在煤层气排采中的动态变化数值模拟
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
文章编号 ! % # # # / % & ? $ ) " # # ? , # % / # # $ & / # .
高煤级煤储层渗透率在煤层气排采中的 动态变化数值模拟
0 " 秦 陈金刚 % 0
勇( 0傅雪海 (
$ ( # # ’ # " " % # # W ,
) % @郑州大学 工程力学系 0河南 郑州
) 数值模拟基本原理
基质渗 ! 通 常 所 说 的 渗 透 率 是 指 裂 隙 的 渗 透 率% 透 率 极低 ! 煤 层 甲 烷 在 煤 储 层 中 以 游 离+ 吸 附 和 溶 解 ’种 状
" * $
煤储层是一种典型的双重孔隙介质
以用 来预 测 产 能 ! 得 到 储 层 的 重 要 参 数! 也可以对 确 定 经 济 采 收 率+ 优化井 煤层 气井 进 行 动 态 预 测 + 网+ 编制开发方案等 % A % / 数值模拟技术路线与方法 根据煤层气井的 数 值模拟具体思路 , # -首先 ! 生产排采数据和初始储层参数模拟初始渗透率 . & 然后 ! 以一定的时间间隔 ! 来模拟此后的排采数据 ! 得 出 相 应 时 期 的 渗 透 率. ’ -依 次 得 出 煤 层 气 井 相 应时期的渗透率 . ( -分析渗透率动态变化规律 %
2 煤 化作 用程度较高 ! 煤镜 质组 最大反 射 率 5 ’ 3 ! 46 7 2 为’ 煤为 % 8 ’ 9! # * ’ % : ( 9%
历时 ’ 累计 # #井 从 开 始 排 采 到 关 井 ! ; &天 ! 1 ’ ’ 产 水 (; 累计产气 ’ 取得了 : ’ % ;4 ! < :& # ’ % 84 ! 一 套 完 整 的 排 采 数 据% 排采中经不断调整工作制
第( .卷 第 %期 " # # ?年 %月
中百度文库矿业大学学报
H A I J = K F A L * ; M = KN= M O < J P M Q RA L SM = M = 9T U < : ; = A F A 9 R
@ ( . GA @ % EA F @" # # ? H K =
V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V
2 度! 煤压力由 ’ 降至 & 由于地层 ’ % &=> % 8=> % 6 6 2 2 封掉 # 单 采 ’ 煤 后! 液面降至 出 水 量 大! * 煤! 开始产气 ! 此时压力为 # 当 & ( ’ % ( #4 时 ! % < *=> ! 6
完善 ! 尤其对三相介质偶合条件下的渗透率特征几
’ $ 乎没有涉及 " 高煤级煤层气的勘探开发是一个极 % ( $ 具探索性的新领域 " 我国高煤级煤层气井单井产 %
液面降至 ( 开 始 大 量 产 气! 最高产气量 ; 34 时 ! # ;8 ’ # % ;4’? % @
量 衰 减较 快 ! 严 重 制 约 了 煤 层 气 规 模 开 发% 其重要 原因 ! 在于缺乏有效的数学模式来预测煤储层渗透 率在煤层气开采过程中的动态变化 % 利用数值模拟 的方法对煤储层渗透率的动态变化的研究 ! 国内外 尚未见及报道 % 本文试图通过储层数值模拟的方法 对这一问题进行探索 ! 以求取得新的发现 %
& $ 的效应 " 但是煤储层渗透率动态变化的研究尚不 %
发潜 力的 沁 水 盆 地 中 ! 选 取 排 采 效 果 较 好! 数据相 对完整的 1 # #井做为本次模拟的对象 % 2 煤和 # #井 排 采 的 主 要 目 标 煤 层 为 山 西 组 ’ 1 2 2 2 太原组 # * 煤% ’ 煤厚 * % ’ 34! # * 煤厚 ( % * (4%
$ . # # # " -" @武汉理工大学 资环学院 0湖北 武汉
( @中国矿业大学 资源与地球科学学院 0江苏 徐州
摘要 !针对高煤级 煤储 层渗透 率尤 其 是 其动 态 变 化规 律极少 开展研 究的现 状 0 基 于现代 测试技 术和沁水盆地排采效果较好的煤层气井实测排采数据 0 利用 目前国 际上较 为先 进的煤 层气数 值 模拟软件 * 采用分段拟合的方法对煤层气井的产气 Z 产水过程进行历史拟合和修正 0 进 " 0 X SY U 而对高煤级煤储层渗透率在开采中的动态变化规律进行了探讨 @ 研究结果表明 0 煤层气井工作制 度的变化会引起煤层气井采动状况发生变化 0 导致煤储层渗透率产生波动 @ 煤储层渗透率随着煤 层气井排采时间呈指数规律缓慢衰减 0 与物理模拟实验结果 显示的 渗透率 与有 效应力 的关系 具 有相似的结论 @ 关键词 !高煤级煤 -煤储层 -渗透率 -动态变化 -数值模拟 中图分类号 ![. $ 文献标识码 !\
