煤层气井排采过程中储层压力传播规律研究

 煤储层压力是影响煤层气产出的关键因素，查明煤储层压力在煤层气井排采过程中的传播规律对于煤层气的开发具有重要的指导意义。为此，本文在分析煤层气井排采机理的基础上，重点研究了煤储层压力在不同的煤储层边界条件和排采制度下的传播规律。研究表明：在不同的煤储层边界条件和排采制度下，储层压力传播形成的压降曲线各异；煤储层压力的传播过程可分为两个阶段，即压力传播到储层边界之前为第一阶段，传到储层边界之后为第二阶段。     

煤层气排采储层压降传播规律研究

根据煤层中的渗流机理建立了煤层压力分布数学模型,计算出煤层气排采时煤层中的压力分布情况,揭示煤层中压降传播的规律。利用Matlab7.11软件模拟晋城某区块煤层气储层压降传播情况,分析了影响压降速度、压降大小以及压降传播距离的因素。研究表明：煤层的渗透率、孔隙度、压缩系数及排采时间对煤层中各点的压降速度影响较大;煤层压降与产水量、煤层有效厚度、煤层的渗透率、孔隙度、排采时间和煤层含水量呈正相关;煤层的渗透率、孔隙度、排采时间与压降在煤层中传播的距离呈正相关。     

压力控制下高煤阶储层煤层气井排采的流体效应

为得到高煤阶储层煤层气井排采的压力-产气-产水动态平衡关系,揭示不同压力控制下的煤储层煤层气井排采的流体效应及机制,以沁南地区X1和X2煤层气井为研究对象,在X1煤层气井排采阶段划分的基础上,分析了不同压力条件下的煤储层煤层气井排采解吸规律及流体效应;研究了不同排采阶段的套压、动液面高度、井底压力及枯竭压力与产能的关系;数值模拟了X2煤层气井在压力控制前后的产能变化特征。结果表明:煤层气井排采的流体效应取决于是否对排采见气初期套压进行控制,排水阶段结束后采用蹩压、控压的排采制度,可有效提高煤层气井的产能。     

煤层气排采过程中井间干扰形成机制研究

煤层气单井排采时,由于压降漏斗的扩展范围有限,会导致产能低下。因此实际生产中都是以井网方式开采煤层气,通过井间干扰提高产能。通过总结国内外学者对井间干扰理论的研究成果,根据储层压力传播规律及压降漏斗形成机理,分析了不同边界条件下压降漏斗扩展情况,对比了煤层气井单井和井群压降曲线,简要阐明了井间干扰形成机制,揭示了井间干扰对煤层气产量的影响。     

煤储层渗透率与煤层气垂直井排采曲线关系

根据岩石弹性理论分别建立了天然裂隙面上、最大水平主应力方向上形成裂隙的极限压力模型,绘制了压裂过程主裂隙延伸轨迹示意图;根据原始渗透率与改造后渗透率的关系,结合压裂主裂隙几何形态特征,绘制了不同渗透率关系下排采过程压力传播轨迹示意图;根据煤储层原始渗透率、压裂后渗透率不同情况下压力传播轨迹的不同,得出煤层气垂直井排采的“增-减-增”、“增-减”、“增-增”和“增-减-猛增”等4种典型排采曲线.     

煤层气井排采中不同应力机制下含断裂煤储层稳定性分析

排采过程中地应力动态调整易导致储层断裂失稳破坏,影响煤层气井开采效率.为研究不同应力机制条件下煤层气井排采过程中含断裂煤储层的稳定性,基于煤储层地应力动态变化模型,推导了不同应力机制下含断裂煤储层稳定性判别模型,分析了排采过程煤储层断裂稳定性变化规律,提出了含断裂煤储层稳定性评价指标(Fcr).根据实际数据,对沁水盆地...     

原位煤层气排采储层伤害机理与制度优化

原位煤层气排采过程中,人为控制的排液与产气速度影响到煤储层渗透率的变化。排采作业制度不合理,易造成煤岩破坏、煤粉堵塞等储层伤害现象,并影响到煤层气井产能。基于地下水动力学制定合理的排液速度,合理控制井底压差,及时处理排采设备故障等措施可显著降低排采所造成的储层伤害,实现原位煤层气井的高产稳产。     

韩城区块煤层气排采中煤粉产出规律研究

为了查明煤层气排采过程中煤粉的产出对煤层气开发的影响,以韩城区块为研究区,对煤层气井排采现场进行观察与监测,并进行煤岩煤粉测试和物理模拟试验,从现场实际煤粉产出状况,分析了韩城区块煤粉对煤层气井排采的影响和煤粉产出的影响因素,划分了煤层气井煤粉产出的4个阶段。结果表明:排采初期和产气量快速上升期是煤层气井卡泵的高峰期,煤粉的产出受多种因素的综合作用,指出了构造煤发育是煤粉产生的主控因素。     

不同煤体结构煤储层煤层气排采中渗透率变化规律研究

通过不同煤体结构煤三轴应力条件下渗透率实验,结合煤层气井产气情况,分析了排采过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:在轴压和围压一定时,孔隙压力降低,煤储层渗透率先减小、后增加;碎软低渗煤层由于机械力学强度小,前期伴随着液面下降,破碎煤粒之间的粒间孔隙急剧闭合,造成煤层渗透率大幅度减小,后期煤体收缩效应改善渗透率作用较原始结构煤层缓慢。研究认为,煤层气井应采用分段控压、稳步降压的排采方法,使煤储层裂隙与孔隙保持一定的张开度,抵抗煤基质变形,以减缓有效应力对渗透率的损坏,增大供气面积,保证煤层气充分解吸,提高产气量。     

