沁水盆地南部柿庄南区块煤层气数值模拟

发布时间：2017-09-28 00:13

  本文关键词：沁水盆地南部柿庄南区块煤层气数值模拟

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【摘要】：柿庄南区块位于沁水盆地南部,煤层气储量较为丰富。柿庄南区块的有效开发对完成沁水盆地产能建设、缓解日益增长的能源矛盾具有重要意义。论文基于国家重大专项,旨在为实现柿庄南区块的建产能力而选取典型井组开展煤层气数值模拟研究。本文在煤层气解吸、扩散和渗流的数学模型基础上,在数值模拟软件中建立了双孔介质模型,采用了Langmuir等温吸附曲线和Fick第一定律分别描述煤层气的解吸和扩散过程,实现了煤层气非瞬时解吸—扩散过程数值模拟；引入改进后的同时考虑应力敏感和煤岩基质收缩的渗透率动态变化模型,通过嵌入渗透率变化系数,实现了排采过程中的渗透率动态变化数值模拟；采用分支水平井等效替代压裂缝的方法,实现了煤层气压裂直井数值模拟。基于排采动态规律,将煤层气井划分为5个排采阶段,根据稳定产气阶段的气产量,将煤层气井进行产能分级；在历史拟合的基础上,针对煤层气井的不同排采特点进行生产动态分析；通过数值模拟软件针对不同产能等级的煤层气井分别从沿压裂缝方向与垂直压裂缝方向研究储层参数的动态分布规律；分别从储层条件、吸附-解吸特征、压裂工艺和排采工艺进行煤层气产能影响因素分析；最终评价了典型井组的生产潜能,并提出了合理地增产建议。研究结果表明在数值模型中考虑排采过程中应力敏感效应和煤岩基质收缩效应对储层渗透率的影响,能有效降低排采中后期时的煤层气产能计算误差；压力不能有效传播、气体解吸半径小以及排水效果较差是造成部分煤层气井低产的主要原因。虽然压裂缝半长与煤层气产能成正相关,但当煤层顶板为含水层时,过长的压裂缝可能导致产生大量的越流供给,导致排水降压阶段时间延长,气井形成无效排水,增加排水难度,导致压降漏斗扩展幅度较小,煤层气解吸范围有限。若在目前井网布置下采用衰竭式开采,煤层气采收率较低；采用负压开采、注气开采和重复压裂时,有利于提高煤层气采收率,是有效的增产措施。
【关键词】：柿庄南区块 煤层气 数值模拟 动态分析 产能影响因素
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE37
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究的目的与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-17
• 1.2.1 煤层气运移规律研究现状9-11
• 1.2.2 煤层气数值模拟研究现状11-16
• 1.2.3 沁水盆地煤层气开发现状16-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 第2章 柿庄南区块煤层地质及物性特征19-25
• 2.1 煤层地质特征19-21
• 2.1.1 构造背景19
• 2.1.2 地层特征19-20
• 2.1.3 煤岩特征20-21
• 2.1.4 煤质特征21
• 2.1.5 煤层埋深21
• 2.1.6 煤层厚度21
• 2.2 煤层物性特征21-24
• 2.2.1 煤层渗透性特征21-22
• 2.2.2 煤层压力特征22
• 2.2.3 煤层含气性特征22-23
• 2.2.4 煤层吸附解吸特征23-24
• 2.3 典型井组储层参数分布24-25
• 第3章 典型井组数值模拟25-55
• 3.1 煤层气渗流数学模型25-30
• 3.1.1 煤储层模型简化25
• 3.1.2 模型假设条件25-26
• 3.1.3 基质微孔隙中的流动方程26-27
• 3.1.4 裂隙系统中的流动方程27-30
• 3.1.5 辅助方程30
• 3.2 煤层气渗流特征模拟方法30-32
• 3.2.1 双重介质模拟31
• 3.2.2 吸附-解吸过程模拟31
• 3.2.3 扩散过程模拟31
• 3.2.4 裂缝系统中气水两相渗流模拟31-32
• 3.3 煤层渗透率动态变化数值模拟32-36
• 3.3.1 渗透率影响因素32
• 3.3.2 渗透率动态变化模型32-34
• 3.3.3 渗透率动态变化数值模拟34-36
• 3.4 压裂缝模拟方法36-40
• 3.4.1 现有模拟方法的不足之处36-37
• 3.4.2 等效多分支水平井法模拟煤层压裂缝37-40
• 3.5 典型井组的数值模拟模型40-41
• 3.6 历史拟合41-55
• 3.6.1 历史拟合的基本原则41
• 3.6.2 历史拟合的一般步骤41-42
• 3.6.3 典型井组历史拟合结果42-55
• 第4章 生产动态分析55-73
• 4.1 排采阶段新划分55-56
• 4.2 产能等级划分56-58
• 4.2.1 井组生产概况56-57
• 4.2.2 产能等级划分57-58
• 4.3 典型气井生产动态分析58-73
• 4.3.1 高产气井生产动态分析58-62
• 4.3.2 中等产气井生产动态分析62-69
• 4.3.3 低产气井生产动态分析69-73
• 第5章 产能影响因素分析73-82
• 5.1 储层条件对产能的影响74-77
• 5.1.1 煤层孔隙度对产能的影响75
• 5.1.2 煤层渗透率对产能的影响75-76
• 5.1.3 煤层含气量对产能的影响76-77
• 5.2 吸附解吸特征对产能的影响77-79
• 5.3 压裂工艺对产能的影响79-80
• 5.4 排采工艺对产能的影响80-82
• 第6章 产能预测及增产方案研究82-95
• 6.1 产能预测82-92
• 6.1.1 单井产能预测82-90
• 6.1.2 井组产能预测90-92
• 6.2 增产方案研究92-95
• 6.2.1 负压开采92
• 6.2.2 注气开采92-94
• 6.2.3 重复压裂94-95
• 第7章 结论95-96
• 致谢96-97
• 参考文献97-102
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果102

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