!\M n o p q r 5 s q BK QQ ; <j J < P < = Q: A = c M Q M A =Q ; K QQ ; <j < J B< K _ M F M Q RA L; M 9 ;J K = b: A K F J < P < J O A M J PK = cM Q P 0_ c R = K BM :: ; K = 9 <J < 9 I F K Q M A =; K O <_ < < =J K J < F RP Q I c M < c K P < cA =Q ; <BA c < J =Q < P Q M = 9Q < : ; = A F A 9 M < P K = c 0 K : Q I K F B< K P I J <c K Q KA L * A K F _ < cB< Q ; K = <) * + S,t< F F tM Q ;_ < Q Q < J c J K M = K 9 << L L < : Q M =eM = P ; I M + K P M = " , 0Q I P M = 9Q ; <M = Q < J = K Q M A = K FK c O K = : < c* + S t< F F= I B< J M : K FP M BI F K Q M A =P A L Q tK J <) * X SY U ; < c R = K BM :: ; K = 9 <J < 9 I F K Q M A =A L Q ; <j < J B< K _ M F M Q RA L ; M 9 ;J K = b: A K F J < P < J O A M J P c I J M = 99 K P J < : A O < J R; K P 0I @U _ < < =c M P : I P P < c P M = 9Q ; <9 K PK = ctK Q < JJ < : A O < J Rj J A : < P PM =c M O M c < cP Q K 9 <M PBK Q : ; < c ; <J < P I F Q P ; A tPQ ; K QQ ; <J < : A O < J R: A = c M Q M A =A LQ ; <* + S t< F F tM F F : ; K = 9 <tM Q ;Q ; <: ; K = 9 <A LQ ; <J < : A O < J R @U P R P Q < B0K = cQ ; < j < J B< K _ M F M Q RA L : A K F J < P < J O A M J P tM F F K F P A: ; K = 9 < ; < j < J B< K _ M F M Q RA L ; M 9 ;J K = b: A K F 0t; J < P < J O A M J PQ < = c PQ Ac < : F M = <M =< u j A = < = Q 9 J K c I K F F R M : ;M PP M BM F K JQ AQ ; <J < F K Q M A = P ; M j_ < Q t< < =Q ; < @ j < J B< K _ M F M Q RK = c< L L < : Q M O <P Q J < P P A _ Q K M = < c_ Rj ; R P M : K F P M BI F K Q M A = !; -: -j -c -= vD wx y r z p M 9 ;J K = b: A K F A K F J < P < J O A M J P < J B< K _ M F M Q R R = K BM : O K J M K Q M A = I B< J M : K F P M BI F K Q M A =
GI B< J M : K F ] M BI F K Q M A =A =^ R = K BM : EK J M K Q M A =A L Q ; <[ < J B< K _ M F M Q R A L ‘M 9 ;a K = b* A K F a < P < J O A M J P c I J M = 9d K P a < : A O < J R
A 数值模拟方案
A % ) 数值模拟软件简介 本次数值模拟采用的是目前国际上较为先进 的煤层气数值模拟软件 B 它采用全隐式 & % C =D E 的求解方法 ! 是三维 + 两相 + 双重孔隙介质储层的模 拟器! 可以 用 来 研 究 煤 储 层 中 气 + 水介质的流动规 律! 对储层的产气 + 产水过程进行历史拟合 ! 进而可
