,煤层气峰值越高,后期产气量越高,且稳产时间更长;扩散对累积产水影响较小;煤层气开发后期,扩散作用越强烈,储层压力下降越平缓,煤层气稳产时间越长。     

基于随机森林算法的煤层气直井产气量模型

煤层气产量评价和预测是煤层气开发工程决策的关键基础。随机森林算法具有计算量小、精确度高的优点。影响煤层气井产能的参数包含地质参数、工程措施和排采工艺参数。煤储层地质参数分为动态参数和静态参数两个部分。静态地质参数由煤层的本质属性决定,如:煤层埋深、煤层厚度、地应力等;动态地质参数在排采过程中发生动态变化,如储层压力、渗透率等。排采工艺参数多为动态参数,主要受人为调控,如井底流压、套压、动液面深度、冲次、冲程等。当煤层气井完成选址、钻井、水力压裂等条件进入生产阶段,排采工艺参数对其产量影响至关重要。基于随机森林算法,分析了沁水盆地郑村区块15号煤层8口煤层气井的地质参数和排采工艺参数对产气量的影响,计算得到了排采工艺参数对煤层气井产气量影响的重要性指标排序,即流压>套压>动液面>冲次>冲程>埋深。将煤层气井最近60 d的生产数据作为产气量预测的测试样本,其余历史生产数据作为学习样本。学习样本经过缺失值处理、异常数据处理后,输入至R语言中,利用随机森林算法对历史产气量进行拟合分析。综合考虑排采工艺参数和历史产气量的动态变化对煤层气井后续日产气量的影响,建立了煤...     

煤层气井两相流阶段排采制度实时优化

煤层气井气水两相流动阶段的合理排采制度的确定极为复杂,但对于煤层气井高效排采具有重要意义。考虑低渗透煤层的启动压力梯度和应力敏感性特征,根据煤层压裂后流体渗流规律的变化,基于气藏工程和稳定渗流理论,建立了煤层气藏垂直裂缝井气水两相产能方程,结合煤层气藏物质平衡方程及煤层气井产量数据,可得到煤层气井实时的采气指数曲线,根据最大产气指数原则即可实时确定最佳生产压差,从而建立了一套煤层气垂直压裂井气水两相流动阶段的排采制度实时优化方法。通过现场典型井的应用,验证了所建立的煤层气井排采制度实时优化方法的可靠性。     

煤矿区煤层气抽采的多物理场耦合模型及应用

基于考虑煤岩膨胀应力作用的有效应力原理,建立了考虑由瓦斯压力引起的煤基质变形和有效应力耦合效应下的煤储层渗透率动态变化模型,以煤岩变形的应力场方程和煤层瓦斯渗流方程为桥梁,构建了煤层气抽采的多物理场耦合模型。以沁水盆地南部二叠系山西组3#煤层为地质模型进行应用分析,运用Comsol Multiphysics多物理场数值模拟软件,对不同煤层参数及不同工况条件下煤矿区煤层气抽采的孔隙压力场变化规律进行分析,研究发现:煤层气抽采主要受煤层埋藏深度、煤层孔隙度和渗透率影响较为明显,而受抽采负压大小的影响较小。     

煤矿深部开采瓦斯压力计算的解析算法

在考虑地应力和地温影响的基础上,提出了煤层瓦斯渗透率ｋ（,θ）与平均应力和地温的关系及一维稳定流动的瓦斯渗流方程,并根据煤层在地表有无露头和通道的情况,导出了煤层瓦斯压力计算分析的解析式．现场实测和理论计算的比较分析表明,该算法能较准确反映实测结果,并从理论上进一步完善了煤层瓦斯压力的计算方法,对煤矿深部开采煤层瓦斯压力和含量的预测以及渗流场的分析具有重要意义．     

