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,建立了煤层气井的产量模型。依据随机森林算法的分枝优度准则,预测了不同排采方案下的煤层气井日产气量,将预测值与测试样本进行对比分析。结果显示,日产气量预测值中95%以上的数据与实际产量数据(测试样本)的误差小于5%,这说明基于随机森林算法的煤层气直井产量模型具有较高的拟合及预测精度,为煤层气井产能评价和预测提供了借鉴。     

柿庄北区块深部煤层气产能特征及影响因素分析

为了解决沁水盆地南部1 000 m以深的煤层气产量普遍较低的问题,以柿庄北区块为研究重点,采用对生产数据综合分析的方法,对深部煤层产气特征、排采变化规律、不同产量的典型井生产动态进行了研究,提出了深部煤层气产能的关键影响因素。研究结果表明:深部煤层气日产气量多小于500 m3,见气时间为16~178 d,单排3号煤层的井动液面较低,合排3号煤和15号煤的动液面较高,井底流压1.70~2.59 MPa;影响产能的因素包括地质、工程技术以及排采3个方面,地质因素主要为煤储层渗透率较低、3号煤与15号煤合采或部分井距断层较近导致产水量较大,工程因素主要是部分井压裂未形成有效通道导致甲烷气体无法渗流,排采因素主要是指排采过程中停机频繁等导致排采不连续影响产气量。     

煤层气井排采动态典型指标分析方法体系

挖掘和揭示煤层气井排采动态资料背后蕴含的丰富的地质和工程信息,为井位部署和排采工作制度优化服务,是煤层气井排采动态分析的目的。以鄂尔多斯盆地某煤层气田35口井的实际排采动态资料为基础,提出从众多复杂排采动态曲线中挖掘初始见气时间、初始累计产水量、初始降液幅度、初始排水速度、典型日产水量、典型日产气量、典型米产水指数和典型米产气指数共8个排采动态典型指标,通过典型指标之间及其与地质因素和工程因素之间的关系分析,认为地解压差是影响初期排采动态的主要因素;在气水同产阶段,原始压力水头是影响产水量的主要因素,而煤层厚度、含气量和渗透率是影响产气量的主要因素;从排采动态曲线反映的排采效果看,研究区初始排水速度应控制在0.9 m/d。     

基于注意力机制的CNN-GRU煤层气产能预测方法研究

为优化当前煤层气产气量预测方法，探讨煤层气产能排采数据历史状态影响及时序过长导致丢失关键信息的问题，提出了一种基于Attention机制的卷积门控循环单元网络的煤层气产能预测模型；选取5个与日产气相关性较高的排采参数，利用韩城区块煤层气井现场排采数据构建并训练煤层气产能预测模型，预测未来该井区160 d的产气量情况。研究结果表明：引入注意力机制的组合模型CNN-GRUA，通过提取数据高层特征、并降低历史序列关键信息丢失的影响，克服了传统预测方法无法处理数据间非线性、时序性以及信息丢失的问题；相比BP神经网络、卷积神经网络、门控循环单元和未引入注意力机制的CNN-GRU等模型，组合CNNGRUA模型具有更高的预测精度，平均绝对误差百分比仅为1.72%。     

彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化

为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。     

陕西彬长矿区低阶煤地面煤层气开发方式

分析陕西省彬长矿区大佛寺井田的地质构造、煤层特征、储层渗透性、煤吸附特征、煤层含气量、煤层气资源潜力,研究地面煤层气开发方式的技术特点和适应性特征,采用数值模拟手段及煤层气CBM-SIM模拟软件对垂直井和多分支水平井在大佛寺井田的抽采效果进行了预测,为以后彬长矿区及国内其他类似地区的低阶煤地面煤层气开发提供了技术支撑和参考。陕西彬长矿区是我国典型的低阶煤矿区,4号煤层为主采煤层,煤层厚度大,含气量低,渗透性较好。测试结果表明,垂直井与水平井在大佛寺井田有着良好的抽采效果,垂直井单井最高日产气量2 221.26 m^3,5个分支的水平井最高日产气量超过25 000 m^3。在今后矿区煤层气开发中,应结合地质条件、抽采目的、开发工艺和投资成本等因素,选择最优开发方式。     

低压低渗煤层气多分支水平井开发关键技术研究——以沁水盆地郑庄区块15号煤层为例

沁水盆地太原组15号煤层总体低压低渗低饱和,煤储层相对较薄,地质条件复杂,煤层气井产量普遍偏低。以沁水盆地郑庄区块为研究对象,依据本区15号煤层LDP-22H多分支水平井的成功开发经验,全面论述低压低渗煤储层煤层气钻完井工艺、标志层判定、井眼轨迹控制等关键技术。结果表明：采用钻井-录井-测井一体化地质导向技术可以有效卡准目的煤层,同时实时修正钻头轨迹,煤层平均钻遇率在97%以上,极大地提升了煤层有效进尺。865 d的排采实践表明,LDP-22H多分支水平井日产气量突破15万m3,日产气量稳定在8万m3左右,全程累计产气量为2091.5469.3 万m3,实现了超高产和稳产,标志着多分支水平井在低压低渗煤储层煤层气高效开发上有较好的适用性。另一方面,多分支水平井要优化井位,加强水平井底部位排采能力,稳定压降速率,减小对煤储层渗透率敏感性伤害,提高排采的连续性,减少停泵和检修作业频次,保证产能的延续性。     

