降压解吸关系式在中高阶煤煤层气排采中的应用
煤层气排采过程中井间干扰形成机制研究-已发表
煤层气排采过程中井间干扰形成机制研究摘要：煤层气单井排采时，由于压降漏斗的扩展范围有限，会导致产能低下。
因此实际生产中都是以井网方式开采煤层气，通过井间干扰提高产能。
本文通过总结国内外学者对井间干扰理论的研究成果，根据储层压力传播规律及压降漏斗形成机理，分析了不同边界条件下压降漏斗扩展情况，对比了煤层气井单井和井群压降曲线，简要阐明了井间干扰形成机制，揭示了井间干扰对煤层气产量的影响。
关键词：煤层气井群；井间干扰；压降漏斗；压力传播规律。
引言煤层气，是指赋存于煤层中以甲烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表明为主并部分游离于没空隙中或溶解于煤层水中的烃类气体[1,2]。
限于我国煤层气储层“三低一高”的特性[3]，所采用的单井开采方式仅在很少地区达到了商业化的生产阶段。
相比之下，具有一定规模的煤层气井井群，通过设计合理的井间距，使之产生井与井之间的干扰形成大面积压降，进而取得较好的甲烷解吸效果，才能大幅度的提高煤层气井的日产气量和总产气量[4,5]。
本文在前人研究的基础上，通过研究单井的储层压力传播规律及压降漏斗形成机理，对比单井和井群压降曲线的异同，阐明井间干扰的形成机制，并揭示井间干扰对煤层气产量的影响。
1.煤层气产出机理煤层气主要成分虽然与天然气相同，但它们在地质成因、成藏以及开采方面大不相同，其储层特征决定了二者开发方式必定不同。
天然气以游离态存在，在高储层压力作用驱动下流向井筒，开发方式简单；而煤层气主要以吸附态存在于煤基质颗粒表面，其开采必须通过排水降压实现。
煤层气产出要经历如下过程：排水降压-解吸-扩散-渗流-流向井筒[6-9]。
原始状态下，煤储层中气液流体处于动态平衡状态，通过井筒的持续排水，井筒附近储层压力降低，打破了原来的平衡状态，当降到临界解吸压力时，煤层甲烷从煤内表面解吸，解吸气大量转化为游离气，在浓度差下驱动下，煤层气通过基质和微孔扩散，进入裂隙中开始渗流，和煤层水一起流向井筒[10]（图1）。
煤层气井排采过程中各排采参数间关系的探讨
中国煤田地质COAL GEOLO GY OF CHINAVol.12No.1Mar.2000第12卷1期2000年3月作者简介:曹立刚,男,高级工程师,煤层甲烷气开发中心主任。
收稿日期:1999—09—13编辑:葛晓云煤层气井排采过程中各排采参数间关系的探讨曹立刚,郭海林,顾谦隆(东北煤田地质局,沈阳110011)摘要:煤层气井必须进行排水降压,才能达到产气的目的。
而煤层气井的产气量又受控于储层特性并由排采时的各参数所制约,只有掌握产气量与这些参数的关系才能制定合理的开采工作制度。
本文利用铁法D T3井资料研究了在供气条件具备时,排采中产气量、排水量、井口压力和液面深度间的关系,提出了井底压力的作用及估算方法,将有利于煤层气井生产过程的认识和合理开发。
关键词:煤层气;排采;参数关系;井底压力中图分类号:P618111文献标识码:A文章编号:1004—9177(2000)01—0031-05排采是煤层气井开发中的一个重要环节,排采中必须测定各项排采参数,通过对排采参数的分析,建立排采参数间的关系,是极其有意义的一项工作,它将成为掌握排采特征,建立合理的工作制度的基础。
铁法煤田大兴区D T3井在完井和压裂以后,连续进行了479天的排采,总计产气量15019万m 3,排水1128万m 3,积累了丰富的基础资料。
现将该井排采时各排采参数之间的关系和做法初步总结,供参考。
1排采中应测定的参数排采工作应测定的参数一般为:产气量、排水量、井口套压、液面深度、系统压力、气温、水温、气体成份、水成份、固体携出物和携出量、油嘴直径、抽油机特征数(如冲程、冲次、工作时间和功能图等)等。
其中:系统压力和气温用于标准方气量的换算;气体成份用以确定气体质量以及判断产气层位;水成份用以确定压裂液排出情况及指示水的来源;根据固体携出物和携出量判断井的工作状况;抽油机特征数用以了解抽油机的工作效率和工作状况等等。
因此参数中经常直接影响产气量的参数为排水量、井口套压和液面深度。
煤层气井排采工艺技术研究及其应用
片稳定、累计厚度大，以碎裂煤为主，含气量 16 m3 / t， 压力系数 0． 7 ～ 0． 9。区块总面积 17 428． 456 km2 ，龙 潭组含煤面积 9 790 km2 ，是目前中国南方面积、资 源规模最大的煤层气勘探区块。
3 个试验区均为中高煤阶煤层，且都具有煤层 变质程度高，吸附能力强，含气量高，渗透率、煤层压 力低，开采难度大的特点［2］。已完钻的煤层气探井 多采用套管完井技术，压裂后进入排采阶段。
此阶段排采控制的重点是尽可能维持排采作业的连续性稳定性和渐变性控制好井底流压以稳定生产延长稳产时间通过对排采过程的动态研究和论证优化制订了五段制的排采工作制度井排采工作制度阶段划分液面下降速度监测观察煤层压裂后的渗透能力15观察产水能力稳定降液面10稳定排采降液面防止煤粉大量产出解吸产气预期阶段注意观察套管压力液面下降速度相对稳定煤层开始有解吸气产出控制液面下降速度相对稳定关上套管阀门求取真实的煤层解吸压力控压排水煤层气开始解吸气水同时产出动液面波动较大套压逐渐上升
织金试验区块（ 含郎岱、安顺区块） 位于黔中隆 起之上完整块体（ 扬子地台） ，刚性结晶基底，且抬升 变浅，构造变形程度弱，区内煤体结构保存较好。煤 阶为高阶煤（ Ro = 3． 08 ～ 4． 19） 。煤层多且薄，但连
