基于模糊数学方法优化煤层气井底流压下降制度

合理的煤层气井井底流压初期下降制度是决定煤层气井高产和稳产的重要因素,应用模糊数学的基本方法分析柿庄南区块煤层气排采初期高产井井底流压下降制度,将影响煤层气排采初期井底流压下降制度的因素记作一个模糊集合,确定其权重分配并构造隶属函数,为调整煤层气低产井的井底流压压降制度或为未投入运行井制定合理的井底流压下降制度提供依据.通过某高产井L-1的验证,该方法确定的压降制度在区域7内与实际压降制度符合较好,压降特征参数的相对误差均小于20％,说明模糊数学方法能够用以优化煤层气排采初期井底初期流压下降制度.     

夏店区块低恒套压下井底流压控制研究与应用

煤层气排采通过控制井底流压,实现稳定连续排采。通过现场实践,提出了只通过控制液柱高度实现井底流压精确控制的低恒套压下井底流压控制方法及控制技术。在煤层气井整个排采过程中,不控制煤层气井产气量,产气阀门完全打开,套压基本与管压相等,维持一个相对低且稳定的状态,仅通过控制液柱高度实现井底流压控制,此种控制模式即即为低恒套压排采模式,此种排采方式完全取缔了传统的角阀控制,依托自动化系统,采用智能排采技术和智能间开技术,精准的控制井底流压,从而保证煤层气井平稳运行,减少了煤层气井排采控制参数,排采控制更简单,问题出现更容易判断,处理更高效。     

煤层气井排采技术分析

煤层气的产出机理决定了煤层气井必须进行排水降压,才能达到产气的目的。文章分析了当前我国煤层气井排采的主要方法及其适应性,指出合理的排采制度和精细的排采控制是保证煤层气井排采成功的关键排因素。认为非连续性排采、排采强度过大及井底流压降低过快是影响我国煤层气井产量的主要工程因素。     

柿庄南区块煤层气高产井排采制度分析

为了研究排采制度对柿庄南区块煤层气井产气量的影响,通过对柿庄南区块4口高产井排采曲线进行对比分析,探索总结了高产井排采曲线的共同特征,优选出了适合柿庄南区块的排采制度。结果表明:高产井的排采曲线呈现阶梯状变化规律特征。产气后井底流压的变化分为4个阶段,即:缓慢下降阶段、逐级降压阶段、迅速下降阶段和稳定阶段;缓慢降压阶段为排采初期排水降压阶段到不稳定产气阶段的过渡阶段;逐级降压阶段储层压力逐渐下降,压降漏斗稳定向远端延伸;在迅速下降阶段,出现了井间干扰使得压降漏斗相互叠加并向深处扩展,产气量陡增;稳定阶段,是井底流压下降到一个较低水平并保持长期稳定,气体稳定解吸,产气量稳定在一个较高水平。迅速下降阶段之前稳定套压,之后缓慢释放套压,有利于储层防护。井底流压见气前平缓下降,见气后阶梯状变化的排采制度有利于柿庄南区块排采井的高产。     

煤层气排采井壁出煤粉时间预测

煤层气排采过程中经常发生煤粉堵塞产气通道、煤粉在油管中沉降、煤粉埋泵卡泵等现象,对煤层气的整体开采效益产生很大的影响,研究煤层气排采井壁出煤粉时间具有重要的实际意义。首先建立煤层双重介质渗流数学模型,其次根据摩尔-库伦破坏准则确定出煤粉井底流压,根据井底压降曲线与临界井底压力最终计算出井壁煤层开始出煤粉时间。该研究对指导现场提出防止煤粉的措施、提高排采装置的寿命,减少修井次数,降低开发的成本,增加采收率具有重要意义。     

低阶煤气水两相渗流特征的数值模拟研究

以海拉尔盆地伊敏低阶煤为研究对象，建立了考虑煤体三维变形的煤储层气水两相流模型，运用COMSOL软件得到了与伊敏煤样气驱水实验结果吻合的气、水流量和进口气体压力变化曲线。进一步探讨了不同井底流压下降方案（0.005 MPa/d和0.01 MPa/d）的煤储层产气特征。研究表明：煤层气井排采需经历产量提升阶段，在井底流压达到最低值时，产气量达到峰值，然后产量降低进入稳产阶段；减缓井底流压的下降速率有利于保持稳产阶段的产气量。     