寺河矿区西二盘区煤层气井抽采效果评价

为解决寺河矿区生产期间瓦斯浓度高的潜在安全问题,对寺河矿区西二盘区进行煤层气井排采,在石炭系太原组和二叠系山西组的3~#煤层、15~#煤层的煤炭地质、煤层气地质等资料的基础上,对相应煤层的含气特性进行了综合分析。数据研究表明,寺河矿区西二盘区主煤层在一定排采时间内,瓦斯浓度有降低的趋势,同时得到含气量实际降低的结果,通过生产数据拟合、参数修正预测了煤层气产能及未来含气量随时间抽采变化的规律。     

黔西都格井田煤层气储层特征及可采性

为预测评价黔西都格井田煤层气资源的可采潜力,推进黔西地区薄至中厚煤层群发育条件下的煤层气勘探开发工作,基于在该井田内实施的煤层气井所获得的地质资料,分析了可采煤层和顶底板发育条件、储层压力、含气性和孔渗性等重要储层地质特征,利用等温吸附曲线、相似地区储层类比和实际排采结果拟合等方法预测了煤层气可采性。结果表明:都格井田可采煤层含气量为3.94~29.95 m3/t,平均12.48 m3/t,含气饱和度平均为60%,煤储层以常压为主,含气饱和度较高,并有含气量高、孔渗性好的特点。通过等温吸附曲线法、类比法、排采试验数据拟合等3种不同方法预测都格井田可采系数分别为:0.49~0.68,0.40~0.53和0.41,综合评价可采系数为0.41~0.68,说明了井田具有较好的煤层气开发条件和可采性。     

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。     

常村矿煤层气井产水/产气曲线类型及其成因分析

煤层气井的产水、产气曲线形态是地质储层潜力及排采工作制度的合理与否的综合反映。根据常村矿33口煤层气井的日产水量、日产气量曲线形态,结合波动性指数判别方法,划分出5种典型的产水/产气曲线类型。从储层资源产气潜力、围岩水补给情况和排采工作制度等方面分析得出了典型产水/产气曲线类型的成因。结果表明：常村矿煤层气井排采曲线可划分为单峰产水+稳定产气型、双峰产水+双峰产气型、双峰产水+稳定产气型、稳定产水+单峰产气型、稳定产水+稳定产气型等类型。当围岩水几乎无补给或补给较少且资源潜力较大且排采工作制度合理时,一般表现出稳定产气+单峰产水型;排采制度不合理时,容易出现稳定产气+双峰产水曲线。当围岩水补给较多且资源潜力较小时,一般表现为稳定产水+单峰产气型;资源潜力一般或较大时,表现为稳定产水+稳定产气型。当围岩水补给小、资源潜力一般且排采工作制度不合理时,容易表现出双峰产水+双峰产气型。该研究成果为煤层气井不同储层地质条件下排采工作制度优化奠定了基础。     

沁水盆地南部煤层气井排采伤害判别模式

为分析煤层气排采生产过程中储层伤害对煤层气井产能的影响,以沁水盆地南部成庄区块为例,对22口煤层气井排采生产特征进行了分析,划分了高、中、低产井和产水井,界定了不同产能井排采伤害发生的时间,建立了煤层气井的排采伤害判别模式。研究结果表明:成庄区块高、中、低产井和产水井排采前期易产生速敏效应,中期是地层气锁的高发期,后期会出现应力闭合伤害;3种主要排采伤害中,气锁发生的可能性比煤粉堵塞要大,速敏出现概率又比应力闭合大;高产井在生产过程中一般会发生一种类型的伤害,中产井中出现2种伤害类型的几率增大,低产井与产水井多为多种伤害类型组合甚至出现伤害的耦合效应。     

Drainage feature about coalbed methane wells in different hydrogeological conditions in Fanzhuang area

It is an important guarantee to enhance the production of coalbed methane (CBM) and reduce the project investment by finding out the drainage feature about CBM wells in different hydrogeological conditions. Based on the CBM exploration and development data on the Fanzhuang block in southeast Qinshui Basin and combined with the seepage principle and lithology on the roof and the bottom coalbed, the mathematical model of integrated permeability was established. By permeability experiments of the different lithologies on the roof and the floor within the 20 m range combined with the log curves, the integrated permeability of different lithological combinations were obtained. The starting pressure gradient and permeability of the roof and the floor for different lithologies was tested by ??differential pressure-flow method??. The relationships between the starting pressure gradient and the integrated permeability were obtained. The critical distance of limestone water penetrating into coal reservoirs was calculated. According to the drainage feature of CBM wells combined with the drainage data of some CBM wells, the results show that, when limestone water can penetrate into coal reservoirs, the daily water production is high and the daily gas production is low although there is no gas at the beginning of the drainage process, the CBM wells stop discharging water within 6 months after the gas began to come out, and the gas production is steadily improved. When limestone water can not penetrate into coal reservoirs, the daily water production is low and the daily gas production is high at the beginning of the drainage process, and it almost stops discharging water after some time when the gas come out, the daily gas production increases, and the cumulative water production is much lower.     

