23.煤层气开采井间压力干扰特征研究 - 邵长金

煤层气开采井间压力干扰特征研究邵长金1李相方1徐兵祥1赵明1胡爱梅2陈东2张冬玲3中国石油大学北京102249；2.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095；3.中石油煤层气有限责任公司北京100028）摘要：正确认识井间压力传递规律，确定井间干扰发生的时间，是获取最优井网密度的关键。

以H矿区3#层为例对象，用数值模拟方法研究了多井生产时井间压力干扰问题，结果表明：不压裂时，井距越小，压力干扰产生的压力下降速度越大；压裂时，压力下降不平滑并出现了两个区段，压裂裂缝中的压降速度是介质中的100倍；X方向的压裂不仅对X方向介质中压力干扰的时间和压降速度有影响，也对Y方向以及对角连线方向有显著作用。

关键词：数值模拟；压力干扰；压裂；割理Characteristics of pressure interference among coalbedmethane wellsSHAO Changjin1LI Xiangfang1 XU Bingxiang1 HU xiaohu1HU Aimei2CHEN Dong2ZHANG Dongling3(1. China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2. China United Coalbed Methane State Engineering Research Center Corp., Ltd. Beijing 100095, China; 3. Petrochina Coalbed Methane Company Limited,Beijing100013,China )Abstract: It is the key issue for well pattern optimization to correctly know the propagation law of the pressure drop among coalbed methane wells and identify the starting time of pressure drops. This is done by numerical modeling method with an example of 3# layer in H coalbed methane producing area, which has multiple wells working simultaneously . The simulated results show that: The smaller the well spacing, the bigger the pressure drop velocity caused by pressure interference among adjacent wells under un-fractured condition. If the wells are fractured, there will exist two regions having different pressure drop velocities corresponding to the part of being fractured and the part of un-fractured matrix. The pressure drop velocity of the part being fractured maybe is 100 times of that in the un-fractured matrix part. Meanwhile, the well fracturing in face cleats has not only effects on the starting time of pressure drops and pressure drop velocity in face cleats direction ,but also on that in butt cleats direction. From this point, it can be concluded that it is necessary to consider the effects of fracturing in well pattern design for coalbed methane production.Key words: numerical modeling ;pressure interference among adjacent wells ; fracturing ; face cleats；butt cleats邵长金，1964年生，教授，博士；2005年毕业于中国石油大学，现在中国石油大学任教，主要从事油气藏渗流与提高采收率研究工作。

地址：（102249）北京市昌平区府学路18号。

电话：（010）89731553。

E-mail:physics@与常规天然气相比，煤层气单井产量低，生产周期长，要达到经济开发的规模，必须提高煤层气的开采效率。

煤层气的生产一般都要经过降压排水的过程，而压力的降低和传递受到煤层气储层非均质的影响，因此，正确认识井间压力传递规律，寻找单井气产量、含气量、压力随时空的变化规律，确定井间干扰发生的关键时间，是获取最优井网密度的关键。

本文用数值模拟方法对井间压力干扰特征进行研究。

1 多井生产时井间压力干扰的数值模拟方法以H 矿区3#层为例，现场采用的是350米×350米的正方形井网进行生产，从早期各排采井的产气量、产水量、压力等情况来看，没有产生井间压力传递，处于单井生产状态，并未形成多井排采所出现的大面积压降漏斗。

但随着开采的持续进行和产量提高，压力向外逐步传递。

为了研究压力传递规律，建立一个16口井的正方形井网，如图1，相邻井间划分25个网格，通过调整网格大小，分别模拟井距为400米、350米、300米、250米等四种情况下的压力干扰问题。

面割理方向（储层主应力方向）设置为井间连线的X 方向，Y 方向设置为沿端割理方向。

X 方向的渗透率取为1.61md x k =，考虑到储层的各向异性，/3x y k k =。

孔隙度值为3.5%，初始储层压力取为2.8MPa ，对井压裂（红色短粗线为压裂裂缝位置）和不压裂两种情况分别模拟。

为了消除井网边界的影响，选中间6#（网格坐标25,25）、7#（网格坐标50,25）、10#（网格坐标25，50）和11#井（网格坐标50，50）所包围的区域进行分析，该区域的中心点为M,其网格位置为（38,38）。

