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Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,Xian University of Science&Technology,煤层气排采规律的认识与分析,西安科技大学 马东民,气体组分：,CH,4,、,CO,2,、,N,2,吸附气,游离气,水溶气,煤层气排采方式：排水降压,采气,煤层气排采过程：解吸扩散,渗流,一、煤层气排采的内涵,赋存形式,一、煤层气排采的内涵,排采方式,一、煤层气排采的内涵,过程原理,煤层气勘探技术的发展,3,、定向水平井、羽状水平井,2,、洞穴完井（空气钻井）,1,、常规钻井、套管射孔（井组井群）,一、煤层气排采的内涵,增产技术,沁水盆地柿庄井组，排采,24,个月，产量稳定在,1500m,3,左右,1,、柿庄煤层气试验区,一、煤层气排采的内涵,现有实例,一、煤层气排采的内涵,现有实例,2,、沁南先期,3,、潘庄井组潘,1,井试气曲线,一、煤层气排采的内涵,现有实例,4,、河东临兴煤层气试验区（,SG-14,井）,一、煤层气排采的内涵,现有实例,5,、阜新井组（,LJ-1,井）,一、煤层气排采的内涵,现有实例,井号,DNP02,埋深，,m,180,煤层厚度，,m,5.2,渗透率，,mD,1,含气量，,m,3,/t,14,分支数量，个,12,煤层段进尺，,m,7600,单分支井控制面积，,km,2,0.5,山西某定向羽状水平井井生产曲线,6,、沁南地区水平井,一、煤层气排采的内涵,现有实例,7,、韩城地区垂直井,一、煤层气排采的内涵,现有实例,单采,3,的产气效果要好于单采,15,二、煤层气排采的规律,单采,3,的产气效果要好于,3,和,15,合层排采的情况，而排采,15,#,对产水量贡献较大，在合层排采时对产气的贡献需要做进一步研究。,二、煤层气排采的规律,潘庄地区,10,口井平均产量的分析,二、煤层气排采的规律,关井停排对煤层气产量影响很大。每关井、停排一段时间后煤层气产量会大幅降低，恢复排采一个月之内的平均产量统计表明，关井停排几乎无一例外会降低煤层气单井日产。,二、煤层气排采的规律,二、煤层气排采的规律,1,、单井单一储层产气经历一个过程：,排水无气液面降低产气气量增大气量降低,稳衡,2,、单井多储层混合产气产量降低：,单井产量,稳衡,单井产量,降低,：扩散与渗流作用受到抑制,水的矿化度影响,3,、关井停顿单井产量,降低,：渗流方向发生变化,煤尘反向运移堵塞井筒已经形成的通道,4,、井组排采并非中心井产量高：渗透性改善快慢有关,5,、初始产气时间不一，并且差别较大？,井史与压裂工艺分析：温度增高比压力降低对排采作用敏感,吴堡,11.19m,3,/t,柳林,8.12m,3,/t,府谷,2.42m,3,/t,韩城,7.3m,3,/t,三、煤层气排采的相关参数,含气量,目前对含气量的测试普遍偏低,三、煤层气排采的相关参数,含气量,三、煤层气排采的相关参数,解吸,解吸与吸附不可逆，吸附是煤在地质历史时期的性质的一方面，与排采无关，必须对地区的解吸作用进行研究,流体压力减小，有效应力增加，裂隙变小,（渗透率负效应）,三、煤层气排采的相关参数,渗透性,流体压力减小，煤层气解吸出来，煤基质收缩，裂隙变大,（渗透率正效应,）,三、煤层气排采的相关参数,渗透性,煤层气的排采卸压过程中，井筒打开后随着储层压力降低产生能势差，,CH,4,分子即从煤基质内表面解吸出来，气体膨胀、基质收缩，扩大了裂隙，从而导致渗透率提高,正效应,；同时，由于流体压力降低，使得煤储层的有效应力加大，使孔、裂隙闭合，渗透率降低,负效应,；,上述两者的综合效应，称其为,“,煤基质自调节效应,”,。,决定了煤层气井连续生产过程中渗透率的变化规律，因而在某种程度上决定了煤层气井的连续生产效果,三、煤层气排采的相关参数,渗透性,煤层参数,3,煤,9,煤,15,煤,裂隙渗透率（,md,）,0.299,1.613,1.525,气含量,(m,3,/t),25.88,26.92,29.02,煤的密度,(t/m,3,),1.47,1.48,1.48,兰氏体积,(m,3,/t),37.20,37.76,38.31,兰氏压力,(MPa),2.44,2.31,2.18,吸附时间,(d),7.25,5.73,4.20,储层温度（）,21.02,21.53,22.53,历史拟合初始参数取值