收稿日期： 2011 － 07 － 10； 2011 － 10 － 05 修订 作者简介： 杨怀成（ 1973—） ，硕士研究生，高级工程师，现 在中石化华东分公司采油厂从事油气管理工作。Tel： 0523 － 86667196。
根据对和顺区块 22 口排采井的调整结果，截至 2011 年 4 月，工作制度调整后解吸井的排采平均产 水量为 39． 25 m3 / 月，比和 2 井多产水 25． 01 m3 / 月， 增水效果显著，采气量大幅度提高。
吴翔-煤层气含气饱和度与解吸压力对排采影响分析
Impact Analysis of CBM Gas Saturation And Desorption Pressure on Discharge And Mining
Wu Xiang , Chen Wangang , Zhang Ping
（China
United Coalbed Methane Co.,Ltd.）
Abstract: At present, the key challenge of China's coalbed methane development remains insufficient awareness between adsorption - desorption and discharging and mining. Therefore, for the purpose to guide the production, based on previous studies, Different regions in isothermal adsorption curve，methane occurrence and discharging and mining are analysed detailedly. Having proved that oversaturated coalbed methane reservoirs contains a lot of free gas with seepage ability, having a high capacity, gas mining in a short time. Saturated Coalbed Methane Reservoir pressure reduces, adsorbed gas desorption begins, gas mining in a longer time. Under saturated coalbed methane reservoirs need a long time to adopt, gas mining in a long time. When the pressure comes to Abandonment pressure, it is considered no longer have the production capacity. Gas saturation and desorption pressure / original reservoir pressure dimensionless draw illustrated, showes a good positive correlation. The plate was used to the typical wells in the southern Qinshui basin block, and found that the plate meets the actual production, and the well producing only water was also predicted. Keywords: CBM; adsorption; desorption;pressure;discharge and mining
中高阶煤试验区煤层气井排采技术
证 ， 化 出“ 优 五段 制 ” 的排 采 工作 制 度 ： 压 裂后 监 ① 测 阶段 ， 察煤层 的渗透 能力 ； 试抽 阶段 ， 观 ② 要求 动 液面 下 降速 度 小 于 １ ／ ， ５ｍ ｄ 以求 取煤 产 层 产 水 能 力； ③稳 定 降液 面 阶段 ， 求 动 液 面 下 降速 度 小 于 要 １ ／ ， ０ｍ ｄ 当煤层 开 始有 解 吸 气 产 出 ， 控制 液 面 相 对 稳 定 ， 上套 管 阀 门 ， 取 真实 的煤层 解 吸压 力 ； 关 求 ④ 控 压产 气 阶段 ， 求 动 液 面下 降速 度 小 于 ８ｍ ｄ 要 ／ ， 煤层 气 开始解 吸 ， 气水 同时 产 出 ， 动液 面波 动较 大 ， 套 压逐 渐上 升 ； 控 压 排 水 阶段 ， ⑤ 要求 动 液 面 下 降
泰州 ２ ５０ ） ２３ ０
２ ７０ ２ ５ ００；．中石化华东分公司 ， 江苏
摘要 ： 煤层 气 井排 采 是 煤 层 气 田勘 探 开 发 的 关键 环 节 。通 过 对 和 顺 等 ３个试 验 区 ４ 口煤 层 气 ０ 井排 采 工作 的摸 索和 试 验 ， 结 出“ 段 制 ” 采 工 作 制 度 ， 化 了排 采 设 备 、 管 深 度 、 砂 、 总 五 排 优 筛 捞 捞 煤 粉 等 工 艺技 术 。这 些 技 术 为煤 层 气 井 的 现 场排 采提 供 了技 术 保 障 。 截 至 ２ １ ０ １年 ６月 ， 和 顺 等 ３个试 验 区块 均 获 得 煤 层 气 工 业 气 流 的 突破 ， 川 南煤 层 气 田 已进 入 产 能 建 设 阶段 。 延 关 键 词 ： 层 气 ； 高 阶煤 ； 验 区 ； 采 ； 煤 中 试 排 工作 制 度 ； 艺技 术 ； 顺 等 ３个试 验 区 工 和 中 图分 类 号 ：Ｅ ７ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ