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。     

织金区块煤层气排采优化技术研究

以织金区块含煤地层中煤层气为研究对象,在排采影响因素分析的基础上,通过排采方案优化、排采设备优化及排采层位优化3个方面,进行了排采优化技术研究,认为抽排的连续性和稳定性,排采速度控制,连续、逐级降压制度,井底流压的控制都对煤层气的排采具有明显的控制作用。可以通过缓慢降压,水平井分段压裂、阶梯式降压模式等方法优化排采方案,采用管式泵举升设备及燃气发电机可以有效地保证排采过程的顺利进行,通过大量取心煤层测试分析,表明分段分压合采,取得了良好效果。     

沁水盆地南部煤层气井排采动态过程与差异性

针对沁水盆地南部煤储层变质变形的特点,通过对沁水盆地南部某井组的排水采气动态过程与差异性进行分析,结果表明：井组单井之间气产量变化大,排采效果差异性明显,单井产水能力不一;在煤层气井排采过程中,为防止吐砂和压敏效应,排采强度、制度调整不易过大、过频;在煤层气井排采的不同时期应采用不同的工作制度,在以排水为主的前期排采阶段,排采工作制度以控制动液面为核心来制定,在产气为主的中后期稳定生产阶段,排采工作制度以控制套压（井底流压）为核心来制定;煤层气井生产过程中,在保持一定回压确保煤储层安全的前提下,应尽可能降低套压生产,以利于煤储层平均压力的降低,扩大煤层气的解吸范围,获得高产气。     

彬长矿区大佛寺井田煤层气直井排采制度优化

基于彬长矿区大佛寺井田煤层气地质特征,采用煤层气藏数值模拟方法对煤层气直井不同水产量和井底流压的排采制度进行分析;利用室内速敏实验结果,分析煤层气井排采临界流量;根据以上的分析结果对煤层气直井各排采阶段控制参数进行量化。该研究结果为大佛寺井田煤层气精细化排采提供了理论依据。     

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。     

织金区块煤层气井产气量影响因素分析

为了提高织金区块多薄煤层气井产气量,通过对区块地质条件、储层压裂改造、配套工艺和排采制度4个方面的对比分析,总结出织金区块煤层气井产气量的主要影响因素。研究表明:织金区块高产井目的层埋深主要集中在500～700 m,采用4段逐层压裂且施工加砂强度在10～15 m~3/m、加液强度大于150 m~3/m时产气量可达1 000 m~3以上;最终总结出适合织金区块的"五段三压"、"避峰求面"、"面积降压"的"阶段降压"的排采模式,提高了经济效益,为该区块后续大规模开发及类似煤层气田的勘探开发、排采制度的制定提供了借鉴。     

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...     

煤层气井降压增产措施及合理选井

为深入分析煤层气井降压增产措施可行性并明确选井原则。通过建立煤层气井稳产期产能方程,分析了井底流压对煤层气产量的敏感性;并结合数值模拟方法,模拟柿庄南区块TS-1井降低井底流压后的排采效果。结果表明,对于已经投入排采的煤层气井,通过降低井底流压能够达到增产的效果,且当井底流压较大时,降低井底流压可获得较大的产气量增量。TS-1井累产气量比措施前可提高110×10~4m~3,增长幅度可达85%。结合柿庄南区块降压增产措施井,提出压降增产增加煤层气井产量的适用条件,即排采连续稳定,且作业前动液面与煤层顶板之间有一定的液柱高度。     

排采面积对煤层气单井产气潜能影响分析

针对煤层气井有效排采时间短的问题,基于煤层气井稳定渗流方程和朗格缪尔吸附定律,建立了径向流煤层气井和压裂煤层气井排采面积影响单井产气潜能的数学模型,分析了排采面积对单井产气潜能的影响,并研究了煤层气井单井控制的有效解吸边界。结果表明:压裂煤层气井和径向流煤层气井解吸量与解吸半径之间的变化趋势大致相同,其解吸量随着解吸半径的增加接近于二次函数变化,解吸半径增加10倍,解吸量大约增加46倍。排采面积越大,煤层气井产气潜能越大。径向流煤层气井井底压力为1.0 MPa时,其单井控制解吸边界半径为99.73 m,其有效解吸边界的研究为煤层气开采合理布置井网提供了依据。     

