煤层气勘探与开发利用技术-第五章

煤层气勘探与开发利用技术亚美大陆煤层气有限公司张留伟13935643216电子邮：[e-mail]公共信箱：[e-mail]密码：555888第五章煤层气的产出过程•问题：•1、•2、•煤层气与天然气排采不同，煤层排采具有一个排采高峰期，因为煤层气是以吸附状态赋存。由此导致煤层气产出过程及其秒速模型的种种特征。第一节煤层气产出基本理论•1、煤层气的查处有三个过程，即解吸、扩散与渗流。一般是解吸作用符合朗缪尔原理，扩散作用可用菲克原理，渗流作用可用符合达西原理。•2、今年来发现许多情况下煤层气解吸、扩散与渗流与传统模式不同。•3、地下水的采出使煤层压力降低到一定程度时，煤中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离，即解吸。解吸与吸附是互逆的。•4、解析气浓度在解吸面附近较高，在裂隙空间中较低，因此煤层气会在浓度梯度的驱动下，通过孔隙—裂隙系统向裂隙空间扩散。在煤层中有三种扩散机理：以分子之间相互作用为主的体积扩散，以分子—表面相互作用为主的Knudsen扩散，基质表面的吸附气层表面扩散。•5、Fick第一定律和第二定律见135页。•6、煤层气产出相继经历了三个阶段图5-2•第一阶段，水的单向流；•第二阶段，非饱和单向流；•第三阶段，气—水两相流；•二、煤层气开采过程（见137页）•1、煤层气井排水阶段•煤层气的排水阶段主要取决于临解比（临界解吸压力与储层压力之比）。•2、排水时间对煤层气具有重要指导作用，可用气比方法确定。达西定律如138页。•2、煤层气井产气阶段•详见139页。第二节煤及煤储层气—水相对渗透率•相对渗透率是多相介质渗流研究的一个重要特征，是煤层气开发过程中重要的关系曲线，影响到煤层气井的排采速度和产能。•一、相对渗透率•相对渗透率是有效渗透率与绝对渗透率的比值。煤储层相对渗透率采用单相有效渗透率同气相（甲烷或氮气）克氏或绝对渗透率之比值。公式见141页。•二、测试方法•目前，相对渗透率还无可靠的理论计算方法，主要依靠实验室测定。•1、稳态法•采用稳态法测定煤的相对渗透率时，一般采用恒速法，即气和水按一定流量同事流过样品，知道样品两端的压差达到平衡(稳定值)。此时，采用X射线扫描法测定样品的含水饱和度，根据稳定压力和注入流量，按照达西凌律分别求出气和水的有效渗透率，进而得到相对渗透率。•2、非稳态法•非稳态法过程中从未达到气—水饱和度平衡，原因是先将煤样用水饱和，然后采用气体对水进行置换。根据压差和流量数据，采用数学模型求得煤样的相对渗透率，该模型是样品出口端水饱和度的函数。•P.Purietal提出，使用X射线扫描技术来测定束缚水的饱和度，主要步骤见142页。•三、我国部分煤样的相对渗透率•实验结果表明沁水盆地及其外围煤样相对水相渗透率介于如表5-1.•沁水盆地单相水流和气、水双相渗流区均较窄，见图5-7.第三节煤层气产出过程中压降传播与渗透率变化•有效应力负效应及煤基质收缩正效应解释见145页。•一、煤储层压力传播特性•在原始地层条件下，储层内压力分布处于平衡状态。在开采条件下，疏排降压引起储层压力降低与传播见图5-8.•任一距离处任一时刻储层压力的传播与分布见146页。•二、煤储层渗透率排采诱导变化效应•1、有效应力负效应•见147页•2、煤基质收缩正效应•煤体在吸附时可引起自身膨胀，在解吸气体时则导致自身收缩。称为煤基块弹性自调节作用。煤层气开发过程中，煤层气发生解吸，煤基质收缩，收缩量通过吸附膨胀实验计算。公式见147—148.•两者之比较见149页。第四节煤层井产能数值模拟•数值模拟以动力学模型为基础，是预测煤层气井产能的唯一收单。通过对产能的科学预测，为煤层气探明储量的获取及开发经济评价提供可靠依据。•一、数值模拟技术的进展与用途•煤层气井产能数值模拟(煤储层数值模拟)技术的发展经历了三个阶段，见149—150页。•煤层气数值模拟技术的主要用途包括:150页•二、数值模拟步骤与方法•1、参数准备•2、建立地质模型•3、产能预测•三、煤层气井产能影响因素•1、煤层气含气性对产能的影响•2、煤层物性对产能的影响•3、流体动力条件对差能的影响