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煤层气解吸阶段划分方法及其意义

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煤层气 解吸 阶段 划分 方法 及其 意义
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F ² >  Ð 7 ?612 2014M 10 文章编号: 1000014)05 层气解吸阶段划分方法及其意义 孟艳军1,汤达祯1,许浩1,曲英杰2,李勇1,张文忠3(1. 中国地质大学(北京)能源学院;2. 中化石油勘探开发有限公司;3. 中联煤层气有限责任公司) 基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2009国家自然科学基金 (41272175);国家科技重大专项(2011摘要:为了定量分析煤层气解吸特征对产能的影响,基于兰格缪尔等温吸附理论,建立了煤层气解吸阶段划分方法,并通过煤层气开发实例分析了方法的指示意义。引入解吸效率定量表征不同压力下的煤层气解吸速率。根据数学曲线上的关键节点,定义了启动压力、转折压力与敏感压力;不同煤样3个关键压力点的解吸效率为定值,据此将煤层气解吸过程划分为低效解吸、缓慢解吸、快速解吸与敏感解吸4个阶段。研究表明:快速与敏感解吸阶段对煤层气井产能贡献很大,低效与缓慢解吸阶段则很小;煤层吸附能力、含气性和储集层压力是影响煤层气解吸特征的关键因素。沁南和柳林地区煤层气开发现状表明建立的解吸阶段划分方法可以有效指导煤层气开发。图11表2参13 关键词:煤层气;兰氏方程;解吸效率;解吸阶段;沁南地区;柳林地区 中图分类号: 文献标识码: A of . 00083, 2. E&P 00011, 3. o. 00011, To of on a of on of BM to BM On of on of BM a BM of BM „ý ¿ªö1[¸ÿ®i¿¿ªÏ"-ö1Go†£i†âi³i”Ûi1@p¥ØÉ›7?b"-¿ªùîϐ¨†s0ª¸îïÐ؂'§ì:©Ñ¸Ø‚[1]b ¿ª¸Ð³+˜¿ª7?µ×1•Y[ª¥ùîö1"Ï¿¿©Ñ¸³L#•YyÍ[2¿ª³Vñ¥Ø‚s“b ©[5];Œ©r³q¥wqwL+˜ù³VñŒŒCâï«Ä#³rq¥W%p³VñÐôaŸ£9Àµ1¿‚]˘¿ªŸ³ ¨+˜1Ð3Á·Uil¥'Æîb¿ª©Ñ¸Ð³Vñ؂^VI¥[6yN¨§f©Ñ¸ZñŸùî³Vñ^V›¥b'ÓŒ¿ª³¸wL¥wqMÄ+˜¨³rq¥ÀQ¿ª³¨É›çÃs9²a1‚]˘¿ªŸ³¨+˜i)'Ó4¥¿ª³¨ÃsZE¥=dзUilb 1 ZEwÐyë 法推导 吸效率 ¹çV˜‚]%"ªâï/¿ª³#石油勘探与开发版权所有2014M 10 Ô+ ©¿ª³¨ÃsZE#il 613 ¿ªÁ?¥D„Ƴrq¥ÀQçl¹†Êâ†/Ä¿¥³b®§fZñV©¿ª¥³rqV[V˜¹¿ª¸¥B¨” ()2= =+1 Ï + ¹L¿°4AUûÅòwLH(ʨŘϿ¨©Ñ¸•”§f8 21 m3/t§fâï bm 1 ¹¿ª³rqwLV[AÛ"%"ªâ牢®¿ª³rqïv9vb 图 1 煤层气解吸效率曲线 折压力 wqV[çV˜wL¥•wñwqvVUwL¥•wñvbô¿ª³wLwq¿%"ª³¨É›çÃsb ôwq¥”ÐVrT[8] V|¿ª³wLr¹ ()L 3/221=′+2 ¿ª¸=¨”¹ ()2 =− =−+3 |1Ta 3T}Æ2TV¤ ()23L 