煤层气井数值模拟研究.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . 9/ 9 文章编号 A B A “ C D E F B C B D 煤层气井数值模拟研究 骆祖江AG杨锡禄G赵俊峰G王晓梅 EA ’河海大学 土木工程学院G江苏 南京 A D H ’煤炭科学研究总院 西安分院G陕西 西安I A * D F 摘要采用J / . ; K, 3 -等温吸附定律G L 3 M第一定律和达西渗流理论建立起了描述煤层气从煤基 质解吸经扩散进入裂隙G由裂隙运移至生产井筒产出的全过程数学模型G讨论了模型的全隐式联 立求解方法G并将其应用于沁水盆地煤层气井的开采潜能预测G效果良好’ 关键词煤层气井H数值模拟H全隐式求解 中图分类号NC A O ’ A A文献标识码P 近年来G我国开展了一系列煤层气勘探Q开发 试验工作G相继施工了一批煤层气勘探开发试验 井G在获得了一系列煤层气储层工程参数及有关煤 层气井排采资料的同时G也给煤层气储层工程师们 提出了更新Q更高的要求G即正确评价预测煤层气 井未来的开采潜能’煤层气从煤储层流入生产井筒 需经历解吸Q扩散Q渗流等过程G其中在煤储层裂隙 系统中的渗流又是一个复杂的气水二相渗流过程G 常规的单相渗流和石油天然气二相渗流数值模型 均难以描述煤层气这一复杂的运移产出过程’因 此G要正确评价Q预测煤层气井未来的开采潜能G必 须根据煤层气自身的运移产出特征G利用数学语言 的刻划能力G建立其运移产出的数学模型G通过数 值模拟加以实现’目前G国际上只有美国根据本国 的地质条件特征G提出了一系列理论与方法G但还 处在不断完善之中G国内尚处在探索阶段G本文涉 及的三维数值模拟在国内属首次提出’ R 煤层气运移Q产出地质物理模型 煤储层为一典型的双重介质G非均质各相异 性G煤基质中发育有丰富的微孔隙G煤中的内生裂 隙和外生裂隙形成了流体在煤储层中发生运移的 网络通道’ 煤层气在压力作用下以物理吸附的形式吸附 在煤基质的内表面上G煤储层中压力的降低是导致 煤层气解吸Q运移的直接原因G它使煤层气分子从 煤基质的内表面解吸G进而由基质向裂隙扩散G然 后在裂隙中运移’ 煤层气由基质进入生产井筒需经历个过程 A F在抽水降压作用下G在井周围形成一个压 力降落漏斗G在降落漏斗范围内G当压力低于临界 解吸压力时G煤层气在煤基质内表面解吸H F在浓度差的作用下G煤层气由基质向裂隙 扩散H F在流体势的作用下G煤层气和水一起以各 自独立的相态混相流动G通过裂隙系统流向生产井 筒G见图A ’ 图A煤层气产出地质模型示意图 L 3 ; ’ A S 6 3 / K, 3 -等温吸附定理来 描述G即 X E Y;FZ [JY; YJ\Y; GE A F 式中 [ J为J / . ; K, 3 -体积G K ] KH Y J为J / . ; K, 3 - 收稿日期A “ “ “ O C 基金项目煤炭科学基金资助项目E “ *地 O A D F 作者简介骆祖江E A “ C * B F G男G江苏省吴江县人G河海大学高级工程师G工学博士G从事水文地质Q煤层气地质研究’ 万方数据 压力 “ * 8为扩散系数 ,. 9为形状系数 , . 0 S5 K L R 5 L 4 5 Y 0 “P Z 5 [ 6 5 7 89 B C 9 5 7 3 7 32 3 4 3 5 6 7 8V 4 A A Z 5 8 5 Z \ / X X ] , C 8 5 _ ‘ a b c d e b I A 8 3D 5 4 4 9 B A 8 3G 5 L 6 Z 4 5 E 4 9 6 f A 9 4 9 A 8 3 6 A 8 3 9 6 3 A 8 3g 7 h Z 4 B 6 4 A 5 i5 EA 8 31 5 6 7 W 5 iA 8 35 4 8 3 EA 8 35 A 8 3 5 A 7 5 9 E 3 E 3 4 7 6 D LA 8 3i8 9 3f 6 9 7 3 4 4 i8 7 87 9 5 D 3 E 3 A 8 5 3E 3 4 9 6 D 4B 6 9 7 9 5 5 A 6 \ 9 T 3 4 A 9B 6 5 7 A L 6 5 A 3 4A 9f 6 9 E 9 i3 E 4 7 7 A 4 9 9 3 A 8 9 E9 B A 8 3 9 E 3 5 E5 f f 3 E A A 9A 8 3 f 6 3 E 7 A 9 9 B f 6 9 E 9 f 9 A 3 . A 5 A W9 B 7 9 5 D 3 E3 A 8 5 3i3 j 4 8 D 5 4 “ kl mn o c p a 7 9 5 D 3 E3 A 8 5 3i3 Y 7 5 4 9 YB f 7 A 4 9 9 X 第期骆祖江等煤层气井数值模拟研究 万方数据