煤层气藏三孔双渗直井井底压力响应数学模型

 国内煤岩储层压力和渗透率普遍偏低, 目前矿场主要采用注入/压降测试方法来求取地层参数, 但由于注入水无法进入基质孔隙, 测试数据无法反映基质解吸特征。针对这一问题, 本文建立能够真实反映煤层气藏地层参数的三孔双渗渗流数学模型, 利用拉氏变换和Stehfest 数值反演方法对模型进行求解, 获取不同边界条件(径向无限大、外边界定压以及外边界封闭)下的直井井底拉氏空间拟压力解析解, 绘制无因次拟压力和无因次拟压力导数与无因次时间的双对数曲线, 并根据曲线特征对三孔双渗煤岩储层直井渗流阶段进行划分, 对影响井底压力响应特征的关键参数进行分析, 为煤层气的试井精细解释提供理论依据。     

韩城矿区煤层气井试井分析

注入/压降试井是确定中国中高煤阶煤层气渗透率的主要手段,具有重要意义。本文以无限大边界定产微分方程组为基础,在限定微分方程近似解所需要满足的假设条件基础上,详细推导了注入/压降试井求取渗透率等地层参数的公式。依据物质平衡原理,通过时间转化将多排量试井等效为单排量试井,使压力恢复试井法能够解决多排量试井问题,精度高。对韩城矿区试井资料、生产资料进行分析,求取了煤层的渗透率、原始地层压力、每米吸水指数等参数。煤层的渗透率普遍小于0.1×10-3μm2,含气饱和度低。把试井结果对比分析,吻合程度较高,试井结果可以作为求取煤层渗透率参数的一个重要依据。     

基于数字滤波的压裂停泵数据反演方法

水力压裂是目前开采致密油气的主要方式,压裂施工期间测量的地面压力及流量数据包含地层压力、渗透率和裂缝半长等重要信息,这些参数是判断压裂施工成功率及压后开采制度制定的重要依据.提出了基于数字滤波压裂停泵数据反演方法,首先采用井筒垂直管流方程将变密度和流量的地面压力折算到井底压力,其次采用FIR滤波处理停泵后压降数据,消除停泵水锤等噪声干扰,获得反映地层渗流的压降数据,最后采用垂直裂缝井试井分析方法解释滤波后的压降数据,获得地层渗透率、原始地层压力及裂缝半长等重要参数,实现了对裂缝及地层参数的实时分析及评价.通过与关井压力恢复分析结果比较,证明了所提方法的可靠性.     

煤层气井两相流试井分析方法

建立了煤层气井平面径向、两相流动试井的数学模型和数值模型,模型考虑了气体从基质中的解吸以及气、水在裂缝中的渗流、扩散等过程,考虑区域中的相变特性;提出结合运用遗传算法和高斯牛顿最优化方法,通过拟合井底压力曲线得到地层渗透率、表皮系数等试井参数的方法.     

煤层气井测试工艺技术

本文论述了煤层气井试气工艺,及DST测试技术和注入/压降试井测试技术的原理,使用DC98GY膨胀式煤层气测试器和SCI-PIP地面控制膨胀式封隔器测试工艺。     

贵州省杨柳煤矿煤层气注入/压降测试与分析

基于煤层气注入/压降测试技术对贵州省杨柳煤矿504#工程地质井的4下、5、9号煤层进行了试井测试,测试数据利用SaphirV4.10.06试井分析专用软件进行了分析,求解出的煤层储层参数以及地应力参数合理,为该煤矿的煤层气生产潜能和煤层的开采提供了可靠的参数依据。     

缝洞型油气藏室内试井模拟实验

针对塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油气藏,运用相似理论,在室内采用大型中间容器模拟溶洞,填砂细管模拟裂缝,设计了单溶洞、单缝单洞、串联双溶洞和串并复合溶洞室内实验模型,并使用高精度压力监测仪和流量计分别记录节点压力与气体流量,根据计算机采集的压力恢复数据,绘制压力恢复试井的双对数曲线。实验结果表明,双对数曲线大致反映了3个流动过程,即前期井储效应过程、裂缝流动过程和溶洞流动过程,其中凹子反映了压力波在溶洞内的来回扰动过程。因此,该室内模拟实验能够准确反映流体在裂缝和溶洞中的流动情况,从而为现场试井解释提供可靠依据。     