2. 井间压力干扰2.1 不压裂的情况当井不压裂时，储层的导流能力相对较弱，在X 和Y 方向压力的传递主要受面割理和端割理的控制，图2给出X 方向6#和7#井之间的压力随着时间的变化情况，图3给出Y 方向6#和10#井之间的压力随着时间的变化情况，图4给出对角线方向6#和11#井之间的压力随着时间的变化情况。

图1 16口井组成的井网图2 6#和7#井之间的压力随着时间的变化情况图3 6#和10#井之间的压力随着时间的变化情况图4 6#和11#井对角线方向压力随着时间的变化情况由图2-图4可见，由于X 方向渗透率较高，压力在X 方向传递较快，而Y 方向传递较慢，对角线方向由于长度较大，因此，在井网中心处，开采15年时压力尚没有波及，形成了开采死角。

为了进一步分析空间各点压力降低的快慢，分别计算了6#和7#井中间（网格坐标：38,25）、6#和10#井之间（网格坐标：25,38）以及M 点的压力随着时间的变化情况，如图5-图7。

由图5看出，随着井间距变大，压力到达（38,25）点的时间逐渐变长，该点开始出现压力下降的时间x t 与井间距d 的对应关系见表1,其拟合关系为：2-193.61746-0.45420.01182x t d d =+同理，可以得到（25, 38）点、M 点开始出现压力下降的时间与井间距的对应关系，分别表示为：2-382.24581+0.816770.0098y t d d =+2-904.43782+0.760290.04894M t d d =+表1 未压裂时压力下降的开始时间、速度与井间距的对应关系图5 网格坐标(38,25)处的压力随着时间的变化情况图6 网格坐标(25,38)处的压力随着时间的变化情况图7 M 处的压力随着时间的变化情况仔细分析发现，对不同井网，在X 方向，不仅压力到达（38,25）点的时间不同，压力干扰发生后压力的下降速度也不同，经过计算，不同井距下的压力下降速度如表1所示。

很明显，井距越小，压力干扰产生的压力下降速度越大，压力下降速度与井距的拟合关系为：620.453450.00194 2.3108510xdp d d dt-=-+⨯ 同理可以得到点(25,38)、M 点处的压力下降速度与井距的拟合关系为：620.653590.0032 3.9179810y dp d d dt-=-+⨯620.750760.00378 4.7552410Mdp d d dt-=-+⨯ 2.2 压裂时的情况设定压裂裂缝半长为井间距的32%（对250~400米的井距，相当于裂缝半长为80~128米）。

由于压裂裂缝的压力传导率高，加快了压力传递，因此，压力很快到达压裂裂缝的末端，由于受到未压裂储层的阻碍，压力在此升高，压力下降斜率由裂缝中的较小值转换为一般割理中的较大值。

随后，压力在割理介质中以较慢的速度传播。

这个过程如图8所示。

对不同的井距，压力形状和过程大体相似，不同之处在于压力干扰开始出现的时间，容易理解，井距越大，压力干扰出现的时间越晚。

图8 X 方向6#和7#井之间的压力随着时间的变化情况和未压裂时的情况相比较，一个明显的区别就是X 方向压力下降是不均匀的，分成了两个区段。

分别提取6#和7#井之间的两个点（29,25）、（38,25）的压力下降曲线，如图9。

可以看出，点（29,25）的压力在开始的一段时间内下降非常迅速，速度xdp dt约为50kPa/d 阶段，而同时间段点（29,25）的压力下降速度约为0.5kPa/d ，二者相差100倍。

图9 压力下降曲线对比改变井距，分别提取压裂裂缝中和未压裂部分的压力下降曲线，计算压力下降速度，结果如图10。

在压裂裂缝中250米井距的压降速度最大值约为400米井距的5倍，在未压裂裂缝中250米井距的压降速度最大值约为400米井距的3倍。

压力下降速度（k P a /d ）时间（d）压力下降速度（k P a /d ）时间（d）压裂裂缝中（29,25）点处压力下降速度（kPa/d ）未压裂介质中（38,25）点处压力下降速度（kPa/d ）图10 压力下降速度对比整体上，X 方向6#和7#井之间的压力干扰开始时间比没有压裂时时间早。