3/2442/1/4 m 2 ¹³wLwqMÄwL’wq|¤Kv´HwqB¨”¹,' ()()5/228 44 4 4K αβ αβ α β−−−′=+ −= 5 ¾Ä¹wqwLÄ‹¥%"ªâï¹ =− 6 图 2 解吸曲线曲率曲线 ‹¥¸¹ p −=− 7 |6T}Æ1T'V¤‹¥³rq¹ 1 tb |³wLwqÄ‹¥%"ªâïçl¹|âï nm 3 b‚‚§f8Чfâï|…´’%"ªâï©¿|âïH¿ª³rq(¹ 1 tb¿ª7VñÏÛ"%"ªâï¥/†¿ª³rqïv9v ’%"ªâï†À|â謹ª³rq7SA÷9vb 图 3 解吸曲线曲率一阶导数曲线 ³wLwq¥vlBçñV[V˜³rqMÄ¥y¤bÛ"âï®Úž®wqGQVC¹Ϥ9vayÎ9vayÎhlÐϤhl 4 ñ¨‹¥³rqVC¹'‚MaϤ9vavÐ$Î9v 4 ñ¨b 动压力与敏感压力 m 4 ¹³wLwq=¨”wLmÏ=¨”¹,¥Ä¹³wLwqwL¥.ÄsY¹³rq®'‚MžϤ9va®yÎ9vž$Î9v¥s¸Ä |sYçl¹îâï ùËâï b ³wLwq=¨”¹,H ()7/2213 4 4 /K αβ α β−−−′′= +× 石油勘探与开发版权所有614 F²>Ð7?cF²ýñ 41 )8448720ααββ−+= 8 8T¥ñ³¹ 1/417414β α⎛⎞−=⎜⎟⎝⎠9 1/427414β α⎛⎞+=⎜⎟⎝⎠10 5 1− 2− âï‹¥¿ª³rq¹ t îâï‹¥¿ª³rq¹ tb 图 4 解吸曲线曲率二阶导数曲线 法建立 ¿ª³wLi 3 ñ1oÄ‹¥âïsY¹îâïa|âï„ùËâïb‚]¿"³wL1oÄ‹¥âï”´‚]Œ‹¥³rq^ç´ sY¹ tt„ tb[ƒt1oĹs¸ÄV|©Ñ¸ /³wLÃs®r³aϤ³ayγÐù˳ 4 ñ¨nm 5 b 图 5 等温吸附 /解吸曲线阶段划分示意图 [ðS%"ªâï 10 a§f8 21 m3/ta§fâï „¿ªŸ¹èÉ›9Ø®raϤay΄ù˳¨¿ª³]c¥1èsY¹ „ b¿4„¿ªŸyγÐù˳¨³]c¥1èö÷vnV 1 byN®r³ÐϤ³¨¿ªÁD lyγ+Y^ù˳¨%翪ݥÁ?.ïb 表 1 不同原始储集层压力条件下煤层气藏不同解吸阶段 煤层气解吸量占含气量的比例 ³]c¥1è ³¨≥ Ð7?cF²ýñ 41 'M»H\2¹uðS%"ªâïôR)¿³rq÷Ú¥âïuWy7]©†âÎ/Sn¨\2¹u¿ª³rq÷Ú³÷vÁ?÷ÚnV 2 b 表 2 柳林和沁南地区煤层等温吸附参数表 ¹u Ý| L/(t−1) i/(t−1· ) Pa Pa d−1) d−1) 031 2 284 43 1 157 50 1 416 19 1 305 68 1 300 82 1 296 43 361 9 103 6 126 A (´ \2 (´ 储集层压力对产能的影响 %"ªâï^•Y¿ª¸ /³¥1o•”YÈö1s¿ª˜'¥eÅb¿ª˜'¿ªâïac„1iq©ûµ‚]ñ¥•YbYȘ' v¥¿ªc„%"ªâï Úa1iq ®b˜' v¥¿ªðS%"ªâï‹¥³¨Yȹ®r„Ϥ³¨³rq ® 7˜' l¥¿ª5¹y΄ù˳¨³rq Úb¿ª7?Ïù1ªù†â¸^%"ªâï/†Îï¾ht]byN˜' l¥¿%"ª7?ù×çnªâ†Îya³rqÚa³vðS1iq9 Ú¿ªÝ^™îÚÁÝb A¹uÊ¿4:®©¹êøŠê¿BÏ98¹2`|¥†|/b¾uöF¿ª®ê†_2†˜'„%"ªâïïv9vu=†öF¿ª¥°Ýꆄê†ÁrTüAz¿2†bVu=cakÝ1iqa©Ñ¸•”a%"ªâ”1 †¥ 9 g†öF¿ª¥°ݟAÛ"ðS%"ªâï¥9vc„kÝ1iqMÄt]i‚üAnm 10 7%"ªâïÐò+˜â掠´ïv9vnV 2 ðS%"ªâï/³rq9Ø´ïüA¥¾ht]Ü(Á„KvÁ9ï üA¥¾ht]nV 2am 11 b®NVnÐ5c„1iq¿ªÝÁ?