煤层气解吸传质模式与高效开发关键技术及应用
煤层气解吸传质模式与高效开发关键技术及应用下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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煤层气井排水采气技术
第一章：煤层气井生产特征
1.5 影响煤层气井排采效果的主要因素
非连续性排采的影响:煤层气井的排采生产应连续进行, 使液面与地层压 力持续平稳的下降。如果因关井、卡泵、修井等造成排采终止, 给排采效 果带来的影响表现在:(1) 地层压力回升, 使甲烷在煤层中被重新吸附； (2) 裂隙容易被水再次充填，阻碍气流；(3) 回压造成压力波及的距离受 限,降压漏斗难以有效扩展，恢复排采后需要很长时间排水, 气产量才能 上升到停排前的状态。（4）贾敏效应和速敏效应
第一章：煤层气井生产特征
1.3 煤层气井的生产过程
1.3.2 煤层气井生产阶段
中期稳定生产阶段：随着排 水的继续，产气量逐渐上升并趋 于稳定，出现高峰产气，产水量 则逐渐下降。该阶段持续时间的 长短取决于煤层气资源丰度（主 要由煤层厚度和含气量控制）， 以及储层的渗透性。
第一章：煤层气井生产特征
当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力 降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能 进一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。
随着排采的进行，围岩中压力梯度逐渐大于煤层中的压力梯 度，压力传递轨迹从煤层过渡到围岩中，压力将仅在围岩中 传递，开始排采围岩中的水，此时，煤层中压力几乎不再发 生变化。
第二章：国内外煤层气井排采设备研究
2.1 国外研究现状
1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气实验，不断地改进螺杆泵 系统，使其发展到适合煤层气井排水所需的排量和扬程，同时可以 很好地适应井液中细煤粉及气液混合体，加上投资成本和运行成本 低等特点，使该设备在特殊开采要求的煤层气井中得到推广。
煤层气等温降压解吸特性研究的开题报告
煤层气等温降压解吸特性研究的开题报告一、选题背景与意义煤层气是一种重要的天然气资源，其大规模开发对于解决我国能源短缺问题具有十分重要的战略意义。
其中，煤层气等温降压解吸是煤层气开采过程中的关键问题之一，直接影响煤层气开采效率和经济效益。
因此，深入研究煤层气等温降压解吸特性，对优化煤层气开采技术、提高开采效率具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过实验和数值模拟的方法，探究煤层气等温降压解吸的特性，分析解吸过程中产生的基础物理化学机制和气相-固相-液相传质规律，为煤层气的高效开采提供理论基础和技术支持。
三、研究内容1. 建立煤层气等温降压解吸的实验模型和数值模拟模型，研究气相、固相和液相在解吸过程中的传质机制。
2. 利用等温降压解吸实验仪，开展煤层气等温降压解吸实验，得到解吸过程中的产物分布特性和解吸速率规律。
3. 进行数值模拟计算，模拟解吸过程中煤层气的产量变化和压力变化趋势，分析不同参数对解吸过程的影响。
4. 分析实验和数值模拟结果，探究煤层气等温降压解吸的机理和规律，并为煤层气的高效开采提供理论依据和技术支持。
四、研究方法1. 实验方法：利用等温降压解吸实验仪，设置不同解吸条件下的实验参数，记录解吸过程中的压力、温度和产物分布数据。
2. 数值模拟方法：基于煤层气等温降压解吸实验数据，建立煤层气等温降压解吸的数学模型，利用计算流体力学（CFD）方法进行计算，得到煤层气解吸的产量和压力变化趋势。
五、预期成果1. 获得煤层气等温降压解吸的产物分布特性和解吸速率规律，分析解吸过程中产生的基础物理化学机制和气相-固相-液相传质规律。
2. 探究煤层气等温降压解吸的机理和规律，为煤层气的高效开采提供理论依据和技术支持。
3. 发表相关学术论文，并向煤层气开采企业推广应用。
六、进度安排1. 第一年：建立煤层气等温降压解吸的实验模型和数值模拟模型，开展煤层气等温降压解吸实验，得到解吸过程中的产物分布特性和解吸速率规律。
煤层气含气饱和度与解吸压力对排采影响分析
（ 中联煤层气有 限责 任公 司 ，北京 １ ０ ０ Ｏ ｌ １ ）
摘
要 ： 目前 ，我 国煤层 气开发 的关键难 题 仍然是 对煤 层 气解 吸 和排 采 之 间关 系认 识 不 够 充分 。
为 此 ，本文详 细分析 了等 温吸 附 曲线 图 中不 同区域 与相 应 煤层 气赋存 状 态及排 采 关 系 ，认 为过饱
和煤 层 气藏 由于含 有 大量 具有渗 流 能 力的 游 离气 ，具 有 高产 能力 ，排 采 见 气时 间短 ；饱 和煤 层 气 藏储 层 压 力降低 ，吸 附 气开始 解吸 ，排采 见 气 时 间较 长 ；欠饱 和 煤层 气藏 需要 长 时 间排 采 降压 ，
