煤层气合采层间干扰机理及干扰程度判识模型——以老厂矿区雨汪区块为例

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作者张莎莎
来源中国矿业大学
出版年2022
摘要
多煤层地区煤层多且薄的赋存特征及其空间的离散性,决定了合层排采是该类地区煤层气资源经济开发最有效的途径。而物性差异较大的合采储层层间非均质性及其匹配问题,致使合采过程中层间干扰问题显著,许多煤层气合采井产能不佳。基于此,本论文以滇东老厂雨汪区块煤储层和煤层气合采井为研究对象,基于实际勘探、测井、排采等资料及实验数据,分析了研究区多煤层煤层气合采地质条件,探讨了合采与单采相态特征差异;结合数值模拟及物理模拟,揭示了合采层间干扰主控地质因素,阐明了层间干扰形成机理;构建了层间干扰程度模型,进行了合采煤储层干扰程度量化判识。期望为煤层气合采过程中弱化层间干扰,达到提产增产目标提供理论依据。论文主要取得如下成果和认识:(1)揭示了煤层气合采井不同排采阶段层间干扰表现特征及影响因素,对层间干扰定义提出了新的认识。基于煤层气合采地质条件及储层非均质性特征,分析了合采与单采相态特征差异;结合煤层气井开发现状,将研究区典型煤层气合采井排采阶段划分为排水阶段及敏感解吸阶段,部分井存在快速解吸阶段;结合数值模拟及现场生产数据,分析了储层关键参数层间差异对合采产能的敏感性,发现渗透率差异、储层压力差异及含气性差异是影响层间干扰的主要因素。(2)阐明了煤层气合采井层间干扰作用机理。基于核磁共振实验,分析了初始排水阶段不同储层对压力干扰产生的应力敏感性,结果表明,研究区储层应力敏感性较低,但应力对孔隙结构造成了永久伤害;此外,煤层中剩余水在孔隙中的复杂分布,对储层压降漏斗扩展具有不利影响。基于产气阶段合层排采物理模拟实验,揭示了储层层间非均质性差异对合采层间干扰的控制作用,建立了考虑有效应力作用的合采产层产能贡献率模型和层间干扰率模型,结果表明,储层参数差异越小,各产层产能贡献越均衡。合采过程中,渗透率极差及储层压力差异加剧了下产层层间干扰率,而含水饱和度差异减弱了下产层层间干扰率,此外,有效应力的增加及渗透率的减小均对下产层干扰程度有增强作用。(3)构建了层间干扰程度量化判识模型,初步提出了合采过程中减弱层间干扰的建议。基于煤层气排采平面径向流方程及物质平衡方程,深化了多煤层储层非均质性对层间干扰的作用机理,提出了层间干扰系数概念,构建了不同排采阶段层间干扰程度模型,对研究区典型煤层气合采井不同排采阶段层间干扰程度进行了量化判识,初步提出了合采过程中减弱层间干扰现象的建议。论文共有图82幅,表28个,参考文献206篇。

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