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煤层气排采曲线类型划分及排采因素分析

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煤层气 曲线 类型 划分 因素 分析
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第 14 卷 第 4 期 重庆科技学院学报 (自然科学版 ) 2012 年 8 月排采技术是煤层气开发的一个核心环节 ,自然排采工艺合理与否对煤层气的开发至关重要 。 随着中国煤层气的发展 ,排采技术也成为备受关注的焦点 。 但从中国煤层气的发展现状来看 ,排采工艺仍是制约煤层气开发发展的瓶颈 ,所以重视和加强排采工艺的研究对于中国来说具有重要的现实意义 。本文针对煤层气排采机理 、排采类型以及排采的因素作出分析 ,进而通过调整和优化 ,使煤层气井产气取得理想效果 。1 煤层气排采机理分析煤层气排采实质上是煤储层压力的传播过程 。煤层甲烷的产出要经过 3 个连续阶段 ,即煤孔隙表面的解吸扩散 、显微裂隙及割理渗流 、宏观裂隙层流或紊流阶段 。 这些阶段又受煤孔隙扩散系数 、煤心实验渗透率和试井渗透率的影响 ,煤层气井产能主要受控于 3 个流场中最慢的流场 。煤层气的运移产出分为 3 个阶段 。 第一阶段是指只有水产出的时期 ,井筒附近地层压力下降不多 ,只有单相流动 。 当储层压力进一步下降时 ,井筒附近进入第二阶段 。 这时甲烷开始逐渐从煤的表面解吸 ,形成气泡 ,阻碍水的流动 ,水的相对渗透率下降 ,但此时气并不能流动 , 为非饱和水单相流动阶段 。随着储层压力下降 ,更多的气被解吸出来时 ,井筒附近则进入第三阶段 ,当含气饱和度超过临界流动饱和度后 ,形成气 上述 3 个阶段是连续的过程 , 由井筒沿径向逐渐向周围煤层中推进 , 且在井筒周围形成 3 个区域 :最外层为单相水渗流区 ,在一定时间范围内 ,水单相渗透率越大 ,该区域波及范围越大 ;中间区为有效解吸区 , 地层压力小于临界解吸压力之下 ,含气饱和度小于临界流动饱和度时 , 水相渗透率下降 , 区域范围受水单相渗透率和水相对渗透率影响 ;内层区域为两相渗流区 ,该区域的面积大小直接关系到气体产量 ,影响因素主要有气 、水和束缚水下气三相的渗透率 ,稳产能力主要受该区范围半径大小的影响 。2 煤层气排采曲线类型的划分为了更好地分析排采曲线 , 将排采曲线大体分成了 3 类 :产量衰减型 、波动扩压型和稳定上升型 。量衰减型产量衰减型曲线作为煤层气井排采曲线的典型代表 ,它表现出无限边界条件下的渗流特征 。在一定的煤层条件下 ,液面保持稳定不变 ,补给水量和排水量持平 ,地下水运动呈稳定状态 ,降落漏斗不变 ,煤层气解吸范围有所局限 , 产气量随着生产时间的延长而不断衰减 。动扩压型要得到波动扩压型曲线 , 客观条件要求储层能量稍高 ,煤储层渗透性适中 ,主管条件要求生产措施得当 ,压降漏斗和卸压范围保持相对稳定 。在一定煤收稿日期 :2012国家科技重大专项示范工程 19(2011者简介 :罗振兴 (1987- ), 男 ,四川南充人 ,西南石油大学在读硕士研究生 ,研究方向为油气层及煤层气压裂改造技术 。煤层气排采曲线类型划分及排采因素分析罗振兴 李铁军 郭大立 许 雷(西南石油大学 , 成都 610500)摘 要 :简要分析煤层气的排采机理 ,并将排采曲线归纳为 3 种代表类型 。 通过对现场资料的总结分析 ,将煤层气井低产减产的排采因素简单归纳为 4 类因素 。 通过调整和优化 ,使煤层气井产气取得理想效果 。关键词 :煤层气 ;排采曲线 ;排采因素中图分类号 :献标识码 :A 文章编号 :1673012)04·层 条件下 ,液面保持稳定不变 ,补给水量和排水量持平 ,地下水运动呈稳定状态 ,自然降落漏斗也不变 。当气体的扩散 、解吸条件良好时 ,有可能形成持续稳定高产的排采曲线 。图 1 典型的产量衰减型曲线 (A 井 )下泵深度 产气/(43210 010203040505 0004 0003 0002 0001 00002009010010010011011011 0004 0003 0002 0001 0000下泵深度 005010011011步上升型稳步上升型曲线代表了一种高产能的状态 ,生产后压降漏斗大 ,反映出储层能量特别高 。 