煤层气排采控制系统研究

针对传统煤层气排采的工作方式主要以人工现场值守为主,存在低时效、低速效、低灵敏性等缺点,提出并设计了一种基于PLC的煤层气排采控制系统。系统以西门子S7-300型PLC为控制中心,以控制井底流压为核心,将RS485信号线采集到的井底压力计实测值与井底流压预期降低值进行比较后,得到偏差信号,并传输至PLC程序控制运算器中,然后根据运算结果调节变频器,进而能够实时调整排采设备的运转速度,最终达到控制井底流压的目标,实现煤层气井“连续、稳定”的生产方针。排采试验结果表明,该套系统自动调节性能良好,执行排采制度精度高,达到了预期效果。     

煤层气井排采时储层渗透率变化特征研究

通过建立煤储层渗透率变化率与体积应变之间关系的数学模型,考察了煤储层的体积应变和渗透率变化率在煤层气开发过程中的变化.结果表明:煤层的体积应变在煤层气开发过程中分为2个阶段,初始阶段体积收缩,体积应变为负,随着有效应力的变化,体积应变逐渐变化为正并持续增加;而渗透率呈先减小后增大的不对称U型变化,最终增加到原来的1.5倍.     

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的O形圈内。     

煤层气井毛细管测压技术研究

介绍了毛细管测压的基本原理、技术现状以及煤层气井毛细管测压的关键问题,分析了煤层气井测试中可能遇到的问题及解决办法,探讨提高煤层气井毛细管测试技术的发展方向。针对煤层气井设计了环空移动型和同心固定型2种传压筒及测压系统,并给出了测压方案,从根本上解决了煤层气井流压变化测试难题,该测压系统在2.0 m高水柱压力下综合精度可达0.06%,较其他技术测压精度有显著提高。     

煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式

为了实现煤矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区3个区间,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产。根据煤矿安全生产容许最高瓦斯含量数学模型、煤层瓦斯压力数值模拟模型和煤层气立体抽采优化专家系统,创立了三区联动的区域递进式立体抽采模式（晋城模式）,提高了煤炭资源采出率,实现了煤矿瓦斯井下抽采和地面原位抽采2个独立产业模式的有效衔接,解决了煤层气开发与煤炭开采的时空矛盾。     

沁水盆地南部储层压力分布规律和控制因素研究

为对煤储层参数有更加全面的认识,采用注入／压降法和水力致裂法对煤层气储层参数进行试验测试,测得沁水盆地南部55口井共83层煤的储层压力和地应力储层参数,研究了沁水盆地南部煤层气储层压力的分布规律和控制因素（构造应力、埋深、地应力等）。结果表明：沁水盆地南部煤层气储层压力以低压储层为主;沁水盆地南部的几个区块中,郑庄区块的储层压力梯度最大,其次是柿庄区块和樊庄区块,储层压力梯度最小的是大宁区块和潘庄区块,构造应力、埋深、地应力及地下水矿化度是控制储层压力的主要因素。     

煤层气群井排采井间干扰的产出分馏响应特征

以沁水盆南部樊庄区块为例,通过系统采集煤层气样,对不同时间煤层气井产出煤层气的组分和甲烷稳定碳氢同位素测定,通过图件分析了煤层气生产监测区群井排采条件下煤层气产出组分及甲烷稳定碳、氢同位素对井间干扰形成的响应特征。研究表明,生产监测区煤层气组分分馏和甲烷稳定碳氢同位素分馏呈现波动性变化的特征,甲烷稳定碳氢同位素分馏程度的强弱受井间干扰程度影响,煤层气井气源来源不稳定与煤层气生产区没有形成稳定的区域流场及井间干扰程度较弱有关。甲烷稳定碳氢同位素分馏机理模式表明甲烷稳定氢同位素分馏滞后于甲烷稳定碳同位素,甲烷稳定碳同位素随时间分馏对井间干扰的响应程度更敏感。     

潞安矿区煤储层特征及瓦斯含量分布规律研究

为了掌握潞安矿区3号煤层储层特征及瓦斯赋存规律,从煤层埋深、煤变质程度、煤层渗透性、煤的吸附特性、煤体结构等方面系统分析了煤储层特征,在此基础上着重对煤层瓦斯含量与煤层埋深、煤变质程度、煤层水分和灰分的定量关系进行分析,建立了煤层瓦斯含量模型,得到了煤层瓦斯含量的分布规律。结果表明:潞安矿区3号煤层厚度大,赋存稳定,埋藏深度大,变质程度高,Langmuir体积较大,Langmuir压力较小,有利于瓦斯在煤层中富集成藏;矿区内多发育碎裂煤和碎粒煤,局部存在糜棱煤,煤体结构破碎,煤层渗透性较差,瓦斯抽采利用难度大;各区块在相同煤层埋深条件下,南部长治区块瓦斯含量最大,北部襄垣区块瓦斯含量次之,中部潞安区块瓦斯含量最小。     

煤层气资源赋存条件与垂直井产能关系研究

基于樊庄区块煤层气垂直井勘探开发资料,为寻找樊庄区块高产能有利目标区,运用数值模拟、对比分析法,在考虑构造因素和不考虑构造因素2种情况下分析了煤层气资源丰度、含气饱和度、含气量、煤层厚度、临储比与日均产气量的关系。结果表明:在不考虑开发工艺的影响条件下,煤层气5个赋存参数对产能影响大小的先后顺序为临储比、含气饱和度、资源丰度、含气量、煤层厚度,并且临储比是影响樊庄区块产能的直接主控因素。因此高临储比、高含气饱和度储层是该区煤层气垂直井勘探开发的首选目标层。