煤层气水平井排采控制研究

地面工程的制约与采收面积的需求,使水平井成为煤层气的主要开采方式和开发的发展趋势。然而,水平井在开采试验中产量低、衰减快,除了煤层气储层低含气饱和度、低储层压力、低渗透率等客观条件制约外,排采强度的不合理是影响煤层气产量的一个决定性因素。煤层气储层渗透率在排采过程处于动态变化,排采强度也需作相应的调整和优化。目前对煤层气水平井排采流体的动态变化特征仍认识不清,排采强度调整不当,导致产量不稳定、产能低。因此,通过研究煤层气水平井的渗流特征,制定合理的排采强度,为水平井的排采制度优化提供参考和依据,对于提高煤层气水平井,指导我国煤层气开采具有重要意义。 本文通过对煤层气储层特征及产出机理进行分析研究,从煤层气的产出机理与井中流体相态变化的三个阶段,分析不同排采阶段煤层气、水的渗流特征,推导了煤层气水平井排采二维势稳态分布,证实了其等势面为一簇以水平井两端点为焦点的椭圆面。建立了水平井不同排采阶段煤层气储层中水、气-水动态变化模型,采用模型化的方法分析不同阶段排水量对煤层气井产能的影响,同时,建立了饱和水单相流、非饱和单相流和气-水两相流阶段的排采强度模型。实例分析LL-01PW水平井不同排采阶段的排采特征,给出了不同排采阶段最优化排采强度。 研究结果认为总产水量和日产水量是地层供水能力和排采强度的综合反映,井底压力变化则是煤层气井排采的一个关键数据,是排采强度直接作用的结果,初步建立并验证了水平井不同排采阶段排采强度模型。提出了煤层气水平井开采中,需根据研究区煤层气储层特征,建立开采区的排采强度模型,通过模型分析不同排采阶段压力传递规律和井底压力变化特征,调整排采强度,控制井底压力的变化,增加采收面积,提高煤层气水平井的产能。