排 采见 气 时间 长。 当压 力低 至废 弃 压 力时 ，认 为煤 层 气藏 不再 具备 生产 能力 。绘制 了含 气饱 和度
ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．Ｉ ｔ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃ ＢＭ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｌ ｏ ｔ ｏ ｆ ｆ ｒ ｅ ｅ ｇ ａ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｅ ｅ ｐ ａ ｇ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ，
煤层气排采降压理论深化认识及生产问题解释
第n 卷第6期 2020年12月中国煤层气Vol . 17 No . 6December . 2020CHINA COALBED METHANE煤层气排采降历理论深化认识及生产问题解释王青川1姚伟1 丁 涵2金国辉1王琪1徐婷婷1(1.华北油田山西煤层气勘探开发分公司，山西046000 ; 2.华北油田第一采油厂，河北062550)摘要：通过对煤层气排采降压理论的深入理解与认识，认为煤层气井排采降压的过程符合文丘里原理：煤层气井排采降压的作用是形成稳定的流动场，流体在流动的过程中对煤孔及煤表面进 行降压，促进煤层气的解吸，实现煤层气的开采。
依据该理论对生产实践中的特有现象进行了解 释说明：如管压波动对低压低产气井产量影响明显，对高产气井产量影响甚微或不影响；单井累 产气量高于控制面积的地质储量；带压作业井产量不降反增等现象。
关键词：煤层气排采理论认识Understanding of Depressurization Theory of CBM Drainage and Explanation of Production PracticeWANG Qingchuan 1, YAO Wei 1 , DING Han 2, JIN Guohui 1, WANG Qi ', XU Tingling '(1. Shanxi CBM Exploration & Development Branch , PetroChina Huabei Oilfield Company , Shanxi 046000；2. No . 1 Oil Production Plant , Petrochina Huabei Oilfield Company , Hebei 062550)Abstract ： Based on the further understanding of the depressurization theory of CBM drainage , it is con sidered that the depressurization process of CBM drainage conforms to Venturi principle . The role of CBM drainage and depressurization is to form a stable flow field , and the fluid depressurizes the pores and the surface of coal during the flowing process , which promotes thedesorption of CBM and realizes the gas ex traction . According to this theory , some special phenomena in CBM production practice are explained . For example , the fluctuation of pipe pressure has obvious effect on the CBM production of low pressure and low producing wells , and has little or no effect on the production of high producing wells . The accu mulated CBM production of single well is higher than the geological reserves of the control area , and the production of the well with pressure is n ot decreased but increased .Keywords ： CBM ； drainage ； theory ； understanding经过多年的开发实践，我国的煤层气开发理论停电、作业、停抽等原因导致单井产气量下降、恢基金项目国家科技重大专项《大聖油气田及煤层气开发》项目42 “煤层气高效增产及排采关键技术”子课题之一“高阶煤煤层气开 发技术研究”（2016ZX 05042005)作者简介王青川，男，本科，高级工程师，现从事煤层气井增产研究工作。
中、高阶煤样甲烷吸附应变及渗透性实验分析
