[發明專利]一種欠飽和儲層煤層氣井生產邊界定量預測的計算方法

在審

• 申請號: 202210227918.4
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114676652A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 閆欣璐;張寒;孟艷軍;閆濤滔;劉彥飛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06Q10/04;G06Q50/02;E21B41/00;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

本發明公開了一種欠飽和儲層煤層氣井生產邊界定量預測的計算方法，具體包括以下步驟：(1)設定計算方法的假設條件；(2)建立欠飽和儲層煤層氣井生產邊界定量預測模型；(3)編寫模型的計算流程，代入實際地質及生產數據分別計算排水半徑和解吸半徑；(4)刻畫氣相和水相半徑的動態變化，厘定生產邊界的位置。本發明通過引入煤層氣儲層動態孔隙度、含水飽和度模型，建立了預測模型，完成計算方法；通過計算方法，刻畫排水半徑和解吸半徑動態曲線，最終預測煤層氣井生產邊界；基于該計算方法進行壓力傳播的敏感性分析，厘定儲層動態孔隙度、動態含水飽和度對生產邊界預測的影響，驗證該計算方法的先進性和實用性。

技術領域

本發明屬于煤層氣開發利用技術領域，具體涉及一種欠飽和儲層煤層氣井生產邊界定量預測的計算方法。

背景技術

由于煤層氣獨特的富集機理和壓力衰竭的開發方式，壓降漏斗傳播精細描述一直是煤層氣開發的核心問題。壓降漏斗在傳播過程中要經歷不同的滲流階段，具體可以分為不穩態流階段、穩態流階段和擬穩態流階段。滲流階段的劃分主要取決于外邊界條件，即煤層氣井的生產邊界。依據生產現場的實際情況，生產邊界可以分為井間壓力干擾邊界和傷害邊界：對于低滲欠飽和煤儲層，通常采用井網開發模式，即在一定區域內進行井組布井開發，實現多井間的壓力協同下降，因此對應的生產邊界為兩井之間壓降漏斗共同波及的區域，即井間壓力干擾邊界；對于生產過程中受到不合理因素影響的煤層氣井，如不合理的工程施工、排采制度等，壓降漏斗無法波及到遠井區域而只能在井筒附近一定區域內降壓，因此該區域對應的生產邊界為傷害邊界。

當前對生產邊界的研究仍然具有一定的局限性：對于井間壓力干擾邊界，生產現場普遍存在一種誤區，即認為兩口鄰井具有相同的壓降漏斗傳播形態，從而簡單估計井間壓力干擾邊界為井間距的一半，但實際壓降漏斗受地質、工程和排采等多因素的影響，不同煤層氣井的壓力傳播具有特殊性，因此對生產邊界不切實際的簡單估計會對壓降漏斗傳播造成很大的誤差；對于傷害邊界，當前主要利用試井、數值模擬等手段進行預測儲層堵塞位置，而這些手段存在測量范圍較小、受人為因素影響較強的缺點，都無法獲得較為準確的結果，此外生產現場在解決儲層傷害問題時常采用一般性的解堵措施而無法實現針對性的方案設計，很容易對儲層造成二次傷害；此外，當前已有的數學模型進行邊界預測時缺乏考慮動態孔隙度、含水飽和度等因素的影響，使預測結果存在較明顯偏差。

綜上所述，當前仍缺乏一種考慮儲層動態特征的煤層氣井生產邊界精確預測的計算方法，是煤層氣高效開發的一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供了一種完全定量化的煤層氣井生產邊界預測的計算方法。本方法從壓力狀態方程和物質平衡方程出發，結合煤儲層孔隙度、含水飽和度的動態變化，考慮水力壓裂對壓力傳播的影響，建立煤層氣井生產邊界定量預測模型，并通過編寫計算流程實現數據的精細化計算，最終完成實際生產現場應用。

為達到上述目的，本發明提出的一種欠飽和儲層煤層氣井生產邊界定量預測的計算方法包括以下步驟：

(1)計算方法的構建基于以下基礎假設條件：地層流體為氣/水兩相，氣體為理想氣體，水為微可壓縮流體，流體在地層中的瞬時流動視為一系列穩態流動的集合；儲層孔隙度和含水飽和度在煤層氣開發過程中發生動態變化；

(2)基于吸附氣的等溫吸附解吸方程和游離氣在孔隙中的動態變化推導煤中氣相物質平衡方程，考慮地層壓縮性以及動態含水飽和度推導水相物質平衡方程，采用保角變換方式建立水力壓裂裂縫控制的氣/水壓力狀態方程，將氣/水相的物質平衡方程和壓力狀態方程相結合，建立欠飽和儲層煤層氣井壓降漏斗傳播預測模型，該模型內邊界為實際井底流壓，外邊界為瞬時穩態流的定壓邊界和封閉邊界，其中排水區的外邊界壓力為儲層初始壓力，解吸區的外邊界壓力為臨界解吸壓力；