沁南潘庄井田煤层气产能预测研究

煤层气产能预测是煤层气开发潜力评价和决策的重要研究内容。文章基于潘庄井田煤层气开发及实测资料,采用COMET3煤层气藏模拟软件对潘庄井田煤层气产能进行了模拟。结果表明:煤层气产能受诸多煤层气开发参数及其耦合作用控制,各参数对煤层气产能影响程度不同,实测参数的完整性影响煤层气井历史拟合和产能预测结果的真实可靠性;历史拟合模型可靠,产能预测结果具有高度可信度;产能预测结果显示研究区气井产气效果好,具备商业开发潜力。     

基于三维地质建模的煤层气井产能特征分析

借助三维地质建模软件,基于寺河西区138口单采3号煤层的气井2007-2017年的产量数据,将研究区划分为A、B、C 3个区域,对比分析煤体结构平剖面分布特征与产能时空变化特征。结果表明:研究区发育原生结构为主,含少量构造煤,基本不含碎粒煤和糜棱煤;碎裂煤含量区域分布,以C区为中心,碎裂煤含量向A区和B区逐渐减少,C区>B区>A区;产能区域分布,平均日产气量A区>B区>C区,A区和B区域大部分气井产能可持续性较好,C区多分布产能衰减型煤层气井;发现碎裂煤含量虽然对煤层气井的早期产能有较大贡献但不利于产能的持续性,碎裂煤含量为18%左右的C区,早期产气量较高,衰减较快。     

煤层气井产能模式及控制因素——以韩城地区为例

根据对韩城地区煤层气井生产动态资料的分析,总结出了3个方面的生产特征：① 产水量大,排水期长;② 表现为提液产气的特点;③ 稳产期时间长。建立了4种煤层气井产能模式,8个亚类。厚度、渗透率、含气量、水文地质条件对产能的影响比较明显;多层合采,层间干扰严重;压裂过程中泵的平均排量越大,加砂量越大,投产后气井的产量越高,破裂压力梯度低的井产能高。应力敏感在产量上升期和稳产期表现比较强烈,合理的排采制度应划分为4个时期进行优化：排水降压期,可适当加大排量,以动液面和地层压力稳定下降为目标;产气量上升期,应适当降低排采速度,以产气量稳定上升为目标;稳产期,应稳定排量,以保证压降漏斗持续、稳定扩展和延长稳产时间为目标;递减期,应适当控制排量,以减缓递减速度为目标。     

沁南煤层气井产能影响因素分析及开发建议

通过比较山西沁水盆地南部57口煤层气井在1.5 a时间内的产气产水特征,分析了影响该区煤层气井产能变化的地质及工程特征因素,并提出相应的开发建议。结果显示:煤层埋深及地下水动力条件、含气量以及气井所处的构造部位是影响沁南煤层气井产能的主控地质因素;开发前的煤储层压裂改造规模、井底流压下降速度以及排采速度是重要工程因素。同时,提出了相应的参数指标:500~700 m的埋深,大于15 m3/t的含气量;早期排水期,采取比较大的降压幅度和比较大的排采冲次,分别为0.022 MPa/d和3.0次/min;出现产气高峰后,开始缓慢降压和降低冲次,分别为0.002 MPa/d和0.4次/min。     

煤层气水平井产能控制因素分析及排采实践

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倍临界解吸压力阶段、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1阶段落实地层供液能力,降液幅度小于3 m/d;第2阶段缓慢提产,落实煤层气井产气能力,降液幅度为1 m/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 0.5 m/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。     

蜀南地区高煤阶煤层气生产潜力研究

评估煤层气井的生产潜力是实现经济效益开发的关键环节。以蜀南地区投产时间大于3年的煤层气井排采资料为基础,运用数值模拟等方法分析地质、工程因素对气井产能的影响,指出地质因素中含气量、煤层厚度、地解压差、渗透率和工程因素中压裂施工排量、加砂量、施工曲线形态7个指标共同主导着产量的走势;在此基础上,运用灰色关联分析和模糊数学评判法量化各指标对产能的影响程度,并用双因素法对气井进行分类,预测了该区气井生产潜力,得到的结果与生产动态吻合性高。