煤层气井产能预测模型建立及数值模拟

发布时间：2017-09-27 12:04

  本文关键词：煤层气井产能预测模型建立及数值模拟

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【摘要】：煤层气的生产需经过解吸、扩散、渗流三个过程,流动过程复杂,用常规油气的方法预测产量十分困难,迫切需要建立能够体现煤层开发过程和规律的产量模型,来满足当前生产的需要。以兰格缪尔等温吸附曲线、菲克第一定律与达西定律为理论基础;对基质、微裂隙使用质量守恒定律,推导出基质压力、裂隙压力、解吸量与渗流量任意二者的函数关系;通过孔隙空间的质量守恒建立了包含扩散量的气水两相连续方程;再根据初始条件与不同工况时的边界条件,建立了煤层气流动的偏微分方程组。将偏微分方程组离散,通过解吸方程与扩散方程推导出基质压力的裂隙压力表达式,以隐压显饱法推导出只显含裂隙压力的变系数压力方程组;参照强隐式迭代法的迭代思路,建立了煤层气流动的数学模型与求解方法。该方法将需要迭代计算的基质压力与裂隙压力的关系简化为一个一元二次方程,减少了一次内部迭代的过程,极大地提高了运算速度。将模型编译成软件,通过控制变量法以限定最大产气量定井底流压的工作制度拟合各参数对井的影响,并对比分析。兰氏体积、兰格缪尔常数与解吸时间等参数对地层泄气范围的影响并不显著。不同井型对周围地层的影响范围也不相同,压裂裂缝的影响范围最广,可达120m以上;与边界平行的水平井筒次之,可达100m左右;与边界垂直的水平井筒最差,可达80m左右。对韩城矿区井进行产气量拟合并以定井底流压的方式预测一年的产量。当工作制度由近似定产量生产转变为定井底流压方式时,产气曲线与产水曲线均呈下降趋势。但产水量受到的影响较小,而产气量下降速度较快,产气稳定时的产气量要低于初始产量的四分之一。
【关键词】：煤层气 数值模拟 产能预测 影响因素
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE328
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 问题的提出及研究意义12-13
• 1.4 课题来源及本文的研究内容13-15
• 第2章 煤层气井开发过程中的流动模型15-23
• 2.1 解吸过程15-18
• 2.1.1 兰格缪尔吸附模型16
• 2.1.2 弗伦德利希等温吸附方程16
• 2.1.3 L-F方程16-17
• 2.1.4 BET多分子层模型17-18
• 2.1.5 吸附势理论模型18
• 2.2 扩散过程18-20
• 2.2.1 菲克扩散19-20
• 2.2.2 诺森扩散20
• 2.2.3 过渡型扩散20
• 2.3 渗流过程20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 四种生产井型的产能模型建立23-47
• 3.1 产能模型建立的理论基础23-24
• 3.1.1 解吸过程23
• 3.1.2 扩散过程23-24
• 3.1.3 渗流过程24
• 3.2 地质模型假设24-25
• 3.3 数学模型建立与求解25-46
• 3.3.1 扩散过程的压力表达式25
• 3.3.2 偏微分方程组的建立25-28
• 3.3.3 煤层网格化与偏微分方程组的差分28-33
• 3.3.4 四种井型的假设与简化33-35
• 3.3.5 差分方程组的求解35-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 程序编译及煤层气井产能影响因素分析47-68
• 4.1 程序编译47-50
• 4.1.1 软件设计思路47-48
• 4.1.2 功能实现48-50
• 4.2 产能影响因素分析50-66
• 4.2.1 压裂直井51-58
• 4.2.2 多分支水平井58-66
• 4.3 本章小结66-68
• 第5章 矿场数值模拟68-79
• 5.1 韩城矿区概况68-70
• 5.2 历史拟合与产能预测70-78
• 5.2.1 W2-4 井70-73
• 5.2.2 W2-16 井73-76
• 5.2.3 HN-P3井76-78
• 5.3 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果83-86
• 致谢86

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本文编号：929560