煤层气无限导流垂直裂缝井数值试井模型

建立了考虑解吸作用的煤层气无限导流垂直裂缝井试井模型,推导出其有限元方程,并求得模型的数值解。绘制出无限导流垂直裂缝井的双对数试井理论曲线和煤层中的压力场。从计算所得的试井理论曲线可以看出,无限导流能力裂缝井的试井理论曲线上存在一段压力和压力导数曲线平行且斜率为0.5的直线,表明了线性流动的存在。从计算结果的压力场图可知,裂缝周围是椭圆流动,而远离裂缝区是径向流动。分析了煤层气解吸作用对试井理论曲线的影响,主要表现为在试井理论曲线的中后期,压力和压力导数曲线下降,原因是煤层气解吸缓解了压力下降,分析了裂缝关于井筒的不对称性。计算结果表明,裂缝关于井筒的不对称性对试井理论曲线的影响很小,原因在于裂缝是无限导流垂直裂缝。     

煤层气解吸阶段划分方法及其意义

为了定量分析煤层气解吸特征对产能的影响,基于兰格缪尔等温吸附理论,建立了煤层气解吸阶段划分方法,并通过煤层气开发实例分析了方法的指示意义。引入解吸效率定量表征不同压力下的煤层气解吸速率。根据数学曲线上的关键节点,定义了启动压力、转折压力与敏感压力;不同煤样3个关键压力点的解吸效率为定值,据此将煤层气解吸过程划分为低效解吸、缓慢解吸、快速解吸与敏感解吸4个阶段。研究表明:快速与敏感解吸阶段对煤层气井产能贡献很大,低效与缓慢解吸阶段则很小;煤层吸附能力、含气性和储集层压力是影响煤层气解吸特征的关键因素。沁南和柳林地区煤层气开发现状表明建立的解吸阶段划分方法可以有效指导煤层气开发。图11表2参13     

有限体积法在煤层气数值试井中应用的探索

通过对现代数值试井技术主要使用的数值计算方法优缺点的对比分析,说明了有限体积法求解煤层气扩散方程的优势,确定采用有限体积法对煤层气井的数值试井模型进行求解。建立了圆形区域煤层的一维径向流动和二维平面流动的煤层气井稳定解吸数值试井模型,推导出了相应的有限体积法离散格式。通过对求解结果的分析,详细讨论了解吸系数、边界距离、边界性质、组合系数等因素对试井理论曲线的影响。该研究成果的理论曲线特征明显地反映了不同条件下煤层气井的压力变化规律,说明了有限体积法适合于煤层气井的数值试井研究。该研究成果拓展了煤层气数值试井模型求解的计算方法,对煤层气数值试井的发展有积极的指导意义。     

考虑煤层气稳定解吸的数值试井方法

建立了考虑煤层气解吸作用的煤层气稳定解吸均质试井模型,在控制方程中引入稳定源来描述煤层气解吸作用,利用有限元方法求得其数值解。通过分析解吸系数的影响,明确了煤层气解吸作用能缓解地层中压力下降、减缓压力波的传播。当解吸作用达到一定强度时,煤层气解吸量已经达到生产量,压力停止传播,这种情形类似于遇到了定压边界。另外,还考虑了临界解吸压力对试井理论曲线的影响,临界解吸压力和初始地层压力相差的越小,煤层气解吸出现的时间越早,对测试曲线影响也越大。     

沁水盆地潘河区块煤层气井负压抽采增产效果

潘河区块煤层气井经过数十年的勘探开发已进入开发后期,产量持续衰减,难以通过排水降压方式提产。因此,基于等温吸附理论,分析了不同解吸阶段煤层气解吸速率,提出采用井口安装压缩机的新型开发方式,通过负压抽采降低井筒压力扩大生产压差,提高煤层气井开发后期产量。结果表明:①通过煤层气等温吸附曲线曲率函数将煤层气的等温吸附划分为低效解吸、缓慢解吸、快速解吸和敏感解吸4个阶段,在敏感解吸阶段,煤层气井解吸效率最高,产气量上升最快;②负压抽采井需满足储层条件好、剩余资源丰富,前期排采效果好,产量衰减明显、煤层裸露等条件;③潘河区块多数煤层气井井底流压处于敏感解吸阶段,通过负压抽采方法进一步降低井底流压,产量提升明显。     