收稿日期 !" # # $ % " # " 基金项目 !国家 & 国家自然科学基金重点项目 ) ’ (项目 ) " # # " " % % ’ # $ , . # % ( $ # $ # , * + 作者简介 !陈金刚 ) 男0 河南省邓州市人 0 博士后 0 从事煤层气地质方面的研究 1 % & ’ ( / , 0 3 !8 ’ ( >% ? ( @ !# " ’ / ? " $ % ( ( . ’ 2 45 6 7 9 : ; < = : A B C D 7
* 3
中国矿业大学学报
第’ *卷
对于煤储层渗透率的研究 ! 前人已做过大量的 研 究工作 ! 文献 " 对这方面的研究进展进行了综 # $ 然而 ! 煤储层自身显著的非均质性 ! 使得利 合述评 % 用 煤 样进 行 渗 透 率 研 究 ! 其 代 表 性 较 差! 在加上煤 人们更为关心的是 样渗透率存在显著的尺寸效应 ! 煤 储层的 渗 透 率 动 态 变 化 规 律 % 因 此! 采用合理的 方 法和手段模拟 煤 储 层 自 身 渗 透 率 的 动 态 变 化 特 征对于煤层气的开采具有重要的理论和实际意义 % 在煤层气开采过程中 ! 煤储层渗透率因煤基质 收 缩而增加的效 应 要 大 于 因 有 效 应 力 增 加 而 变 小
% 0 " ( ( / / * ‘Y GH M = 9 K = 9 0ef G gA = 90h Ni I < ; K M
) % @^ 0 0k 0‘< . # # # " 0* < j K J Q B< = Q A L Y = 9 M = < < J M = 9S< : ; K = M : P k ; < = 9 l ; A IN= M O < J P M Q R ; < = 9 l ; A I = K =$ ; M = K " @] 0 0 : ; A A F A L a < P A I J : <Y = O M J A = B< = Q K F Y = 9 M = < < J M = 9 mI ; K =N= M O < J P M Q RA L U < : ; = A F A 9 R 0‘I $ ( # # ’ # 0* -( @] 0 mI ; K = _ < M ; M = K : ; A A F A L a < P A I J : < P K = cY K J Q ;] : M < = : < 0i 0H " % # # W 0* , * ; M = KN= M O < J P M Q RA L SM = M = 9T U < : ; = A F A 9 R I l ; A I M K = 9 P I" ; M = K
高煤级煤储层渗透率在煤层气排采中的 动态变化数值模拟
0 " 秦 陈金刚 % 0
勇( 0傅雪海 (
$ ( # # ’ # " " % # # W ,
) % @郑州大学 工程力学系 0河南 郑州
) 数值模拟基本原理
基质渗 ! 通 常 所 说 的 渗 透 率 是 指 裂 隙 的 渗 透 率% 透 率 极低 ! 煤 层 甲 烷 在 煤 储 层 中 以 游 离+ 吸 附 和 溶 解 ’种 状
" * $
煤储层是一种典型的双重孔隙介质
以用 来预 测 产 能 ! 得 到 储 层 的 重 要 参 数! 也可以对 确 定 经 济 采 收 率+ 优化井 煤层 气井 进 行 动 态 预 测 + 网+ 编制开发方案等 % A % / 数值模拟技术路线与方法 根据煤层气井的 数 值模拟具体思路 , # -首先 ! 生产排采数据和初始储层参数模拟初始渗透率 . & 然后 ! 以一定的时间间隔 ! 来模拟此后的排采数据 ! 得 出 相 应 时 期 的 渗 透 率. ’ -依 次 得 出 煤 层 气 井 相 应时期的渗透率 . ( -分析渗透率动态变化规律 %
2 煤 化作 用程度较高 ! 煤镜 质组 最大反 射 率 5 ’ 3 ! 46 7 2 为’ 煤为 % 8 ’ 9! # * ’ % : ( 9%
历时 ’ 累计 # #井 从 开 始 排 采 到 关 井 ! ; &天 ! 1 ’ ’ 产 水 (; 累计产气 ’ 取得了 : ’ % ;4 ! < :& # ’ % 84 ! 一 套 完 整 的 排 采 数 据% 排采中经不断调整工作制
第( .卷 第 %期 " # # ?年 %月
中百度文库矿业大学学报
H A I J = K F A L * ; M = KN= M O < J P M Q RA L SM = M = 9T U < : ; = A F A 9 R
@ ( . GA @ % EA F @" # # ? H K =
V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V
2 度! 煤压力由 ’ 降至 & 由于地层 ’ % &=> % 8=> % 6 6 2 2 封掉 # 单 采 ’ 煤 后! 液面降至 出 水 量 大! * 煤! 开始产气 ! 此时压力为 # 当 & ( ’ % ( #4 时 ! % < *=> ! 6