煤炭学报 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
煤鸟媒棄扎也质鸟勒圭
Vol. 46 No. 6 Jun. 2021
中、高阶煤样甲烷吸附应变及渗透性实验分析
孟雅心,李治平1,2,唐书恒1,2,删鹏1,2
(1.中国地质大学(北京)能源学院，北京100083； 2.中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室 ，北京 100083； 3.煤与煤层气共采国家重点实验室，山西晋城048012)
阶煤吸附应变规律及其对渗透性的影响及控制机理。结果表明，中、高阶煤样甲烷吸附应变与吸附
平衡压力之间的关系符合Langmuir等温吸附模型；中阶煤中吸附甲烷气体的Langmuir径向应变、 轴向应变和体积应变分别为0. 18x IO”，0. 09x 10~2和0. 44x 10-2，其对应的Langmuir压力分别为 5. 26,6. 93和5. 42 MPa;而高阶煤吸附甲烷气体的Langmuir径向应变、轴向应变和体积应变分别 为 1. 91x10-2,0. 22X10-2 和 3. 99X10-2,其对应的 Langmuir 压力分别为 7. 87,4. 57 和7.49 MPao 在 有效应力一定的条件下，随着煤中甲烷吸附平衡压力增高，煤样吸附应变增大，且高阶煤吸附应变 明显要强于中阶煤样，煤中甲烷吸附应变主要受控于煤中甲烷吸附量。在有效应力一定的条件下， 中煤阶煤样的渗透率要大于高煤阶煤样的渗透率，煤中甲烷吸附应变过程中，中、高阶煤样随着煤 中甲烷吸附平衡压力增高，煤样渗透率均按负指数函数规律降低，且高阶煤样中甲烷吸附应变对煤 样渗透率的影响要强于中阶煤样，因此在煤层气井排采过程中，在临界解吸压力后，高煤阶煤层气 井产量提升效果要好于中煤阶煤层气井。
煤层气井越流补给的判识方法
煤层气井越流补给的判识方法张双斌;苏现波;郭红玉【摘要】Drainage and pressure lowering are echnical basis for coalbed methane development, and prompt leak-age recharge identification is related to the drainage working system and gas production forecast. Combined with the variation of bottom hole flowing pressure, casing pressure, producing fluid level and gas production of different drainage stages in CBM wells, the existence of leakage recharge is identified by comparison between theoretical and real water production. The paper points out that there is leakage recharge when the real water production is greater than the theoretical value, and the rose fluid level no longer declines after gas production, gas production and casing pressure are maintained at a low level. On this basis, according to the characteristics of dynamic fluid level, casing pressure and gas production, leakage recharge types are classified and the subsequent drainage work-ing system is determined reasonably. The production curves of CBM wells show that this approach is effective in southern Qinshui basin.%排水降压是煤层气开发的技术依据，及时判别煤层气井是否存在越流补给，将关乎到排采工作制度的制定和产气量预测。
库拜煤田中部煤层气排采制度及管控方法
库拜煤田中部煤层气排采制度及管控方法摘要：建立科学合理的排采制度与管控方法对提高煤层气井开采效率，增强煤层气产能至关重要。
库拜煤田是我国重要的煤层气开发区块之一，通过对全区29口煤层气井的生产数据进行统计分析，制定了排水降压期、憋压期、控压提产期、稳产期、产量递减期等5个排采阶段的管控方法。
关键词:煤层气排采；分段管控；排采制度；流压排采是煤层气井开发的重要环节，煤层气井的产气效果主要受地质条件、钻探和压裂的效果、排采制度及管控方法选取的影响。
在煤储层地质条件、钻探和压裂效果确定的情况下，制定合理的排采制度是提高煤层气井产能的关键措施。
本文基于库拜煤田煤层气井生产数据，通过对各排采阶段排采特征的分析，提出了相应的排采制度及管控方法，以期为煤层气资源开发提供一定的帮助。
1库拜煤田区域概况研究区总体构造形态为一向南倾斜的单斜构造，地层总体为近东西走向，向南倾斜，倾角一般70°-85°局部地段直立倒转，断层不发育。
