煤层气产出机理与控制分析资料讲解.ppt

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1、Xian University of Science&Technology煤煤层层气气产产出机理与控制分析出机理与控制分析Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵排采方式排采方式Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵过程原理过程原理Xian University of Science&Technolo

2、gyXian University of Science&Technology煤层气勘探技术的发展煤层气勘探技术的发展 3 3、定向水平井、羽状水平井、定向水平井、羽状水平井 2 2、洞穴完井（空气钻井）、洞穴完井（空气钻井）1 1、常规钻井、套管射孔（井组井群）、常规钻井、套管射孔（井组井群）一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵增产技术增产技术Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology沁水盆地柿庄井组，排采沁水盆地柿庄井组，排采2424个月，产量稳定在个月，产量稳定在1500m150

3、0m3 3左右左右1、柿庄煤层气试验区、柿庄煤层气试验区一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实例Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实例2 2、沁南先期、沁南先期Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology3 3、潘庄井组潘、潘庄井组潘1 1井试气曲线井试气曲线一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实

4、例Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology4 4、河东临兴煤层气试验区（、河东临兴煤层气试验区（SG-14SG-14井）井）一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实例Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology5 5、阜新井组（、阜新井组（LJ-1LJ-1井）井）一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实例Xian University of Science&

5、TechnologyXian University of Science&Technology井号井号DNP02埋深，埋深，m180煤层厚度，煤层厚度，m5.2渗透率，渗透率，mD1含气量，含气量，m3/t14分支数量，个分支数量，个12煤层段进尺，煤层段进尺，m7600单分支井控制面单分支井控制面积，积，km20.5山西某定向羽状水平井井生产曲线山西某定向羽状水平井井生产曲线6 6、沁南地区水平井、沁南地区水平井一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实例Xian University of Science&TechnologyXian University of Science

6、&Technology7 7、韩城地区垂直井、韩城地区垂直井一、煤层气排采的内涵一、煤层气排采的内涵现有实例现有实例Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology 单采单采3 3的产气效果要好于单采的产气效果要好于单采1515二、煤层气排采的规律二、煤层气排采的规律Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology 单采单采3 3的产气效果要好于的产气效果要好于3 3和和1515合层排采的情况，而

7、排采合层排采的情况，而排采1515#对产水量贡献较大，在对产水量贡献较大，在合层排采时对产气的贡献需要做进一步研究。合层排采时对产气的贡献需要做进一步研究。二、煤层气排采的规律二、煤层气排采的规律Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology潘庄地区潘庄地区1010口井平均产量的分析口井平均产量的分析二、煤层气排采的规律二、煤层气排采的规律Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology 关井停

8、排对煤层气产量影响很大。每关井、停排一段时间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。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Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology二、煤层气排采的规律二、煤层气排采的规律1 1 1 1、单井单一储层产气经历一个过程：、单井单一储层产气经历一

9、个过程：、单井单一储层产气经历一个过程：、单井单一储层产气经历一个过程：排水无气排水无气排水无气排水无气液面降低产气液面降低产气液面降低产气液面降低产气气量增大气量增大气量增大气量增大气量降低气量降低气量降低气量降低稳衡稳衡稳衡稳衡2 2 2 2、单井多储层混合产气产量降低：、单井多储层混合产气产量降低：、单井多储层混合产气产量降低：、单井多储层混合产气产量降低：单井产量单井产量单井产量单井产量稳衡稳衡稳衡稳衡单井产量单井产量单井产量单井产量降低降低降低降低：扩散与渗流作用受到抑制：扩散与渗流作用受到抑制：扩散与渗流作用受到抑制：扩散与渗流作用受到抑制 水的矿化度影响水的矿化度影响水的矿化度影

