邵先杰(中高煤阶煤层气井产量递减类型及控制因素
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1.3 复合递减 复合递减是指由 2 种或 2 种以上的常规递减组
成的分段连续递减类型。通过对晋城、韩城矿区煤
第3期
王彩凤等: 中高煤阶煤层气井产量递减类型及控制因素
· 25 ·
层气井生产动态资料的整理和研究，发现某些煤层
井出现复合递减规律。
XX1-10 井已进入稳定递减阶段，递减期前 8 个
月为指数递减类型，之后为双曲线递减类型(图 3)。
图 1 XP2-12 井 lnQ-t(a)和 Gp-Q(b)关系图 Fig. 1 Relationship of lnQ and t, Gp and Q of well XP2-12
图 2 XL4-10 井 1/Q-t(a)和 Gp-lnQ(b)关系图 Fig. 2 Relationship of 1/Q and t, Gp and lnQ of well XL4-10
中呈较好的直线关系(图 2)，可被判定为调和递减。
产量模型：
Q
=
17.894 4 1+ 0.099 1t
递减期累计产量模型：
Gp = 180.569 1 ln (1+ 0.099 1t)
1 煤层气井产量递减类型
Arps 递减模型自 1945 年被提出以来，一直是 油气田研究产量递减规律的首选方法，也是我国油 气田动态分析最常用的方法之一[10]。根据研究区开 发现状及生产动态资料的分析，煤层气井产量递减 存在指数递减、调和递减、复合递减、突变递减和 周期性递减 5 种类型。 1.1 指数递减
(1. 燕山大学石油工程系，河北 秦皇岛 066004； 2. 恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司，北京 100084)
摘要: 通过对晋城、韩城矿区煤层气井生产动态资料的分析和研究，认为煤层气井产量递减具有指 数递减、调和递减、复合递减、突变递减和周期性递减等 5 种类型；而影响煤层气产量和递减类型 的主要因素是边界条件、煤层气吸附特性、煤储层渗透率、解吸过程中的渗透率反弹、井间干扰、 层间干扰和排采制度。研究还显示，通过对煤储层进行二次压裂、合理布设井网、合理调整排采制 度、低产合采井选择性封层、准确把握合适的合采时机以及实施侧钻技术，有利于恢复和提高煤层 气单井产量，延缓产量递减期，减缓递减速度，使递减类型趋向双曲线或调和递减类型，从而提高 煤层气最终采收率。 关 键 词：煤层气；递减类型；控制因素；晋城矿区；韩城矿区 中图分类号：P618.13; TE33+2 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2013.03.006
Gp = 256.180 2× (1− e−0.034 4t ) 由此预测当该井产量降到 500 m3/d(即 1.5×104 m3/ 月)时，需要继续生产 37.5 个月，此时累计产量为 213×104 m3。 1.2 调和递减 调和递减的特征：递减指数 n=1；递减速率 D 随时间不断减小，初始递减率相同时，小于双曲线 类型递减率的减小程度；产量的倒数(1/Q)与递减时 间(t)、产量的自然对数(lnQ)与递减期累计产量(Gp) 呈线性关系。 XL4-10 井的实际资料在 1/Q–t 和 lnQ–Gp 坐标
响因素进行过探讨[6-9]，但缺少对产量递减类型及其 控制因素的深入研究。加强煤层气井产量递减类型 及其控制因素的研究，对减缓煤层气井递减速度、 动态预测产量、预测最终采收率、增强气井措施、 提高单井产量均有非常重要的意义。
本文利用晋城、韩城矿区进入递减期的 100 余 口典型井，结合 Aprs 递减分析方法进行研究，归类 分析其递减类型和控制因素，针对性地提出减缓煤
图 5 XX4-11 井产量周期性递减图 Fig. 5 Periodic decline of production of well XX4-11
递减和第 2 阶段的双曲递减综合分析，当日产量递
减到 500 m3/d 时，需要 33.7 个月，单井累计产气可
以达到 217×104 m3。
图 3 XX1-10 井产量复合递减图 Fig. 3 Composite decline of production of well XX1-10
1.4 突变递减 突变递减是指气井的产量在很短的时间内大幅
由图 3 可以看出，如果仅按照指数递减模型来
进行产量和剩余储量的预测，必然会显著低估井的
生产能力和最终采收率，直接影响经济效益。如果
按照第 1 阶段的指数递减方式计算，当日产量递减
到 500 m3/d(即 1.5×104 m3/月)时，只需要 22.7 个月，
单井累计产气只有 168×104 m3；按照第 1 阶段指数
第 41 卷 第 3 期 2013 年 6 月