t），煤层编号由上而下分别该区含煤岩系主要为侏罗系下统塔里奇克组（J1为A5、A6、A7、A8、A9-10 、A11、A12号煤层；其中A5、A7、A8、A9-10号煤层为全区主要可采煤层；可采平均总厚4.15米，含煤系数为1.8 %。
A6煤层为局部可采，仅在该区东西两端发育；A11、A12煤层在东部有控制，为局部可采。
2.研究区各排采阶段特征及其管控方法煤层气井的排采应遵循“连续、平稳、缓慢、长期”的原则，尽量减少对储层的伤害，其排采过程一般分为五个阶段：排水降压期、憋压期、控压提产期、稳产期、产量递减期。
2.1排水降压期管控方法此阶段为从投产到见套压前的阶段，以产水为主。
通过抽排煤层水和压裂液，使得煤层压力降至煤解吸压力以下，达到产气的条件。
随着生产压差增大，地层供液能力逐步增加，产水量增加，同时，应力敏感效应使储层渗透率逐渐降低。
因此，此阶段应让地层尽可能多出水，又应防止排采强度过大，导致储层应力敏感伤害，降低储层渗透率。
煤层气井精细化排采应用分析
煤层气井精细化排采应用分析摘要：煤层气产气量与煤储层解吸压力、原始地层压力、压裂液返排率以及压裂情况等密切相关，同时排采制度对煤层气产气量也有显著影响。
为此，众多的学者及工程技术人员对煤层气排采制度进行分析，其中煤层气井排采动态参数变化规律进行分析，并具体确定产气阶段井底流压计算方法。
关键词：煤层；气井；精细化排采；应用分析引言煤层的吸附系数、弹性储容比与窜流系数差异是影响分层产气贡献比例的主控因素，基于上述参数的计算方法计算过程复杂，不能满足排采现场快速应用的特点，利用煤层解吸气成分体积分数差异判识合采井产气来源的方法对于甲烷含气量达到98%以上且基本不含乙烷等气体组分的沁水盆地南部的合采井适应性不明。
采用排采初期生产特征分析煤层气合采地质条件的思路，为进一步利用排采初期数据预判分层产气能力提供了借鉴，可以利用不同产层开发数据对比确定不同层的生产能力，也可以借助产出剖面测试资料、部分封层井前后生产情况对比分析不同产层的生产能力，但这些方法整体适用于事后评价，不能预判各层产气能力，不利于单井排采过程中动态优化排采制度。
1.精细化排采管控分析传统的煤层气井排采模式具有技术力量分散、响应周期长等问题，难以满足低渗透、松软煤储层煤层气抽采。
为此，提出通过智能监控系统构建精细化排采模式，具体为：（1）构建“远程监控中心+项目部”双重管理模式。
远程监控中心汇聚有工程技术专家，用以制定针对性的煤层气排采制度；项目部以工程技术人员为主，用以现场巡检、排采设备维护及管理等。
（2）构建“定期巡检+按需巡检”模式，提高巡检效率。
项目部根据工作制度安排对煤层气井定期巡检、设备定期保养；并依据远程监控中心指令针对性开展巡检，从而降低无效巡检次数并降低现场人员劳动强度。
（3）构建异常情况及时预警机制。
监控中心24h不间断对煤层气井进行监控、分析，从而实现故障及时发现、处理。
相对于传统的煤层井排采方式，采用精细化排采方式更适应该煤层气区块煤储层松软、渗透性低特点，提高煤层气井产量。
降压速率对沁水盆地南部高阶煤产气能力的影响
降压速率对沁水盆地南部高阶煤产气能力的影响苏雪峰;刘岩;崔周旗;张建国;余丽;王楷【摘要】参照山西晋城地区大宁煤矿3号煤层,设计模拟地层条件下解吸仿真实验,进行相同流体饱和状态、不同降压速率下的解吸模拟实验,对产气量及样品两端压力变化进行分析,并对部分实验现象进行机理探讨.实验结果表明,无论快速降压还是慢速降压,高阶煤吸附的甲烷均能有效解吸,解吸效率均能达到90％以上;解吸过程中产气量曲线存在明显拐点,均出现在煤块整体降至解吸压力之后;高阶煤甲烷解吸主要受压差驱动,高压差有利于快速解吸;快速降压出现解吸拐点时间更早,且快速解吸段产气速率更高.实验结论对原公认的煤层气井排采需要坚持“缓慢、长期”的原则提出了质疑,认为对于高阶煤层,快速排水降压可有效提高煤层气开采的经济效益.沁水盆地南部樊庄区块和郑庄区块快速降压排采现场试验结果显示,提高排水降压速率可以显著提高气井的峰值产量并缩短气井达到经济产量的时间;相比慢速排采策略,快速降压排采的气井平均达产时间缩短一半,高峰产气量更高.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2019(046)003【总页数】8页(P613-620)【关键词】沁水盆地;樊庄区块;郑庄区块;高阶煤;降压速率;产气量;模拟实验;产气能力【作者】苏雪峰;刘岩;崔周旗;张建国;余丽;王楷【作者单位】中国石油煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国石油华北油田勘探开发研究院,河北任丘062552;中国石油煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国石油华北油田勘探开发研究院,河北任丘062552;中国石油煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国石油华北油田煤层气事业部,河北任丘062552;中国石油煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中国石油煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国石油华北油田勘探开发研究院,河北任丘062552;中国石油煤层气开采先导试验基地,河北任丘062552;中国石油华北油田勘探开发研究院,河北任丘062552【正文语种】中文【中图分类】TE370 引言煤层气降压解吸主要经历流体压力降至临界解吸压力之前的地层水单相流、吸附气开始少量析出的气-水两相流、基质与割理孔隙水基本排出后的气相单相流3个排采阶段[1-4]。