在一定的煤层条件 (即煤储层渗透率高 、气体扩散解吸速率快 、地下水流体势能高 )下 ,将会形成持续稳定高产的排采曲线 。3 煤层气排采因素分析为方便研究和讨论 , 煤层气井低产减产的排采因素简单归纳为 4 类 。图 2 典型的波动扩压型曲线 (B 井 )罗振兴 ,李铁军 ,郭大立 ,许雷 :煤层气排采曲线类型划分及排采因素分析日期深度/产气/(期57· ·撑剂返吐的影响通常情况下煤层的渗透率比较低 ,煤层气的开采需要进行一系列的压裂改造 ,形成更广阔的气液通道 ,压后有效支撑裂缝的长度对煤层气的产出就成为至关重要的一个因素 ,所以在压裂改造时加入支撑剂是必要的 。 但煤层一般埋藏较浅 ,相应的人工裂缝闭合压力就比较低 ,在排采初期不可避免地会出现压裂支撑剂的返吐 ,从而给后期排采增加一定的难度 , 处理不好就会影响煤层气的生产效果 。所以 ,在煤层气井排采过程中 ,严格控制支撑剂的返吐是至关重要的 。层出煤粉的影响通常情况下煤层气井的煤质特性是较脆 、易碎 、易垮 ,所以在压裂改造和排采的过程中都可能导致大量煤粉的产出 。 排采过程中 ,煤粉会随着气水进入渗流通道 ,这样会造成煤层气产出通道的堵塞 ,影响煤层气的开采 ,严重的根本没有气体产出 。 因此 ,煤层气井在排采过程中要严格控制煤粉的产生 。 由于上述客观因素的存在 ,所以主观上就对煤层气井的开采要求更高 、更细致 。采速度过快而产生应力敏感的影响煤层气井排采过程中 ,如果排采速率过大 ,会使储层中的流体沿裂缝快速向井筒运移 ,甚至造成以下严重后果 :有效排采半径变小 ,气源供给不足 ;发生速敏效应 ;煤储层渗透率降低 。 反之 ,如果排采速率过小 ,就会造成排采周期延长 ,生产成本增加 ,收益减少 。 因此 ,在煤层气的排采过程中 ,应制定合理的降压制度 ,控制排采速率 ,延缓裂缝闭合时间 ,以扩大排采半径 ,延长产气时间 ,提高产量 。产压差不合理而造成渗透性降低的影响解吸压力是煤层气井排采的核心 , 流压阶段不同 ,排采目的也各不相同 。根据煤层流动压力与煤层压力和解吸压力的大小关系一般将流压阶段分为 3个阶段 。 压裂初期流动压力高于煤层压力期间的排采 ,生产压差不合理会造成压裂支撑剂返吐 ;流动压力高于解吸压力低于煤层压力期间的排采 , 生产压差不合理会导致煤层出煤粉 ; 流动压力低于解吸压力期间的排采 , 生产压差不合理会导致煤层气井的产气量不稳定 。稳定生产期间的排采 ,检泵作业对煤层气井的生产会造成很大的影响 。另外 ,井底压力的波动也会基于煤层的应力敏感性 , 而造成煤层渗透率的降低 。4 结 论随着中国煤层气的发展 , 排采技术也成为特别关注的焦点 。但从中国煤层气的发展现状来看 ,排采工艺还是制约煤层气开发发展的瓶颈 , 所以重视和加强排采工艺的研究对于中国来说具有重要的现实意义 。 本文中将排采曲线简要分为 3 种类型 (产量衰减型 、波动扩压型 、稳步上升型 ),并将排采因素简单归纳为四类因素 (支撑剂返吐的影响 、煤层出煤粉的影响 、排采速度过快而产生应力敏感的影响 、生产图 3 典型的稳步上升型曲线 (C 井 )下泵深度 004 0003 0002 0001 00008006404801600深度/李铁军 ,郭大立 ,许雷 :煤层气排采曲线类型划分及排采因素分析套压/产气/(006007008009010011·7730026;24107)of as a in of of is to to of of as is to of a 接第 55 页 )压差不合理而造成渗透性降低的影响 )。参考文献[1] 倪晓明 ,王延斌 ,接铭训 ,吴建光 .煤层气排采初期合理排采强度的确定方法 [J].西南石油大学学报 ,2007,29(6):1012] 马东民 .煤层气井采气机理分析 [J].西安科技学院学报 ,2003,2(2):1563] 杨秀春 ,李明宅 .煤层气排采动态参数及其相互关系 [J].煤田地质与勘探 ,2008,36(2):194] 何伟钢 ,叶建平 .煤层气井排采历史地质分析 [J].高校地质学报 , 2003,9(3):3855] 饶孟余 ,江舒华 .煤层气井排采技术分析 [J].中国煤层气 ,2010,7(1):李铁军 ,郭大立 ,许雷 :煤层气排采曲线类型划分及排采因素分析I U 10500)BM of of of to in By we of of to we BM;·
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