缝洞型油气藏室内试井模拟实验研究

针对塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油气藏,运用相似理论,在室内采用大型中间容器模拟溶洞,填砂细管模拟裂缝,设计了单溶洞、单缝单洞、串联双溶洞和串并复合几种室内实验模型,并使用高精度压力监测仪和流量计分别记录节点压力与气体流量,根据计算机采集的压力恢复数据,绘制压力恢复试井的双对数曲线。实验结果表明,双对数曲线大致反映了3个流动过程,即前期井储效应过程,裂缝流动过程,溶洞流动过程,其中凹子反映了压力波在溶洞内的来回扰动过程。因此,该室内模拟实验能够准确反映流体在裂缝和溶洞中的流动情况,从而为现场试井解释提供可靠依据。     

单相煤层气井底瞬时压力

瞬时压力分析是煤层气勘探与开发过程中获得煤层参数及井筒参数的重要手段,是对煤层气井生产能力的一种测试试验.为了给煤层气勘探和开发提供理论依据,必须对煤层气井井底瞬时压力进行分析.根据煤层气的地质特征及煤层气的产出机理,以多孔介质定常渗流理论为基础,按垂直井、无限大煤层考虑,在一定的假设条件下,建立了平衡吸附单相煤层气的数学物理模型,研究了平衡吸附单相煤层气井底压力与煤层之间的关系,给出了煤层气井底瞬时压力分析方法和步骤,从而可获得有关煤层气参数和井筒参数,为煤层气的开发提供科学依据.     

剪切变稀作用对聚驱试井分析影响的数值研究

考虑聚合物驱中剪切、吸附、不可及孔隙体积等物化现象影响,建立了耦合井储与地层渗流的两相四组分的聚合物驱模型。基于PEBI网格、采用有限体积法进行离散并用全隐式方法进行求解,形成了聚合物驱数值试井模型;研究了剪切变稀作用对聚驱井底瞬态压力响应的影响,发现由于聚合物溶液剪切变稀特性和关井后井周围水相速度的急剧降低,压力导数曲线在井储段结束后会出现明显的抖动。地层渗透率的变化会导致导数曲线抖动的位置发生明显变化但对抖动的幅度影响很小。基于以上结论给出了考虑剪切变稀作用的聚驱数值试井拟合方法。通过对油田现场压力测试数据的拟合验证了上述规律的正确性并表明该规律对合理解释现场压力测试资料,正确反演地层参数有很大指导意义。     

非平衡吸附单相煤层气井底压力

为了给煤层气勘探和开发提供科学依据,必须对煤层气井井底瞬时压力进行分析。根据煤层气的地质特征及煤层气的产出机理,以多孔介质不定常渗流理论为基础,按垂直井、无限大煤层考虑,在一定的假设条件下,建立了非平衡吸附单相煤层气的数学物理模型,研究了非平衡吸附煤层气井底压力与煤层之间的关系,给出了煤层气井井底瞬时压力分析方法和步骤,从而可获得有关煤层气参数和井筒参数,为煤层气的开发提供理论依据。     

Influence of liquid water on coalbed methane adsorption:An experimental research on coal reservoirs in the south of Qinshui Basin

Using Isothermal Adsorption/Desorption System Model IS-100 and Electrohydraulic Servo Rock System Model MTS815 as the main apparatuses and collecting samples from the major coal reservoirs in the south of Qinshui Basin, a hot point region of coalbed methane exploration, the paper carries out systematical comparisons of the isothermal adsorption experimental data for injection water coal samples, equilibrium moisture samples and dry coal samples, probes and establishes an experimental method of injection water coal sample preparation and isothermal experiment to simulate real reservoir conditions, and then summaries the experimental regulations and discusses the mechanism of liquid water influencing coal methane adsorption. Results of the experiment indicate that: The Langmuir volume of injection water coal samples is notably larger than that of equilibrium moisture samples, as well as larger than or equivalent to that of dry coal samples; the Langmuir pressure of injection water coal samples is the highest, the next is equilibrium moisture samples, while the dry samples is the lowest, of which the experimental results of injection water samples to simulate real reservoir conditions are more close to the fact. Under the conditions of in-position reservoirs, liquid water in coals has evident influence on methane adsorption ability of coal matrix, which can increase the adsorbability of coal and make the adsorption regulation fit to Langmuir model better. Its major reason is the increase of wetting coal matrix adsorbability. The above experimental results overthrow the conventional cognition that liquid water has no influence on coalbed methane adsorption, which may lead to an improvement of the coalbed methane isothermal adsorption experimental method and of the reliability of coalbed methane resource evaluation and prediction.     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。     

