煤层气勘探与开发利用技术-第五章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011/11/8,#,煤层气勘探与开发利用技术,亚美大陆煤层气有限公司,张留伟,电子邮：,公共信箱：,密码：,555888,第五章 煤层气的产出过程,问题：,1,、,2,、,煤层气与天然气排采不同，煤层排采具有一个排采高峰期，因为煤层气是以吸附状态赋存。由此导致煤层气产出过程及其秒速模型的种种特征。,第一节 煤层气产出基本理论,1,、煤层气的查处有三个过程，即解吸、扩散与渗流。一般是解吸作用符合朗缪尔原理，扩散作用可用菲克原理，渗流作用可用符合达西原理。,2,、今年来发现许多情况下煤层气解吸、扩散与渗流与传统模式不同。,3,、地下水的采出使煤层压力降低到一定程度时，煤中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离，即解吸。解吸与吸附是互逆的。,4,、解析气浓度在解吸面附近较高，在裂隙空间中较低，因此煤层气会在浓度梯度的驱动下，通过孔隙,裂隙系统向裂隙空间扩散。在煤层中有三种扩散机理：以分子之间相互作用为主的体积扩散，以分子,表面相互作用为主的,Knudsen,扩散，基质表面的吸附气层表面扩散。,5,、,Fick,第一定律和第二定律见,135,页。,6,、煤层气产出相继经历了三个阶段图,5-2,第一阶段，水的单向流；,第二阶段，非饱和单向流；,第三阶段，气,水两相流；,二、煤层气开采过程（见,137,页）,1,、煤层气井排水阶段,煤层气的排水阶段主要取决于临解比（临界解吸压力与储层压力之比）。,2,、排水时间对煤层气具有重要指导作用，可用气比方法确定。达西定律如,138,页。,2,、煤层气井产气阶段,详见,139,页。,第二节 煤及煤储层气,水相对渗透率,相对渗透率是多相介质渗流研究的一个重要特征，是煤层气开发过程中重要的关系曲线，影响到煤层气井的排采速度和产能。,一、相对渗透率,相对渗透率是有效渗透率与绝对渗透率的比值。煤储层相对渗透率采用单相有效渗透率同气相（甲烷或氮气）克氏或绝对渗透率之比值。公式见,141,页。,二、测试方法,目前，相对渗透率还无可靠的理论计算方法，主要依靠实验室测定。,1,、稳态法,采用稳态法测定煤的相对渗透率时，一般采用恒速法，即气和水按一定流量同事流过样品，知道样品两端的压差达到平衡,(,稳定值,),。此时，采用,X,射线扫描法测定样品的含水饱和度，根据稳定压力和注入流量，按照达西凌律分别求出气和水的有效渗透率，进而得到相对渗透率。,2,、非稳态法,非稳态法过程中从未达到气,水饱和度平衡，原因是先将煤样用水饱和，然后采用气体对水进行置换。根据压差和流量数据，采用数学模型求得煤样的相对渗透率，该模型是样品出口端水饱和度的函数。,P.Puri et al,提出，使用,X,射线扫描技术来测定束缚水的饱和度，主要步骤见,142,页。,三、我国部分煤样的相对渗透率,实验结果表明沁水盆地及其外围煤样相对水相渗透率介于如表,5-1.,沁水盆地单相水流和气、水双相渗流区均较窄，见图,5-7.,第三节 煤层气产出过程中压降传播与渗透率变化,有效应力负效应及煤基质收缩正效应解释见,145,页。,一、煤储层压力传播特性,在原始地层条件下，储层内压力分布处于平衡状态。在开采条件下，疏排降压引起储层压力降低与传播见图,5-8.,任一距离处任一时刻储层压力的传播与分布见,146,页。,二、煤储层渗透率排采诱导变化效应,1,、有效应力负效应,见,147,页,2,、煤基质收缩正效应,煤体在吸附时可引起自身膨胀，在解吸气体时则导致自身收缩。称为煤基块弹性自调节作用。煤层气开发过程中，煤层气发生解吸，煤基质收缩，收缩量通过吸附膨胀实验计算。公式见,147148.,两者之比较见,149,页。,第四节 煤层井产能数值模拟,数值模拟以动力学模型为基础，是预测煤层气井产能的唯一收单。通过对产能的科学预测，为煤层气探明储量的获取及开发经济评价提供可靠依据。,一、数值模拟技术的进展与用途,煤层气井产能数值模拟,(,煤储层数值模拟,),技术的发展经历了三个阶段，见,149150,页。,煤层气数值模拟技术的主要用途包括,:150,页,二、数值模拟步骤与方法,1,、参数准备,2,、建立地质模型,3,、产能预测,三、煤层气井产能影响因素,1,、煤层气含气性对产能的影响,2,、煤层物性对产能的影响,3,、流体动力条件对差能的影响,