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第30卷 第6期2010年11月西安科技大学学报J OURNAL OF XI AN UN I V ERSI T Y OF SC I E NCE AND TEC HNOLOGYV o.l 30 N o 6N ov 2010文章编号:1672-9315(2010)06-0697-05降压解吸关系式在中高阶煤煤层气排采中的应用收稿日期:2010-09-03基金项目:国家科技重大专项(2008ZX05040);陕西省教育厅科学研究计划项目(2010J K684)通讯作者:马东民(1967-),男,陕西合阳人,博士,副教授,主要从事煤与煤层气工程教学与科研工作.马东民1,2,李卫波2,蔺亚兵2(1.中国石油大学(北京)气体能源开发与利用教育部工程研究中心煤层气研究中心,北京102249;2.西安科技大学地质与环境工程学院,陕西西安710054)摘 要:煤层气吸附解吸实验数据表明,煤层气降压解吸关系符合V =a bp /(1+bp )+c,从而解决了煤层气井降压排采中解吸量计算问题,揭示了降压解吸规律。
通过两口垂直井、两口水平井的排采实践得到验证。
有利于指导煤层气开采实践与规划。
关键词:中高阶煤;煤层气储层;降压解吸;解吸关系式中图分类号:TE 1 文献标志码:A0 引 言目前,煤层气井生产的机理是通过排水降低井底液柱高度达到井底压力降低,促使局部范围储层压力降低,产生煤储层流体压力梯度,最终造成压降条件下的煤层气解吸。
解吸气体通过扩散、渗流的方式进入井筒。
可见首要的关键步骤是排水降压解吸。
而当前煤层气产业界将解吸看作是吸附的逆过程,用Lang m uir 方程来表达。
其一,用Lang m uir 方程来表述解吸作用不正确;其二,临界解吸压力的判断错误导致排采现场与吸附实验结果产生矛盾,影响排采工作制度的制定,最终影响生产;其三,最大解吸气量的判断错误影响地区煤层气生产的整体规划。
基于以上主要原因,本文拟定对煤层气降压解吸进行实验研究。
1 研究对象实验对象本着2个原则:其一,主要是当前我国煤层气勘探开发较为活跃的沁南地区、河东地区、韩城矿区、黄陵地区;其二,实验样品为中高煤阶(R o >0.65%),它能代表中高阶变质序列的煤种。
实验样品采集于寺河煤矿3#WY,象山井田3#S M,象山井田5#P M,桑树坪井田11#P M,寨崖底煤矿9#J M ,黄陵二号煤矿2#RN.分析时韩城矿区使用象山井田3#S M 实验结果。
2 实验方法吸附/解吸实验都是按照GB /T19560-2004!煤的高压容量法等温吸附实验方法∀的实验规则并采用AST -2000型吸附/解吸仿真实验仪进行,实验温度为30#。
2.1 采样与实验样品制备按照全层样的采样原则采集原煤样。
室内经过破碎、粉碎、筛分过程将原煤样制成符合GB /T19560-2004要求的60~80目的空气干燥基煤样。
2.2 平衡水实验实验样品的平衡水分处理参考ASTM (美国试验材料学会Am erican Society for Testing M ateria l)的标准执行。
经过称样、浸水、抽滤、湿度平衡等步骤,最后计算平衡水分含量。
平衡水分含量计算公式M e =G 1-G 2G 1∃100%.式中 M e 为样品的平衡水分含量,%;G 1为湿度平衡后煤样质量,g ;G 2为烘干后空气干燥基煤样质量,g .2.3 设备密封性检验1)将完成平衡水测定的煤样加入样品缸,密封后将其装入恒温箱中;2)打开进气管道的阀门,将H e 充入参照缸和样品缸并达到一定压力,关闭进气阀;3)保持6h 以上,观测各个缸的压力是否有明显变化。
若有明显变化,需检测设备的接头处是否漏气。
若无明显变化,增加充气压力,重复步骤(2)直至充气压力达到实验所需的最高压力。
2.4 样品缸自由空间体积测定样品缸自由空间体积是指样品缸装入煤样后煤样颗粒之间的空隙、煤样颗粒内部微细空隙、样品缸剩余的空间、连接管和阀门内部空间的体积之总和。
测量样品缸自由空间体积的方法是在一定的温度和压力下,选用一种吸附量可以忽略的气体(H e),通过气体膨胀来探测样品缸自由空间体积。
该方法实际上是用参比流体(H e)的体积来表征样品缸系统中的自由空间体积。
2.5 吸附/解吸实验等温吸附实验是一个加压%平衡%加压的过程。
等温解吸实验的操作其实是等温吸附实验的逆操作,即为降压%平衡%降压的重复过程。
实验原理图分别如图1,图2所示。
最后,根据系统数据采集进行不同平衡压力下吸附过程、解吸过程含气量的计算。
3 实验结果与综合分析3.1 实验结果6个实验样品的吸附/解吸实验结果如图3,图4所示。
实验条件:温度30#;平衡水含量:黄陵二矿2#为2.181%、寨崖底9#为1.32%,象山3#为2.472%,象山5#为6.273%,桑树坪11#为6.678%,寺河3#为1.886%.可以看出:&解吸作用滞后于吸附作用;∋解吸作用存在匮乏压力点;(降压过程的解吸量小于升压过程的吸附量。
3.2 数学拟合对吸附过程实验数据进行了Lang m u ir 方程拟合,拟合结果表明误差较小,拟合程度较高。