煤层气井单井动态控制储量计算方法

煤层气单井生产规律与常规气井差异很大,利用常规分析方法很难计算出煤层气井的动态控制储量。本文在煤层气的储集特征以及"解吸-扩散-渗流"规律基础上,利用物质平衡原理、气体状态方程、朗格缪尔解吸规律,建立了煤层气井物质平衡计算数学表达式,绘制了不同压力下解吸气与游离气的比例变化规律曲线,分析了煤层气气藏物质平衡图版与常规气藏物质平衡图版的区别。运用本文建立的方法对沁水盆地潘庄区块煤层气井进行了储量评价,结果表明煤层气井物质平衡储量计算方法准确可靠,对煤层气井的排采分析具有一定的指导意义。     

一种快速准确预测煤层气井生产动态的解析模型

为快速准确地预测煤层气井生产动态,结合物质平衡方程、产能方程及气水相渗曲线,建立了煤层气井全过程生产动态解析模型,并将所建模型预测结果与数值模拟预测结果进行对比,在此基础上,分析了煤层气井产能的影响因素。研究结果表明：①应用所建立的解析模型与数值模拟软件Eclipse预测的煤层气井产气量平均误差仅为 3.3%,验证了所建解析模型的可靠性,能满足工程应用的要求;②相比于高渗煤层,提升低渗煤层的渗透率,煤层气井的增产效果更显著;③煤层原始含水饱和度越低、煤层厚度越小,煤层气井产气高峰出现得越早,而渗透率和临界解吸压力对煤层气井产气高峰出现的时间早晚几乎没有影响;④煤层厚度越大、渗透率越高、临界解吸压力越高,产气量峰值越高;⑤原始含水饱和度、煤层厚度及临界解吸压力与煤层气井累计产气量呈近线性关系,累计产气量随临界解吸压力和煤层厚度的增大而增大,随原始含水饱和度的增大而减小。     

煤岩吸附曲线在煤层气勘探开发中的应用

煤岩吸附曲线是描述在一定条件下煤对气体的吸附（解吸）的性质,是煤层地质评价、试采措施及评估的重要资料。综合国内外几种不同类型的解吸曲线,阐述其在煤层气勘探开发中的参考价值,并提出了以下看法：①有利于煤层气开发的解吸曲线应该具有含气饱和度高、地解压差小、曲线斜率大的特点;②煤层渗透率是实现煤层降压,煤层气脱附和产出的重要因素;③鉴于实验求得的煤岩吸附曲线条件的限制,应使其更接近于实际。     

基于复合解吸理论的煤层气物质平衡方法

通过分析煤层气吸附特点,在液相吸附理论基础上描述了煤层气复合解吸过程。对于初始状态具自由气的煤层,建立了考虑液相吸附及复合解吸的水侵气藏物质平衡方程,并利用气藏A压力对其进行线性化。气藏A压力与H压力下的生产指示曲线差值即煤层气的解吸气量。同时,对于初始状态下没有自由气的煤层气藏,根据King方法建立了考虑复合解吸作用的煤层气物质平衡通式。实例计算表明:该煤层气的物质平衡回归直线过原点,说明在初始状态下并没有自由气;复合解吸下的物质平衡直线斜率较气相吸附的回归直线小,复合解吸对产量的影响更大;复合解吸作用会降低煤层气的可采储量。     

煤层气井试井测试方法

煤层甲烷解吸及煤岩易破碎的特征，使得煤层气井试井设计格外重要，煤层与常规储层间贮存及采出机理的不同，决定了煤层气井的试井方法与常规油气井试井方法存在着区别。本文从煤层气井的井况出发，结合煤层压力及渗透率的大小，总结了国外专家推荐的煤层气井测试方法，提出了测试方法实施中应注意的问题。