完善 ! 尤其对三相介质偶合条件下的渗透率特征几
’ $ 乎没有涉及 " 高煤级煤层气的勘探开发是一个极 % ( $ 具探索性的新领域 " 我国高煤级煤层气井单井产 %
液面降至 ( 开 始 大 量 产 气! 最高产气量 ; 34 时 ! # ;8 ’ # % ;4’? % @
量 衰 减较 快 ! 严 重 制 约 了 煤 层 气 规 模 开 发% 其重要 原因 ! 在于缺乏有效的数学模式来预测煤储层渗透 率在煤层气开采过程中的动态变化 % 利用数值模拟 的方法对煤储层渗透率的动态变化的研究 ! 国内外 尚未见及报道 % 本文试图通过储层数值模拟的方法 对这一问题进行探索 ! 以求取得新的发现 %
& $ 的效应 " 但是煤储层渗透率动态变化的研究尚不 %
发潜 力的 沁 水 盆 地 中 ! 选 取 排 采 效 果 较 好! 数据相 对完整的 1 # #井做为本次模拟的对象 % 2 煤和 # #井 排 采 的 主 要 目 标 煤 层 为 山 西 组 ’ 1 2 2 2 太原组 # * 煤% ’ 煤厚 * % ’ 34! # * 煤厚 ( % * (4%
$ . # # # " -" @武汉理工大学 资环学院 0湖北 武汉
( @中国矿业大学 资源与地球科学学院 0江苏 徐州
摘要 !针对高煤级 煤储 层渗透 率尤 其 是 其动 态 变 化规 律极少 开展研 究的现 状 0 基 于现代 测试技 术和沁水盆地排采效果较好的煤层气井实测排采数据 0 利用 目前国 际上较 为先 进的煤 层气数 值 模拟软件 * 采用分段拟合的方法对煤层气井的产气 Z 产水过程进行历史拟合和修正 0 进 " 0 X SY U 而对高煤级煤储层渗透率在开采中的动态变化规律进行了探讨 @ 研究结果表明 0 煤层气井工作制 度的变化会引起煤层气井采动状况发生变化 0 导致煤储层渗透率产生波动 @ 煤储层渗透率随着煤 层气井排采时间呈指数规律缓慢衰减 0 与物理模拟实验结果 显示的 渗透率 与有 效应力 的关系 具 有相似的结论 @ 关键词 !高煤级煤 -煤储层 -渗透率 -动态变化 -数值模拟 中图分类号 ![. $ 文献标识码 !\
!\M n o p q r 5 s q BK QQ ; <j J < P < = Q: A = c M Q M A =Q ; K QQ ; <j < J B< K _ M F M Q RA L; M 9 ;J K = b: A K F J < P < J O A M J PK = cM Q P 0_ c R = K BM :: ; K = 9 <J < 9 I F K Q M A =; K O <_ < < =J K J < F RP Q I c M < c K P < cA =Q ; <BA c < J =Q < P Q M = 9Q < : ; = A F A 9 M < P K = c 0 K : Q I K F B< K P I J <c K Q KA L * A K F _ < cB< Q ; K = <) * + S,t< F F tM Q ;_ < Q Q < J c J K M = K 9 << L L < : Q M =eM = P ; I M + K P M = " , 0Q I P M = 9Q ; <M = Q < J = K Q M A = K FK c O K = : < c* + S t< F F= I B< J M : K FP M BI F K Q M A =P A L Q tK J <) * X SY U ; < c R = K BM :: ; K = 9 <J < 9 I F K Q M A =A L Q ; <j < J B< K _ M F M Q RA L ; M 9 ;J K = b: A K F J < P < J O A M J P c I J M = 99 K P J < : A O < J R; K P 0I @U _ < < =c M P : I P P < c P M = 9Q ; <9 K PK = ctK Q < JJ < : A O < J Rj J A : < P PM =c M O M c < cP Q K 9 <M PBK Q : ; < c ; <J < P I F Q P ; A tPQ ; K QQ ; <J < : A O < J R: A = c M Q M A =A LQ ; <* + S t< F F tM F F : ; K = 9 <tM Q ;Q ; <: ; K = 9 <A LQ ; <J < : A O < J R @U P R P Q < B0K = cQ ; < j < J