根据整体曲线特征进行了Lang m u ir 方程、三次多项式、四次多项式、对数函数、指数函数、综合模型、W e i b u ll 函数、Lang m u ir 方程改造式等8种函数的数学拟合,发现W eibull 函数与Lang mu ir 方程改造式对解吸实验数据的拟合程度高,误差小,尤以Lang mu ir 方程修正式(简称解吸式)拟合效果最好(图3,图4)。
吸附过程Langmu ir 方程式V a =a a b a P 1+b a P.(1)698西安科技大学学报 2010年第6期马东民等:降压解吸关系式在中高阶煤煤层气排采中的应用图3 6个实验样品吸附实验数据F ig .3 A dso rpti on exper i m enta l data o f 6sa mples图4 6个实验样品解吸实验数据F ig .4 D esorption expe ri m ental data of 6samp l es解吸式V d =a db d P1+b d P+c.(2)3.3 参数分析煤层气吸附实验数据Lang m uir 方程拟合与解吸实验数据解吸式拟合参数汇总于表1.表1 实验数据的数学拟合参数Tab .1 M athe m atics fitti n g para m eters of th e exp eri m ental data样品吸附数据L ang mu ir 方程拟合a a b a R 2)解吸数据Lang m u i r 方程改造式拟合a db dcd R 2)黄陵二矿2#(RN )18.1320.2330.9980.03517.1530.215 1.3010.9990.017寨崖底9#(J M )19.2520.6430.9980.02316.5610.824 2.1540.9980.023象山3#(S M )20.8370.2970.9980.02916.0300.322 3.1110.9980.023寺河3#(W Y)34.0310.2530.9990.02728.6420.2124.6540.9990.0213.3.1 解吸与吸附的差异吸附过程:煤层气的吸附是压力上升过程中吸附剂(煤基质)与吸附质%%%煤层气组分(甲烷)之间范德华力作用而引起的煤层气含量变化过程。
吸附质(甲烷)与吸附剂(煤)之间的范德华力主要表现为色散力,随着压力变化,吸附量的变化主要是由煤的比表面积决定的。
在增压吸附的过程中,样品缸的温度有增大趋势,主要表象是放热。
在恒温环境下,当前人们主要利用Lang m uir 方程V =a b p /(1+b p )来表征吸附量与压力的关系[1]。
对实验结果进行数学拟合,用Lang m uir 方程[2]表征含气量与吸附平衡压力的关系拟合度高,误差小。
与活性炭吸附性能研究结果一致。
可以看出,吸附作用中,随着煤变质程度提高,最大吸附量a 值逐渐增大,符合传统认识,而b 值在J M 阶段最高。
解吸过程:煤层气的解吸不同于其他吸附剂的解吸,从植物的泥炭沼泽化阶段开始,是地质历史时期形成。
含气量是成煤作用与变质作用过程自生自储与饱和吸附后逸散量、不同构造作用阶段捕获量、散失量的综合。
因此存在于煤储层中的煤层气有多种形式[3,4]:物理吸附、固溶、水溶、水基络合、游离、化学吸附等多种状态。
从液氮分析结果(表2)可以看出,非低阶煤孔隙度较低,4个样品的平衡水含量皆小于3%,与孔隙度没有关联。
孔隙以小孔与微孔发育为主[5-6]。
以30#常压与最大实验压力8.5M Pa 甲烷在蒸馏水中的最大溶解度为2.7与3.6m 3/m 3计算,煤内含水溶解甲烷量为0.072~0.108m 3/t 煤。
这对于通常测定的含气量影响不大,同时储层矿化水溶解甲烷的能力更差,因压力变化对含气量变化的影响较小,可以忽略;大孔与中孔中呈游离态的甲烷分子可以理解为吸附/解吸动态平衡量,压力变化对其影响不大,可以看作常数;甲烷的固溶主要发生于孔隙边距为0.76nm 的孔隙空间,难以逸散,作为含气量的组成部分,可以看作常数;对于水基络合,目前主要观点为C H 4 5.75H 2O 形式,甲烷成为游离态所要吸收的热量(108kJ /m ol)是C H 4在寺河3#WY 极限吸附热(22.176kJ/m o l)的5倍,压降对其影响不大,可以在压降条699700 西安科技大学学报 2010年 件下看作常数。
表2 实验样品孔隙度与液氮分析结果Tab.2 Porosity and liquid n itrogen analysis result of experi m ental sa m ple样品孔隙度/%大孔/%中孔/%小孔/%微孔/%孔径频值/nm 黄陵二矿2#RN6.72220.11624.16827.26428.452121.641寨崖底9#J M5.46317.64826.17726.18929.98689.534象山3#S M3.85713.62418.56231.20836.60615.264寺河3#W Y3.54210.1879.10534.18346.525 4.4623.3.2 煤层气解吸式基于数学拟合结果,解吸式V=a bp/(1+bp)+c对降压解吸的描述在10个拟合函数最为准确(比其他函数拟合效果好且误差小)。
从采集样品附近的煤层气测试井测试结果比较来看,解吸式中a+c值与彬长矿区大佛寺井田(构造作用为非现代抬升区)实测含气量较为接近,与柳林嘉善沟煤层气井实测含气量较为接近,在晋城寺河井田东部的潘二区2口煤层气测试井中验证此结果。