微注入压降测试在页岩气储层评价中的应用

页岩气储层渗透率非常低,采用常规压力恢复测试方法需要很长时间才能达到径向流阶段,而微注入压降测试方法可以在较短时间内达到拟径向流阶段,可以快速有效评价储层参数。基于微注入压降测试基本原理和测试流程,将微注入压降测试分为两个阶段开展分析:裂缝闭合前分析和裂缝闭合后分析。结合PY-1井微注入压降测试数据开展实例分析,裂缝闭合前分析评价了页岩储层滤失类型;裂缝闭合后阶段评价了原始储层压力及渗透率等物性参数。微注入压降测试解释储层原始压力与现场静压测试结果一致,结果表明解释结果可靠,为快速评价页岩气储层参数提供指导。     

煤层气注气开采多组分流体扩散模型数值模拟

为了解决低渗透煤层气开发遇到挑战,依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理．研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压,加速了煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,结果表明注气开采煤层气是提高我国低渗透煤层气产量的有效途径。     

煤岩裂缝渗流能力实验评价及近井地层等效渗透率分析

煤岩裂缝的渗流能力是影响煤层气产能的重要因素.采用API导流仪及岩心驱替装置,模拟煤层气排采过程中煤层有效应力的连续变化,评价裂缝闭合压力逐渐升高、地层压力连续下降以及频繁开关井(间歇性排采)等工况条件下煤岩压裂裂缝的动态导流能力和含天然裂缝煤心的渗透率变化.实验结果表明,提高裂缝闭合压力、降低孔隙流体压力以及频繁开关井等都会降低煤岩裂缝的渗流能力,尤其对压裂裂缝的导流能力影响更为显著.基于此,利用实验数据分别回归了煤岩压裂裂缝导流能力和含天然裂缝煤岩渗透率与有效应力的经验关系式,建立近井煤层等效渗透率计算模型.利用该模型可以根据现场测算的等效渗透率,初步判断煤层压裂裂缝的有效导流能力或缝长,可以为煤层气压裂效果评价、分析排采过程中煤岩裂缝参数的动态变化提供一种新方法.     

尾巷瓦斯抽采下采空区煤自燃升温的数值模拟

针对尾巷抽采瓦斯抽放对长壁工作面采空区煤自燃升温影响的问题,利用化学反应动力学理论和换热关联式建立了包含热源和空气与固体换热关系的煤自燃升温模型,借助FLUENT软件计算了不同条件下采空区氧气稳态分布情况和温度动态变化过程。结果表明:同未抽放相比,深部大流量的瓦斯抽采会显著改变采空区流态,造成氧气向采空区纵深发展,煤自燃引起的升温速率会明显加快,高温区域范围扩大并向后移动。注氮可以将一定范围内的氧气浓度控制在较低的水平,并对控制范围内高温区域的升温速率随着时间推移起到不同程度的抑制作用,但对抽放口附近区域的温度抑制帮助不大。     

影响韩城地区煤层气产出的主要因素

韩城地区煤储层压力异常是影响参数试验井煤层气产出主要的原因。储层压力的影响因素有构造应力、地下水头高度及埋深、地下水矿化度等。储层压力对煤层气井产能的影响 ,涉及解吸压力与储层压力的比值。比值越高 ,煤层气的产能越大     

间歇注气抽采煤层气井注气量与采收率分析研究

水力压裂煤层、注气提高煤层气采收率等生产工艺过程中,煤层中流体的运动是多相多组分流体的扩散渗流。假定煤层为孔隙裂隙二重介质,孔隙中只存在吸附状态气相,裂隙是气、水共存空间,孔隙与裂隙之间气体的交换量是渗流场中的质量源。试验研究了质量源与时间和煤层结构的关系,测定了吸附置换速率的衰减系数。应用多孔介质中扩散渗流理论,再运用质量连续方程,导出了多相多组分流体的扩散渗流微分方程。忽略占煤层中气体总量百分比很小的游离状态气体在微分方程中随时间变化,从而求出了单井间歇注气抽采煤层气井在注气过程注气量的近似表达式。分析解表明注入气体流量与注入气体压力和煤层气初始压力之差、竞争吸附置换速率成正比;煤层渗透率越大、煤层气和注入气体的混合粘性越小,吸附竞争置换速率越小和注气抽采煤层气效果越差;注气抽采煤层气工艺适合低透气性煤层。