延川南煤层气田深部煤层气藏排采制度的建立与优化

为了建立适合延川南煤层气田深部煤层气藏的排采制度,一方面通过镜质组反射率测试、压汞试验和核磁共振试验等手段,分析了延川南煤层气田煤层孔隙性发育在各煤阶煤层中所处的水平;另一方面主要通过与沁水盆地南部煤层孔隙发育、地应力特征、煤岩力学特征进行对比,分析了延川南与沁南煤层气地质条件差异,并结合延川南煤层气井现场排采参数,建立了相适应的排采制度。结果表明:延川南煤层气田煤层镜质组反射率在2.5%左右,压汞孔隙度和可动流体孔隙度在所有煤阶中处于最低水平,且孔隙系统以微小孔为主,各级别孔隙间连通性差,对煤储层渗透性极为不利;与沁水盆地南部相比,延川南煤层气田煤储层具有孔渗性差、地应力高的特点,加之煤岩本身抗压强度低,所以在排采控制过程中要采取比沁水盆地南部更为缓慢的排采制度;将延川南煤层气田深部煤层气藏排采制度划分为5个排采阶段,分别是:快速降压阶段、稳定降压阶段、上产阶段、产量波动阶段和稳产阶段,其中快速降压阶段日降井底流压控制在0.100 MPa左右,稳定降压阶段、上产阶段和产量波动阶段要采取精细化排采控制,稳定降压阶段日降井底流压在0.003 MPa左右,上产阶段日降井底流压0.005 M...     

沁中南柿庄南区块煤层气直井产气阶段敏感参数的确定

以沁水盆地中南部柿庄南区块煤层气井实际排采资料为基础,系统分析了产气阶段井底流压、动液面高度、套压等参数对产气量的影响,提出了稳产压力的概念,确定了这3个关键参数的敏感值。结果表明:稳产压力与临界解吸压力呈线性关系,临界解吸压力越大,稳产压力也越大,产气潜力大;平均产气量随平均套压的增大而增大。     

煤层气井合层排采控制方法

以铁法盆地大兴井田合层排采工程井DT31井和沁水盆地南部单层排采井QS1井排水产气特征数据为基础,分析了合层排采井各排采控制阶段的流体相态特征与单层排采的异同,总结了合层排采中的层间干扰因素及排采工艺中存在的问题,探讨了单位井底流压降幅的产水量和套压作为排采控制指标的控制方法及原理。研究结果表明:不同液面深度下的单位井底流压降幅的产水量可指导制定合排期间的排水强度;合采井深部产层的临界解吸压力液面深度与顶部产层埋深重合,不适宜合层排采;憋压阶段套压的最大值主要受产层顶板埋深和初期排水降液面阶段的总压降值限制。控压产气期,采用阶梯式降套压法,同时需控制套压瞬时降幅和日降幅以防储层激动,合采井在控压产气和控压稳产阶段设置一个最小套压可以缓解产气期间液面深度与浅部产层埋深接近或重合引起的矛盾。     

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。     

煤层气排采过程中储层压降动态变化影响因素

为了进一步认识煤层气排采过程中储层压降传递规律及其对煤层气排采的影响,在煤储层裂缝系统发育与分布特征观察研究的基础上,分别建立了煤裂缝系统及煤基质内压降传递地质模型,并分析总结了储层压降传递影响因素及其相互关系。结果表明:煤储层压降传递及动态变化主要受储层渗透率、含水性、含气饱和度、煤解吸/吸附特性以及井底流压影响,其中储层大裂缝系统内的压降传递主要与渗透率、含水性以及井底流压相关;而煤基质内的压降传递则主要与含气饱和度及煤解吸/吸附特征相关。鉴于储层压降传递及其影响因素在煤层气排采中的作用,提出煤层气排采前应首先掌握影响储层压降的地质参数特征;排采过程中井底流压的控制应充分考虑影响储层压降的各因素之间的联系。