煤田地质与勘探 COAL GEOLOGY & EXPLORATION
Vol. 41 No.3 Jun. 2013
文章编号: 1001-1986(2013)03-0023-06
中高煤阶煤层气井产量递减类型及控制因素
—— 以晋城和韩城矿区为例
王彩凤 1，邵先杰 1，孙玉波 1，胥 昊 1，刘英杰 1，石 磊 2
产量模型：
Q1 = 10.788 9×e−0.055t (t≤8)
Q2 = 6.819 6×[1+ 0.001×(t −8)]−40.0
累计产量模型：
(t＞8)
Gp1 = 196.161 8×(1−e−0.055t ) (t≤8)
{ } Gp = 176.627 8× 1-[1+ 0.001×(t −8)]−39 + Gp1 (t＞8)
(1. Department of Petroleum Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China; 2. Landocean Energy Services Co. Ltd, Beijing 100084, China)
Abstract: Based on the analysis and study on production dynamic data of CBM wells in Jincheng and Hancheng mining areas, index decline, harmonic decline, composite decline, abrupt decline and periodic decline are suggested as five types in CBM production decline period. Boundary condition, adsorption feature of CBM, coal-seam permeability, permeability rebound in desorption, interference between wells, interlayer interference and production system are major factors for CBM yield and its decline features. This research also shows that twice fracturing, reasonable well grid, adjusting production system reasonably, sealing some layer of low-yield wells, choosing right time to commingle and applying sidetracking well technology are effective strategies to recover and raise CBM yield of single well, delay decline period and decrease decline rate. These measures can make production decline trend to hyperbolic decline and harmonic decline, and improve final recovery of CBM. Key words: CBM; production decline types; control factors; Jincheng mining area; Hancheng mining area
指数递减的特征：递减指数 n=0；递减率 D 不 变； 产量的自然对数(lnQ)与递减时间(t)、递减期 累计产量(Gp)与产量(Q)呈线性关系。
XP2-12 井实际资料在 lnQ–t 坐标和 Gp–Q 坐 标中呈较好的直线关系(图 1)，可被判定为指数递 减。
产量模型： Q = 8.812 6×e−0.034 4t 递减期累计产量模型：
Production decline types and their control factors in coalbed methane wells： a case from Jincheng and Hancheng mining areas
WANG Caifeng1, SHAO Xianjie1, SUN Yubo1, XU Hao1, LIU Yingjie1, SHI Lei2
层气井产量递减的有效措施，以便为煤层气井的生 产提供依据。