煤矿井下煤层渗透率直接测定方法研究及应用

研究了国内外有关学者提出的各种煤层渗透率测定及计算方法,分析了煤层瓦斯运移计算模型,在此基础上提出煤层瓦斯渗流的几点假设。利用瓦斯渗流动量守恒方程和气体状态方程,建立了煤层瓦斯径向流动流量计算方程,并依据现场测试实际情况给定边界条件,建立了煤层瓦斯径向流动状态下的渗透率计算方程,为现场渗透率测试提供理论支撑。通过对地面实验室和煤矿井下现场测试煤层渗透率方法的研究,提出了煤矿井下直接测试煤层渗透率的新方法:圆周渗透率测试法。利用该方法对中马村矿27采区煤层渗透率进行现场实测,并通过反算出的煤层透气性系数与以往实测数据对比,结果表明:圆周渗透率测试法能够实现煤矿井下煤层渗透率的现场直接测定,测试结果准确可靠。     

余吾矿煤层气井产能主控因素分析

查明余吾矿煤层气井产能的主控因素,可为进一步勘探开发提供指导。根据该矿已有的煤层气勘探开发井资料,从资源开发条件、钻井的井径扩大率、压裂改造效果、排采工作制度等方面分析了关键参数与日产气量的关系,得出了该区煤层气井产能的主控因素。结果表明:煤储层原始渗透率、临储压力比、含气饱和度是该区煤层气井产能的储层地质控制因素;钻井的井径扩大率、压裂改造效果是影响该区煤层气产能的工程控制因素;排采工作制度与产能之间关系不密切。当煤层段煤体结构复杂或碎粒/糜棱煤所占比例较高时,优化钻井参数或改善钻井液性能、优化压裂工艺参数与煤层的匹配性,是实现该区煤层气井产能最大化的重要保障。研究结果为该区煤层气井开发工程指明了方向。     

煤层气井排水采气理论与技术研究

排水采气是煤层气开发技术的重要流程,直接关系到煤层气井投资的成败。本文根据煤层气井排采原理,分析了煤层气的产出过程,介绍了煤层气单井排采和井网排采的原理,并根据排采过程中产能变化,将排采划分为排水降压阶段、产量稳定阶段、产量衰减阶段等三个阶段。影响煤层气井产能的主要因素有煤储层压力、煤层厚度以及煤储层渗透率等。通过煤层气井产能的数值模拟,可以对煤层气井进行产能预测研究。     

煤矿采动区对邻近煤层气井的产能控制

为了分析煤矿采动区对邻近煤层气井的产能影响,对樊庄区块西南部煤层气井的物性特征和产能特征进行了研究。研究表明:随着距煤矿采动区距离的增加,煤层的含气量逐渐增大,渗透率逐渐下降;根据采动区邻近煤层渗透率变化和煤层气井的产能特征,将采动区周围区域划分为4个区域,并提出了产能控制模式。煤炭和煤层气协调开发过程中,建议在Ⅱ、Ⅲ区布置煤层气井,有利于煤层气的高效开发。     

煤层气井生产曲线的拟合和产量预测

本文根据煤层气井的储层参数和水文地质数据，通过计算排采在煤层中形成的压力降，再结合兰氏方程、临界解吸压力等参数，进一步计算出煤层气井的产水量和产气量，并与实际的生产曲线相比较，进行拟合校正，建立合理的预测模型，用于煤层气井未来的产水量和产气量的预测。该方法回避了以往数值模拟的解吸、扩散、气水两相流运移的复杂计算。     

赵庄井田煤层气水平井产能影响因素敏感性分析

以赵庄井田3#煤为例,参考X-01井的储层参数,利用数值模拟软件,研究了煤层厚度、煤层气含量、储层渗透率、吸附性、储层压力、压裂段数等因素对煤层气水平井产量的影响。研究结果显示:产气量与煤层厚度、煤层气含量、储层渗透率和压裂段数呈正相关关系,随其增大而增大;随Langmuir体积的增大而减小,呈负相关关系;储层压力对产气量大小无影响,只影响煤层气井的产气时间。