煤层气藏产能动态预测方法及参数敏感性分析

煤层气体在开发阶段经历了解吸—扩散—渗流的复杂过程,会引起孔隙结构的变化,对产能造成一定影响。因此,研究煤层气藏的物质平衡时,需要考虑自调节效应对孔隙变化的影响。通过建立模型,推导了煤层气藏的物质平衡方程,结合气、水产能方程以及相渗曲线,并且考虑偏差因子随压力的变化,对煤层气藏产能进行动态预测,预测结果通过与实际生产数据历史拟合,验证了模型具有较高的可靠性。通过参数敏感性分析,得出煤层气井生产中后期不同敏感性条件下储层压力与时间成指数对应关系及其对气井生产的影响。综合分析结果表明,自调节效应好、渗透率高、朗氏压力高和煤层厚度大的煤层气藏产能相对较高。     

煤层气藏应力—渗流流固耦合模型及SPH求解

数值模拟是研究煤层气渗流的重要手段。将煤层气储层视为双孔双渗的多孔介质,同时考虑煤层的变形对瓦斯渗流的影响,建立煤层气藏应力—渗流流固耦合模型。综合考虑了煤层气的吸附与解吸效应、应力与渗流耦合作用等因素对煤层气开采的影响。采用SPH(Smoothed Particles Hydrodynamics)法求解控制方程,编制计算机程序。利用该模型求解并分析了煤层气的解吸—渗流过程以及煤层渗透率的变化情况。结果表明,SPH方法能够应用于煤层气解吸—渗流过程的数值模拟研究中来;煤层基质渗透率与裂缝渗透率与有效应力变化有密切关系,煤层气的渗透过程需要考虑煤层基质与裂隙受到的变形影响;考虑煤层气的吸附与解吸效应更加符合实际的煤层气渗流过程,能够更合理地估算实际采气过程中瓦斯涌出量。     

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。     

煤层气储层渗透率变化规律的物理模拟实验研究

煤层气勘探中存在着煤变质程度差异性大和储层物性变化规律差异大的特点,这些特点直接制约着我国煤层气产业化的进程。利用煤层气成藏模拟装置模拟了煤层气成藏过程,探索了煤层气储层物性变化规律,分析了储层物性变化对煤层气成藏过程的影响。认为渗透率是影响高、低煤级煤层气成藏的主要因素之一,对其它影响成藏的因素仍需进行物理模拟,以完善成藏理论。     

煤层气藏缝网压裂直井生产动态规律

体积压裂技术在煤层气藏开发中已得到广泛应用,针对体积压裂形成的裂缝网络(SRV),矩形边界复合模型相比于传统的径向复合模型能够更加准确合理地描述流体的渗流规律。解析或半解析函数方法无法对考虑SRV的矩形复合模型进行求解,而应用线性流模型对其求解则又会产生较大的误差。为此,利用双重介质模型对煤层气藏体积压裂区进行描述,综合考虑煤层气的吸附与解吸、扩散、渗流等多重运移机制,建立了基于非稳态扩散的煤层气藏矩形复合压裂井试井模型。结合Laplace变换、Stehfest数值反演以及计算机编程技术,采用边界元方法对模型进行求解,得到了煤层气藏生产动态变化的规律。对试井典型曲线进行了流动阶段划分,并分析了气藏边界尺寸、体积压裂区渗透率、吸附气含量、储层渗透率以及SRV尺寸等参数对生产动态规律变化的影响,实现了对体积压裂改造后的煤层气藏更为准确合理的描述。该项研究成果为深入认识煤层气运移规律和高效合理评价及开发煤层气藏提供了理论依据。     

煤层气藏全流固耦合数学模型

为准确表征煤层复杂的地质力学效应,根据多重孔隙介质力学特征和多过程运移特点,来构建煤层气藏三孔双渗全流固耦合数学模型,并基于所研发的全隐式有限体积数值模拟器,进一步研究地质力学效应对孔渗参数和煤层气产能的影响。结果表明,有效应力效应与基质收缩作用均可影响裂缝渗透率,且作用方向相反：有效应力效应的作用强度在开发初期大于基质收缩作用,但在后期发生逆转,导致渗透率先减小后增大,最终值甚至可达初始值的数倍;随着煤岩杨氏模量增大,有效应力效应减弱,煤层气日产量增大,产气高峰出现时机提前,随着Langmuir体应变量增大,基质收缩作用增强,同样煤层气日产量增大,产气高峰出现时机提前。全流固耦合数学模型能够更准确地刻画煤层复杂流固耦合作用,这对煤层气产能预测具有重要意义。     

考虑自调节效应的煤层气动态渗透率模型

在煤层气开采过程中，煤层的自调节效应将导致煤层渗透率发生显著变化。根据固体表面能与固体变形理论，建立了考虑自调节效应的煤层动态渗透率数学模型。结合Ji-Quan Shi模型，消除了煤体积收缩系数和弹性模量取值对计算结果准确性的影响，使计算结果更接近煤层的真实情况。实例计算结果表明；文中所建模型比Ji—Quan Shi模型的计算误差小，更接近煤层实际；煤层自调节效应引起的煤层渗透率变化量，随煤层压力的降低呈指数递增；随着泊松比的增大，煤层渗透率的增量减小;煤层气中Langmuir体积大的气体浓度越大，气体组分对煤层渗透率的变化影响越大。     

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究.研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式.在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标.     

晋城煤层气井产能的地质控制因素分析

以研究煤储层物性非均质性,识别煤层气藏类型为切入点,分析产能与煤层气藏类型之间的关系,发现高产井（>3000 m³/d）主要分布在富集高渗煤层气藏内,中产井（1500～3000 m³/d）主要分布在高饱和度低渗透煤层气藏内,而高渗透率低饱和度煤层气藏和低渗透率中低饱和度煤层气藏这2类气藏,受渗透率和含气量制约,其煤层气井产能一般偏低。     

中国低煤阶煤层气地质特征

低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域.中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力-应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景.低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流.低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区.