晋城、韩城矿区主要发育晚古生代石炭-二叠系 煤储层。晋城主要生产层位为 3 号和 15 号两个煤储 层，单层厚度 2.81~6.40 m，埋深 480~550 m，地层倾 角 2°左右，含气量 5.2~27.0 m3/t，渗透率(0.04~0.51)× 10–3 μm2 。韩城主要生产层位为 3 号、5 号和 11 号 3 个煤储层，单层厚度 1.50~18.03m，埋深 300~1 000 m， 地层倾角 2°~10°，含气量 3.1~26.1 m3/t，平均 16.2 m3/t， 渗 透 率 (1.0~3.0)×10–3 μm2 。 两 地 区 地 层 压 力 系 数 0.6~0.8，地温梯度 0.029 ℃/m 左右，镜质组反射率 为 2.51%~4.90%，都具有常温、低压、低渗、高含 气、以贫—瘦煤为主的特征。目前已有生产井近千 口，是我国煤层气开发时间最长、规模最大，资料 最丰富的地区之一，为我国煤层气开发的研究提供 了重要的基础。
降低到很低的水平。 XP1-37 井，产量达到 1 900 m3/d 的高峰以后，
短短 3 d 内突然降低到 566 m3/d，之后，产量一直 在 500 m3/d 这样一个相对很低的水平徘徊(图 4)。
图 4 XP1-37 井产量突变递减图 Fig. 4 Abrupt decline of production of well XP1-37
1.5 周期性递减 进入稳定递减期的井在既没有调整工作制度也
没有增产措施的情况下，产量回升出现产量小高峰， 之后，又按照新的递减率递减。
XX4-11 井(图 5)最初递减符合指数递减类型，递减 率 0.002 5/d(Ⅰ段)，2009 年 10 月 27 日产量由 2 445 m3/d 回升到 3 739 m3/d，之后，以递减率 0.002 8/d 再次按指 数递减类型递减(Ⅱ段)，产量递减呈现周期性。
收稿日期: 2012-08-10 基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05038-001)；国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(2009CB219604) 作者简介: 王彩凤(1986—)，女，河北唐山人，硕士研究生，从事油藏描述和油气田开发研究.
· 24 ·
煤田地质与勘探
ຫໍສະໝຸດ Baidu
第 41 卷
世界煤层气的开发已经进入大规模的工业化阶 段[1-2]。煤层气是自生自储型非常规天然气资源[3]。 在煤层气井整个生产周期中，稳产时间较短，绝大 部分气体产出于产量递减阶段。因此，产量递减期 的长短、递减速度的快慢、递减类型和方式均对煤 层气井总产量产生很大影响。
国内煤层气研究起步较晚，且煤储层特征与国 外的存在较大差异[4-5]。部分学者对煤层气产量的影
成的分段连续递减类型。通过对晋城、韩城矿区煤
第3期
王彩凤等: 中高煤阶煤层气井产量递减类型及控制因素
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层气井生产动态资料的整理和研究，发现某些煤层
井出现复合递减规律。
XX1-10 井已进入稳定递减阶段，递减期前 8 个
月为指数递减类型，之后为双曲线递减类型(图 3)。
图 1 XP2-12 井 lnQ-t(a)和 Gp-Q(b)关系图 Fig. 1 Relationship of lnQ and t, Gp and Q of well XP2-12
图 2 XL4-10 井 1/Q-t(a)和 Gp-lnQ(b)关系图 Fig. 2 Relationship of 1/Q and t, Gp and lnQ of well XL4-10
中呈较好的直线关系(图 2)，可被判定为调和递减。
产量模型：
Q
=
17.894 4 1+ 0.099 1t
递减期累计产量模型：
Gp = 180.569 1 ln (1+ 0.099 1t)
1 煤层气井产量递减类型
Arps 递减模型自 1945 年被提出以来，一直是 油气田研究产量递减规律的首选方法，也是我国油 气田动态分析最常用的方法之一[10]。根据研究区开 发现状及生产动态资料的分析，煤层气井产量递减 存在指数递减、调和递减、复合递减、突变递减和 周期性递减 5 种类型。 1.1 指数递减
(1. 燕山大学石油工程系，河北 秦皇岛 066004； 2. 恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司，北京 100084)
摘要: 通过对晋城、韩城矿区煤层气井生产动态资料的分析和研究，认为煤层气井产量递减具有指 数递减、调和递减、复合递减、突变递减和周期性递减等 5 种类型；而影响煤层气产量和递减类型 的主要因素是边界条件、煤层气吸附特性、煤储层渗透率、解吸过程中的渗透率反弹、井间干扰、 层间干扰和排采制度。研究还显示，通过对煤储层进行二次压裂、合理布设井网、合理调整排采制 度、低产合采井选择性封层、准确把握合适的合采时机以及实施侧钻技术，有利于恢复和提高煤层 气单井产量，延缓产量递减期，减缓递减速度，使递减类型趋向双曲线或调和递减类型，从而提高 煤层气最终采收率。 关 键 词：煤层气；递减类型；控制因素；晋城矿区；韩城矿区 中图分类号：P618.13; TE33+2 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2013.03.006