µBç•YŒeÅA¹uöF¿ªÝÁ?¥ö1y͹%"ªâï„¿ª¸ /³+˜b yNA¹uöF¿ª'÷7?‹ª5Ê4˜' l¥ê†¹uiï„_2†¾É7? 7¿˜' v¥¿ªMÚ1u¥Ùs#ÚÉ¥â@ý^4ÚÁ?¥1ob 图 10 柳林地区山西组煤层气井物性参数统计图 图 11 柳林地区山西组煤层吸附参数与产能统计图 石油勘探与开发版权所有2014M 10 Ô+ ©¿ª³¨ÃsZE#il 617 3 ²‚Ðyp ©B§f©Ñ¸wLi 3 ñ1oâïÄsYçl¹îâïa|âïÐùËâï ‚]¥¿" 3 ñ1oâïĔ´‚]ŒƒtâïÄ‹¥³rq^ç´sY¹ tt„ tbN|¿ª³VñÃs¹®r³aϤ³ayγÐù˳ 4ñ¨byÎÐù˳¨¿ªÝÁ?D“v7®rÐϤ³¨5“lbL=3ÁVñÏ”¿ªŸ‚öÜ円 4 ñ³¨b §f8a§fâï„%"ªâï]%ç³rq§f8a§fâï´Ú³rqÚ%"ªâïÚ³rq®b¿ª¸?ïacŸ„%"ªâï^•Y¿ª³+˜¥1oyÍb \2¹u„A¹u¥¿ª7?C†£¿ª³¨ÃsZE¥·UilbÚ¿¨¿%"ª™îÚÁ?ÝZëµ5?Ÿª]b¿Ïa®¿¨¿û%"ªâï˜'Á?•Y“vbÏa®¿¨¿ª7?‹ª5Ê4˜'M l„Ä{[/¥¹u 7¿˜' v¥¿ª4ÚÁ?¥1o^ªÊMÚ1u„7ZÚÉ¥â@ýb 符号注释: V′ii¿ª¸B¨” VLii§f8 m3/t pLii§fâï pii%"ªâï ηii³rq t KLii³wLwq V′′ ii§fZñ¿ª¸=¨” ii³wLwqB¨” Vii¿û¸ m3/t ii|âï iiîâï iiùËâï ii³wLwq=¨” piiiðS%"ªâï ηiiiðS%"ªâï/³rq t iiÜ(Á m3/d iiKvÁ m3/db 参考文献: [1] . of ]. of 1916, 38(11): 2221[2] I, T, . of on ]. 1974, 53(3): 186[3] J, , . to ]. 1998, 35(1): 147 [4] W. of ]. 2004, 29(3): 327[5] , , X, et of on ]. 2013, 43(8): 1029[6] J, B, J. of ]. 0728, 1990. [7] +: , uio , ¥6î . ¿ªJš>7?؂ÐL©k/Œ [M]. Ø : F²ý , 2013, 41(3): 29et in A ]. 2013, 41(3): 29[12] (Ž , r , ¸} , © . \2¿ªÝÁ?•YyÍs#7?yp [J]. ¿Ð , 2011, 36(2): 194et on of in ]. 2011, 36(2): 194[13] , , , et in A on ]. 2012, 96: 93第一作者简介:孟艳军(1987-),男,山西晋中人,中国地质大学(北京)能源学院在读博士研究生,主要从事非常规油气开发地质研究。地址:北京市海淀区学院路29号,中国地质大学(北京)能源学院,邮政编码:100083。稿日期: 2013 修回日期: 2014I 胡苇玮 ûm 刘方方  石油勘探与开发版权所有
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