煤层气井产能预测与增产技术研究

煤层气是一种非常规天然气资源,随着世界各国对环保的重视和能源需求的增大,煤层气开采迅猛发展。由于我国煤田构造复杂、形态多样,普遍具有“三低”特点,使得我国煤层气的开采存在有独特的产出规律。目前国内煤层气生产规律及确定产能的研究还不完善,本文针对这一课题,对沁水盆地煤层气产气规律、产量预测方面进行了研究,以期对我国煤层气的现场开发提供建议。 煤层气井的产能受到煤储层特征、煤层气储集特征、煤层气的运移产出过程以及井本身开采参数等一系列因素的综合影响,要想准确的对煤层气井的产能做出预测,必须对研究区块的以上各因素做出正确的判定。 煤层气在煤层中的赋存状态分为吸附态、游离态和溶解态,其中90%左右是以吸附态存在的。当储层被打开后,随着开采的进行,储层压力逐渐降低。在煤岩基质表面,当压力降低至临界解吸压力时,煤层气吸附与解吸的动态平衡被打破,大量的煤层气从煤岩基质表面解吸出来,在基质孔隙中形成较高浓度的煤层气。煤层气在浓度差的作用下将通过扩散作用运移至煤岩割理系统。随着排水采气施工的进行,煤层气将与地层水一同在割理系统中发生渗流运移至井底,进而被采出地面。 煤层气在基质孔隙中的运移符合菲克定律,在割理系统中的渗流可用达西定律来描述。根据菲克定律和达西定律建立适用于煤层气井的煤层气产出运动微分方程,运用无因次变换、拉普拉斯变换及数值反演等数学方法,针对煤层气井的产能提出计算模型。进而结合沁水盆地储层参数通过数值解法,利用计算模型对煤层气井的产能做出预测。通过理论计算与实际产气量比较可知所建数学模型较为适合煤层气井的产能预测,拟稳态与非稳态表现出相同的趋势,但非稳态计算结果更接近实际值。利用非稳态下不同井底流压下的产量预测曲线,画得煤层气井的IPR曲线,利用产量与井底流压的关系图可对煤层气井产能做出预测。 若煤储层孔裂隙系统发育较好,储层渗透率较大,当井底压力降低到临界解吸压力以下时,煤层气即可较为顺利的解吸扩散,并渗流至井底,进而能达到较为理想的开采效益。但我国煤储层及煤层气开采现状为低渗透、难以脱附、驱动力不足、构造煤发育等问题突出,这就造成了单纯靠控制井底流压来达到预期开采效益的目标难以实现。面对我国煤储层及煤层气开采现状,在实际开采过程中必须采取有效的人工增产措施,加快煤层气解吸、提高储层能量、增大储层渗透性,促使煤层气能以较高的速度产出地面,进而获得较好的经济效益。目前在国内外常见的煤层气井增产技术有：注气增产技术、压裂增产技术、振动技术、电磁加热增产技术、生物酶技术、表面活性剂增产技术、酸化增产技术等。