煤层气数值模拟的地质模型与数学模型

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勘探与开发????????????????????????????天??然??气??工??业????????????????????????????????1998年7月

煤层气数值模拟的地质模型与数学模型

岳晓燕*??谭世君??吴东平

(中国新星石油公司华北石油局)

????岳晓燕等.煤层气数值模拟的地质模型与数学模型.天然气工业,1998;18(4):28~31

摘??要??煤层气数值模拟是以计算机为支持条件,模拟煤层气产出的全过程。基本步骤是:首先根据煤储层的地质特征,建立合理的地质模型;并据煤层气产出机理,建立能描述煤层气运动过程基本物理现象和边界条件、初始条件的数学模型,再离散化成数值模型;然后编制成计算机程序,建立计算机模型。文中介绍的煤层气数值模拟方法能全面、系统地综合分析各种影响因素,客观反映流体在储层中的流动特性,并具有开发成本低、可重复进行的特点。

主题词??煤层??孔隙结构??渗透率??地质模型??数学模型

数。

煤层气数值模拟的

物理机理与地质模型

????(1)煤的孔隙结构与含气性

煤为双孔隙结构,分为基岩(质)孔隙和割理孔隙。基岩孔隙(或称基质孔隙)又称微孔隙,孔径很小,一般为0??5~1nm,水被认为是不能到达的。煤的微孔隙极其发育,煤层气储集的主要机理是吸附在微孔隙的表面,因此煤层气的绝大部分储集在微孔隙中,在压力作用下呈吸附状态。割理孔隙是煤化作用的结果(内生裂隙),局部也由构造力所引起(外生裂隙)。割理间距比较均一,从几毫米到几厘米,在煤中出现两种类型的割理,面割理和端割理。割理孔隙的孔径从几纳米到几十纳米,它是气水流动的主要通道。在初始状态,一般认为由100%的水充填。煤的割理孔隙度随着煤层孔隙压力的降低而变小。

煤对水的总有效孔隙度一般小于2%,但对气的有效孔隙度可高达10%,其原因是微孔隙对水的不可到达性。

??a=??0??

Cp(P-P)

煤层气以吸附、游离、溶解3种状态赋存于煤层中。煤层气的绝大部分呈吸附状态保存于煤的基岩(质)微孔的内表面上。煤层气在煤储层中的赋存状态,随着排采过程中的地层压力的改变而发生变化。

(2)煤的吸附机理

吸附是一种物理现象,吸附能力与温度、压力有关。当温度一定时,随压力的升高吸附量增大;当压力达到一定程度时,煤的吸附能力达到饱和。吸附是百分之百的可逆过程。当压力降低时,气体将解吸出来。实验室可测定煤的等温吸附线。

煤的吸附作用有三类数学模型:亨氏等温吸咐模型(Henry)、付氏等温吸附模型(Freudlich)、兰氏等温吸附模型(Langmuir)。

对柳林杨家坪煤层气实验区6口井的28个煤岩样品作等温吸附实验,结论是:93%符合兰氏模型,7%符合付氏模型,无一符合亨氏模型。压力降低到使吸附在煤层微孔隙表面上的气体开始解吸的压力称之为解吸压力。当解吸压力等于原始地层压力时,这种煤层为饱和煤层;当解吸压力小于原始地层压力时,这种煤层为欠饱和煤层。欠

(1)

饱和煤层往往在漫长的地质年代中由于地质运动造成吸附气的散失而又未得到补充。解吸压力可由含气量数据和等温吸附数据计算求得。

式中:??a为割理孔隙度;??0为初始孔隙度;P为地层压力;P0为初始地层压力;Cp为地层孔隙压缩系

????*岳晓燕,女,1957年生,工程师;1985年毕业于合肥工业大学计算机信息系;现从事计算机地质应用研究工作。地址:(450006)河南省郑州市伏牛路南段197号。电话:(0371)8611590转320。

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