10、响水的矿化度影响3 3 3 3、关井停顿、关井停顿、关井停顿、关井停顿单井产量单井产量单井产量单井产量降低降低降低降低：渗流方向发生变化：渗流方向发生变化：渗流方向发生变化：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煤尘反向运移堵塞井筒已经形成的通道煤尘反向运移堵塞井筒已经形成的通道煤尘反向运移堵塞井筒已经形成的通道4 4 4 4、井组排采并非中心井产量高：渗透性改善快慢有关、井组排采并非中心井产量高：渗透性改善快慢有关、井组排采并非中心井产量高：渗透性改善快慢有关、井组排采并非中心井产量高：渗透性改善快慢有关5 5 5 5、初始产气时间不一，并且差别较大？、初始产气时间不一，并且差

11、别较大？、初始产气时间不一，并且差别较大？、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 Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology吴堡11.19m3/t柳林8.12m3/t府谷2.42m3/t韩城7.3m3/t三、煤层气排采的相关参数三、煤层气排采的相关参数含气量含气量 目目目目前前前前对对对对

12、含含含含气气气气量量量量的的的的测测测测试试试试普普普普遍遍遍遍偏偏偏偏低低低低Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology三、煤层气排采的相关参数三、煤层气排采的相关参数含气量含气量Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology三、煤层气排采的相关参数三、煤层气排采的相关参数解吸解吸 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解

13、吸与吸附不可逆，吸附是煤在地质历史时期的性质的一方解吸与吸附不可逆，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面，与排采无关，必须对地区的解吸作用进行研究面，与排采无关，必须对地区的解吸作用进行研究面，与排采无关，必须对地区的解吸作用进行研究Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology流体压力减小，有效应力增加，裂隙变小流体压力减小，有效应力增加，裂隙变小（渗透率负效应）（渗透率负效应）三、煤层气排采的相关参数三、煤层气排采的相关参数渗透性渗透性Xian

14、University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology流体压力减小，煤层气解吸出来，煤基质收缩，裂隙变大流体压力减小，煤层气解吸出来，煤基质收缩，裂隙变大（渗透率正效应（渗透率正效应）三、煤层气排采的相关参数三、煤层气排采的相关参数渗透性渗透性Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology 煤层气的排采卸压过程中，井筒打开后随着储层压力降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，低产生能势差

15、，CHCH4 4 分子即从煤基质内表面解吸出来，气体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膨胀、基质收缩，扩大了裂隙，从而导致渗透率提高正效正效应应；同时，由于流体压力降低，使得煤储层的有效应力加大，；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，渗透率降低使孔、裂隙闭合，渗透率降低负效应负效应；上述两者的综合效应，称其为上述两者的综合效应，称其为“煤基质自调节效应煤基质自调节效应”。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而在某种程度

16、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三、煤层气排采的相关参数渗透性渗透性Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology煤层参数3煤9煤15煤裂隙渗透率（md）0.2991.6131.525气含量(m3/t)25.8826.9229.02煤的密度(t/m3)1.471.481.48兰氏体积(m3/t)37.2037.7638.31兰氏压力(MPa)2.442.312.18吸附时间(d)7.255.734.20储层温度（）21.0221.5322.53历史拟合初始参数取值历史拟

17、合初始参数取值 潘庄井组井位分布潘庄井组井位分布 19941994年年9 9月月2323日到日到19991999年年1212月月3131日（共计日（共计19261926天）天）四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ井组）井组）Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&TechnologyPZ-1PZ-1井井气气产量历史拟合曲线图产量历史拟合曲线图 四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ1 1）Xian University of Science&Technology

18、Xian University of Science&TechnologyPZ-1PZ-1井井水水产量历史拟合曲线图产量历史拟合曲线图 四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ1 1）Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&TechnologyPZ-1PZ-1井井累计气累计气产量历史拟合曲线图产量历史拟合曲线图 四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ1 1）Xian University of Science&TechnologyXian University of

19、 Science&TechnologyPZ-1PZ-1井井累计水累计水产量历史拟合曲线图产量历史拟合曲线图 四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ1 1）Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&TechnologyPZ-4PZ-4井气产量历史拟合曲线图井气产量历史拟合曲线图 四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ4 4）Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technolog