B< K _ M F M Q RA L : A K F J < P < J O A M J P tM F F K F P A: ; K = 9 < ; < j < J B< K _ M F M Q RA L ; M 9 ;J K = b: A K F 0t; J < P < J O A M J PQ < = c PQ Ac < : F M = <M =< u j A = < = Q 9 J K c I K F F R M : ;M PP M BM F K JQ AQ ; <J < F K Q M A = P ; M j_ < Q t< < =Q ; < @ j < J B< K _ M F M Q RK = c< L L < : Q M O <P Q J < P P A _ Q K M = < c_ Rj ; R P M : K F P M BI F K Q M A = !; -: -j -c -= vD wx y r z p M 9 ;J K = b: A K F A K F J < P < J O A M J P < J B< K _ M F M Q R R = K BM : O K J M K Q M A = I B< J M : K F P M BI F K Q M A =
GI B< J M : K F ] M BI F K Q M A =A =^ R = K BM : EK J M K Q M A =A L Q ; <[ < J B< K _ M F M Q R A L ‘M 9 ;a K = b* A K F a < P < J O A M J P c I J M = 9d K P a < : A O < J R
A 数值模拟方案
A % ) 数值模拟软件简介 本次数值模拟采用的是目前国际上较为先进 的煤层气数值模拟软件 B 它采用全隐式 & % C =D E 的求解方法 ! 是三维 + 两相 + 双重孔隙介质储层的模 拟器! 可以 用 来 研 究 煤 储 层 中 气 + 水介质的流动规 律! 对储层的产气 + 产水过程进行历史拟合 ! 进而可
收稿日期 !" # # $ % " # " 基金项目 !国家 & 国家自然科学基金重点项目 ) ’ (项目 ) " # # " " % % ’ # $ , . # % ( $ # $ # , * + 作者简介 !陈金刚 ) 男0 河南省邓州市人 0 博士后 0 从事煤层气地质方面的研究 1 % & ’ ( / , 0 3 !8 ’ ( >% ? ( @ !# " ’ / ? " $ % ( ( . ’ 2 45 6 7 9 : ; < = : A B C D 7
* 3
中国矿业大学学报
第’ *卷
对于煤储层渗透率的研究 ! 前人已做过大量的 研 究工作 ! 文献 " 对这方面的研究进展进行了综 # $ 然而 ! 煤储层自身显著的非均质性 ! 使得利 合述评 % 用 煤 样进 行 渗 透 率 研 究 ! 其 代 表 性 较 差! 在加上煤 人们更为关心的是 样渗透率存在显著的尺寸效应 ! 煤 储层的 渗 透 率 动 态 变 化 规 律 % 因 此! 采用合理的 方 法和手段模拟 煤 储 层 自 身 渗 透 率 的 动 态 变 化 特 征对于煤层气的开采具有重要的理论和实际意义 % 在煤层气开采过程中 ! 煤储层渗透率因煤基质 收 缩而增加的效 应 要 大 于 因 有 效 应 力 增 加 而 变 小
% 0 " ( ( / / * ‘Y GH M = 9 K = 9 0ef G gA = 90h Ni I < ; K M
) % @^ 0 0k 0‘< . # # # " 0* < j K J Q B< = Q A L Y = 9 M = < < J M = 9S< : ; K = M : P k ; < = 9 l ; A IN= M O < J P M Q R ; < = 9 l ; A I = K =$ ; M = K " @] 0 0 : ; A A F A L a < P A I J : <Y = O M J A = B< = Q K F Y = 9 M = < < J M = 9 mI ; K =N= M O < J P M Q RA L U < : ; = A F A 9 R 0‘I $ ( # # ’ # 0* -( @] 0 mI ; K = _ < M ; M = K : ; A A F A L a < P A I J : < P K = cY K J Q ;] : M < = : < 0i 0H " % # # W 0* , * ; M = KN= M O < J P M Q RA L SM = M = 9T U < : ; = A F A 9 R I l ; A I M K = 9 P I" ; M = K