Gp = 256.180 2× (1− e−0.034 4t ) 由此预测当该井产量降到 500 m3/d(即 1.5×104 m3/ 月)时，需要继续生产 37.5 个月，此时累计产量为 213×104 m3。 1.2 调和递减 调和递减的特征：递减指数 n=1；递减速率 D 随时间不断减小，初始递减率相同时，小于双曲线 类型递减率的减小程度；产量的倒数(1/Q)与递减时 间(t)、产量的自然对数(lnQ)与递减期累计产量(Gp) 呈线性关系。 XL4-10 井的实际资料在 1/Q–t 和 lnQ–Gp 坐标
响因素进行过探讨[6-9]，但缺少对产量递减类型及其 控制因素的深入研究。加强煤层气井产量递减类型 及其控制因素的研究，对减缓煤层气井递减速度、 动态预测产量、预测最终采收率、增强气井措施、 提高单井产量均有非常重要的意义。
本文利用晋城、韩城矿区进入递减期的 100 余 口典型井，结合 Aprs 递减分析方法进行研究，归类 分析其递减类型和控制因素，针对性地提出减缓煤
图 5 XX4-11 井产量周期性递减图 Fig. 5 Periodic decline of production of well XX4-11
递减和第 2 阶段的双曲递减综合分析，当日产量递
减到 500 m3/d 时，需要 33.7 个月，单井累计产气可
以达到 217×104 m3。
图 3 XX1-10 井产量复合递减图 Fig. 3 Composite decline of production of well XX1-10
1.4 突变递减 突变递减是指气井的产量在很短的时间内大幅
由图 3 可以看出，如果仅按照指数递减模型来
进行产量和剩余储量的预测，必然会显著低估井的
生产能力和最终采收率，直接影响经济效益。如果
按照第 1 阶段的指数递减方式计算，当日产量递减
到 500 m3/d(即 1.5×104 m3/月)时，只需要 22.7 个月，
单井累计产气只有 168×104 m3；按照第 1 阶段指数
第 41 卷 第 3 期 2013 年 6 月
煤田地质与勘探 COAL GEOLOGY & EXPLORATION
Vol. 41 No.3 Jun. 2013
文章编号: 1001-1986(2013)03-0023-06
中高煤阶煤层气井产量递减类型及控制因素
—— 以晋城和韩城矿区为例
王彩凤 1，邵先杰 1，孙玉波 1，胥 昊 1，刘英杰 1，石 磊 2
产量模型：
Q1 = 10.788 9×e−0.055t (t≤8)
Q2 = 6.819 6×[1+ 0.001×(t −8)]−40.0
累计产量模型：
(t＞8)
Gp1 = 196.161 8×(1−e−0.055t ) (t≤8)
{ } Gp = 176.627 8× 1-[1+ 0.001×(t −8)]−39 + Gp1 (t＞8)
(1. Department of Petroleum Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China; 2. Landocean Energy Services Co. Ltd, Beijing 100084, China)
Abstract: Based on the analysis and study on production dynamic data of CBM wells in Jincheng and Hancheng mining areas, index decline, harmonic decline, composite decline, abrupt decline and periodic decline are suggested as five types in CBM production decline period. Boundary condition, adsorption feature of CBM, coal-seam permeability, permeability rebound in desorption, interference between wells, interlayer interference and production system are major factors for CBM yield and its decline features. This research also shows that twice fracturing, reasonable well grid, adjusting production system