煤层气是一种清洁优质的非常规油气资源,在我国探明储量为70.76万亿立方米,占全球总储量的26.2%。煤层气开发过程中,储层水的产出增加了井底流压、限制了煤层气的解吸运移,明确储层水的流动规律是煤层气高效开发的关键。本文基于流体示踪技术,结合室内实验、理论分析和矿场施工对煤储层水的流动规律进行研究。 首先,通过一维多取样点填砂管模型开展煤储层示踪流体驱替实验,以取样点浓度保留率评价了储层参数(渗透率、温度、距离)和注入参数(浓度、速度、压力)对吸附的影响。结果表明,煤颗粒粒径减小、储层温度升高、流动距离增加会加剧煤储层对示踪剂的吸附。当温度从30℃升高至80℃时,15 cm处的保留率下降达52.4%,当流动距离增加一倍,会使保留率下降约2/3;注入速度增加、注入压力升高则会降低示踪剂的吸附量;注入浓度升高会使煤样颗粒过早吸附饱和。荧光显微镜观测结果同样验证了上述结论。 然后,设计制作了二维可视模型,以取样点监测数据绘制浓度剖面图,明确储层非均质性及储层水干扰(流向和流速)对示踪流体流动的影响规律。结果表明,示踪剂在渗透率小的储层运移速度慢但浓度剖面差异小:储层水流动的存在会改变示踪剂的原有流场,在平面上形成明显的高浓、中浓和低浓区域;当示踪剂流动方向与储层水流动方向夹角在90~180°内增大时,示踪剂的波及范围和高浓度区域整体变小;储层水流速增大会使波及范围内的浓度整体降低。 最后,在B(Bao)区块B1和B2两个井组进行矿场施工,基于氢氧同位素方法判别储层水来源,结合矿场示踪剂浓度监测剖面和二维可视模型结果建立了COMSOL并组模拟模型,明确了储层水流动特征。结果表明,井组储层水均来自大气降水,COMSOL浓度剖面模拟结果与矿场监测数据基本吻合;B1井组和B2井组的储层水流动方向均为南偏东45-60°。 本文的研究成果有利于形成基于示踪流体监测明确煤储层水流动规律的技术方法,可为井区后期开发方案优化提供理论依据,对煤层气井产量长期高效稳定的发展具有重要意义。