,潘庄井组井位分布,1994,年,9,月,23,日到,1999,年,12,月,31,日（共计,1926,天）,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,井组）,PZ-1,井,气,产量历史拟合曲线图,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,1,）,PZ-1,井,水,产量历史拟合曲线图,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,1,）,PZ-1,井,累计气,产量历史拟合曲线图,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,1,）,PZ-1,井,累计水,产量历史拟合曲线图,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,1,）,PZ-4,井气产量历史拟合曲线图,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,4,）,PZ-4,井累计气产量历史拟合曲线图,四、煤层气排采的实例分析（,PZ,1,）,模拟预测结果显示：气井产气量与煤层厚度呈正相关关系。煤层厚度越大，储层向井筒的补给能力越强，煤层气通过井筒向外运移的面积越大，气井产气潜力越大。当排采作业采用定水产量的工作制度时，煤层厚度大，气井排采液面降低速度慢，气井的初期产气量低，但随着液面的降低，达到临界解吸压力后，煤层气开始产出，气井产能大幅度增加。因此，,对厚度大的煤层，在排采初期应适当加大排水量,五、储层参数与产能的敏感参数分析,厚度,煤层气含量越高，气井的产能越大,五、储层参数与产能的敏感参数分析,含气量,同等开发条件下，渗透率越高，气井产气潜力越大，不仅高峰产量高，而且后期产气能力强；反之，气井产气潜在产能差，不仅高峰产量低，而且后期产气能力弱,渗透率,五、储层参数与产能的敏感参数分析,在煤层气开发过程中孔隙度与气井产能呈负相关关系，孔隙度低，煤层气井产气高峰来临早，高峰产量高，气井的产出能力强；反之，气井的产气高峰来临晚，高峰产量低，产气潜力差,孔隙度,五、储层参数与产能的敏感参数分析,不同井间距日气产量预测对比曲线,井间距,五、储层参数与产能的敏感参数分析,单井产能模拟预测曲线,六、排采分析目标,产能预测,煤层气井排采压降曲线示意图,六、排采分析目标,增产措施,多井联片合采,六、排采分析目标,增产措施,单井采收面积增加,水平井,井身设计,垂直井深度,360m,煤层深度,300m;,主,钻孔,长度,1200-1400m;,1-2,主钻孔,8-10,分支,;,分支距离,110m;,煤层内总进尺,5000-7000m;,覆盖面积 平方公里,垂直井坐标,X:3946176,Y:638044,水平井坐标,X:3946143,Y:638222,七、排采分析的终极目标,储层参数,储层参数：准确、有效、合理、预测有效,模拟效果：可靠、规划依据、下游利用基础,COMET2,与,CBM-SIM2,需要补充！,煤储层是非均质各向异性的；,煤储层具有双重孔隙系统结构，煤基质中的微孔隙系统和裂隙系统构成的；,煤储层中存在气水两相流；,煤基质中的微孔隙是煤层气的主要储集空间，煤层气主要以吸附态赋存在微孔隙内表面，微孔隙中只存在单相气体。裂隙系统既是气水储集空间，也是渗流通道；,煤层气从从储层运移产出经历解吸、扩散和渗流三个阶段。解吸过程受兰氏方程控制，扩散过程受,Fick,第一定律控制，渗流过程受达西定律控制；,煤储层内气、水的运移是等温过程。,八、值得进行的几项特色研究,1,、,CBM,开采区不同水分条件的解吸实验；,2,、降压解吸的解吸率；,3,、储层温度在排采过程中变化规律；,4,、不同矿化度对解吸作用的影响；,5,、渗透性研究；,6,、工艺技术研究；,7,、,CBM,开采区的储层模拟。,九、当前试验井需要考虑问题,1,、确定游离气体先排阶段是否结束？,（,1,）气成分测试,N,2,变化,（,2,）水成分测试,Cl,-,变化,2,、产能初步判定,（,1,）单井强排（,0.5m/d,）,（,2,）游离气的量与快慢是渗透性标志,3,、试井参数、地质参数,4,、初始参数与边界条件确定,敬请指正！,
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