沁水盆地高煤阶煤层气井压降扩展规律研究及应用摘要
我国煤层气地质资源储量位列世界第三位,且煤层气作为我国非常规油气资源中重要的组成部分,其清洁、地质储量可观等特点,使我国煤层气勘探开发具有巨大的潜力。我国高煤阶煤层气资源占总储量的1/3,目前,针对高煤阶煤层气藏,形成了许多高效的开发技术,其中包括直井压裂技术、煤层气多分支水平井技术及储层压裂改造技术等。但高煤阶煤层气井普遍存在单井产能低、开发效益差等问题,国内虽已成熟开发了沁水盆地樊庄区块,但仍存在近1/3的低效区。因此,通过对不同排采条件下煤储层压降传播规律进行深入分析研究,从而制定出一套合理的煤层气井排采降压制度,对高效开发高煤阶煤层气藏具有重大意义。通过调研大量国内外高煤阶煤层气藏压降扩展规律研究及相关应用研究文献,发现在煤储层渗透率动态变化规律研究中,均假设煤样的变形是瞬态完成,对于孔隙压力变化引发的有效应力变化,从而导致煤体变形对渗透率影响的机理并不完善。其次在煤储层压降扩展规律的研究中缺乏定量化分析。因此,本文选取沁水盆地高煤阶储层煤样开展了不同降压幅度下煤岩渗透率动态变化实验,从而确立了沁水盆地煤岩在排采过程中渗透率随有效应力变化的具体关系;在这个基础上,综合考虑煤岩渗透率动态变化特征,将渗透率随有效应力的变化关系考虑到现有模型中,建立了描述全面的高煤阶煤储层气-水两相流动数学模型。并在建立模型的基础上,结合目标区块的实际排采地质资料建立了概念模型,通过提出相关压降扩展分析评价指标,分别对煤层气开发的两大主要阶段的气井压降扩展规律进行了详细分析。随后在不同排采工作制度下,对气井降压及开发效果进行了研究,从而优化了目标区块高煤阶煤层气井的排采工作制度,进而提出了适合目标区块不同地质条件下排采的最优降速指标。最后,结合现场实际井的排采地质资料,对实际井的开发提出了相关建议,对比实际井的产量等情况,验证了最优降速排采指标的可行性。研究结果表明,不同降压幅度下沁水盆地高煤阶煤岩渗透率随有效应力增加呈负指数变化;通过实验规律改进的数学模型与现场吻合较好,对储层压降扩展规律的研究表明,由于主裂缝的存在,沿主裂缝方向压降扩展速度较快,且不同地质因素对压降扩展的影响存在较为明显的差异;对最优排采降速的研究表明,煤储层产生应力敏感程度的差异对最优排采降速的确定具有重要影响。
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