20、yPZ-4PZ-4井累计气产量历史拟合曲线图井累计气产量历史拟合曲线图 四、煤层气排采的实例分析（四、煤层气排采的实例分析（PZPZ1 1）Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology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，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

21、层厚度大，气产气潜力越大。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，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，对厚度对厚度大的煤层，在排采初期应适当加大排水量大的煤层，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五、储层参数与产能的敏感参数分析厚度厚度厚度厚度Xian University of Science&TechnologyXian University of S

22、cience&Technology煤层气含量越高，气井的产能越大煤层气含量越高，气井的产能越大 五、储层参数与产能的敏感参数分析五、储层参数与产能的敏感参数分析含气量含气量含气量含气量Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology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，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而

23、且后期产气能力弱 渗透率渗透率渗透率渗透率五、储层参数与产能的敏感参数分析五、储层参数与产能的敏感参数分析Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology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，产气潜力差高峰来临晚，高峰产量低，产气潜力差 孔隙度孔隙度孔隙度孔

24、隙度五、储层参数与产能的敏感参数分析五、储层参数与产能的敏感参数分析Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology不同井间距日气产量预测对比曲线不同井间距日气产量预测对比曲线 井间距井间距井间距井间距五、储层参数与产能的敏感参数分析五、储层参数与产能的敏感参数分析Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology单井产能模拟预测曲线单井产能模拟预测曲线 六、排采分析目标六、排采分析目标产能预测产能

25、预测Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology煤层气井排采压降曲线示意图煤层气井排采压降曲线示意图 六、排采分析目标六、排采分析目标增产措施增产措施多井联片合采多井联片合采多井联片合采多井联片合采Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology六、排采分析目标六、排采分析目标增产措施增产措施单井采收面积增加单井采收面积增加单井采收面积增加单井采收面积增加水平井水平井水平井水平井井身设计井身设

26、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 0.5-0.7平方公里垂直井坐标 X:3946176,Y:638044水平井坐标 X:3946143,Y:638222Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology七、排采分析的终极目标七、排采分析的终极目标储层参数储层参数储层参数：准确、有效、合理、预测有效储层参数：准确、有效、合理、预测有效储层参数：准确、有效、合理、预测有

27、效储层参数：准确、有效、合理、预测有效模拟效果：可靠、规划依据、下游利用基础模拟效果：可靠、规划依据、下游利用基础模拟效果：可靠、规划依据、下游利用基础模拟效果：可靠、规划依据、下游利用基础COMET2COMET2COMET2COMET2与与与与CBM-SIM2CBM-SIM2CBM-SIM2CBM-SIM2需要补充！需要补充！需要补充！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

28、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。Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology八、值得进行的几项特色研究八、值得进行的几项特色研究1 1、CBMCBM开采区不同水分条件的解吸实验；开采区不同水分条件的解吸实验；2 2、降压解吸的解吸率；、降压解吸的解吸率；3 3、储层温度在排采过程中变化规律；、储层温度在排采过程中变化规律；4 4、不同矿化度对解吸作用的影

29、响；、不同矿化度对解吸作用的影响；5 5、渗透性研究；、渗透性研究；6 6、工艺技术研究；、工艺技术研究；7 7、CBMCBM开采区的储层模拟。开采区的储层模拟。Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology九、当前试验井需要考虑问题九、当前试验井需要考虑问题1 1、确定游离气体先排阶段是否结束？、确定游离气体先排阶段是否结束？（1 1）气成分测试）气成分测试N N2 2变化变化 （2 2）水成分测试）水成分测试ClCl-变化变化2 2、产能初步判定、产能初步判定 （1 1）单井强排（）单井强排（0.5m/d0.5m/d）（2 2）游离气的量与快慢是渗透性标志）游离气的量与快慢是渗透性标志3 3、试井参数、地质参数、试井参数、地质参数4 4、初始参数与边界条件确定、初始参数与边界条件确定Xian University of Science&TechnologyXian University of Science&Technology敬请指正！敬请指正！Xian University of Science&Technology此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