reasonably, sealing some layer of low-yield wells, choosing right time to commingle and applying sidetracking well technology are effective strategies to recover and raise CBM yield of single well, delay decline period and decrease decline rate. These measures can make production decline trend to hyperbolic decline and harmonic decline, and improve final recovery of CBM. Key words: CBM; production decline types; control factors; Jincheng mining area; Hancheng mining area
指数递减的特征：递减指数 n=0；递减率 D 不 变； 产量的自然对数(lnQ)与递减时间(t)、递减期 累计产量(Gp)与产量(Q)呈线性关系。
XP2-12 井实际资料在 lnQ–t 坐标和 Gp–Q 坐 标中呈较好的直线关系(图 1)，可被判定为指数递 减。
产量模型： Q = 8.812 6×e−0.034 4t 递减期累计产量模型：
Production decline types and their control factors in coalbed methane wells： a case from Jincheng and Hancheng mining areas
WANG Caifeng1, SHAO Xianjie1, SUN Yubo1, XU Hao1, LIU Yingjie1, SHI Lei2
层气井产量递减的有效措施，以便为煤层气井的生 产提供依据。
晋城、韩城矿区主要发育晚古生代石炭-二叠系 煤储层。晋城主要生产层位为 3 号和 15 号两个煤储 层，单层厚度 2.81~6.40 m，埋深 480~550 m，地层倾 角 2°左右，含气量 5.2~27.0 m3/t，渗透率(0.04~0.51)× 10–3 μm2 。韩城主要生产层位为 3 号、5 号和 11 号 3 个煤储层，单层厚度 1.50~18.03m，埋深 300~1 000 m， 地层倾角 2°~10°，含气量 3.1~26.1 m3/t，平均 16.2 m3/t， 渗 透 率 (1.0~3.0)×10–3 μm2 。 两 地 区 地 层 压 力 系 数 0.6~0.8，地温梯度 0.029 ℃/m 左右，镜质组反射率 为 2.51%~4.90%，都具有常温、低压、低渗、高含 气、以贫—瘦煤为主的特征。目前已有生产井近千 口，是我国煤层气开发时间最长、规模最大，资料 最丰富的地区之一，为我国煤层气开发的研究提供 了重要的基础。
降低到很低的水平。 XP1-37 井，产量达到 1 900 m3/d 的高峰以后，
短短 3 d 内突然降低到 566 m3/d，之后，产量一直 在 500 m3/d 这样一个相对很低的水平徘徊(图 4)。
图 4 XP1-37 井产量突变递减图 Fig. 4 Abrupt decline of production of well XP1-37
1.5 周期性递减 进入稳定递减期的井在既没有调整工作制度也
没有增产措施的情况下，产量回升出现产量小高峰， 之后，又按照新的递减率递减。
XX4-11 井(图 5)最初递减符合指数递减类型，递减 率 0.002 5/d(Ⅰ段)，2009 年 10 月 27 日产量由 2 445 m3/d 回升到 3 739 m3/d，之后，以递减率 0.002 8/d 再次按指 数递减类型递减(Ⅱ段)，产量递减呈现周期性。
收稿日期: 2012-08-10 基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05038-001)；国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(2009CB219604) 作者简介: 王彩凤(1986—)，女，河北唐山人，硕士研究生，从事油藏描述和油气田开发研究.
· 24 ·
煤田地质与勘探
ຫໍສະໝຸດ Baidu
第 41 卷
世界煤层气的开发已经进入大规模的工业化阶 段[1-2]。煤层气是自生自储型非常规天然气资源[3]。 在煤层气井整个生产周期中，稳产时间较短，绝大 部分气体产出于产量递减阶段。因此，产量递减期 的长短、递减速度的快慢、递减类型和方式均对煤 层气井总产量产生很大影响。
国内煤层气研究起步较晚，且煤储层特征与国 外的存在较大差异[4-5]。部分学者对煤层气产量的影