煤層氣勘探與開發(fā)利用技術(shù)-第五章課件

煤層氣勘探與開發(fā)利用技術(shù)亞美大陸煤層氣有限公司張留子郵：zhangwei8365@163.com公共信箱：jcmeicengqi2011@163.com密碼：555888煤層氣勘探與開發(fā)利用技術(shù)亞美大陸煤層氣有限公司1第五章煤層氣的產(chǎn)出過程問題：1、2、煤層氣與天然氣排采不同，煤層排采具有一個排采高峰期，因為煤層氣是以吸附狀態(tài)賦存。由此導(dǎo)致煤層氣產(chǎn)出過程及其秒速模型的種種特征。第五章煤層氣的產(chǎn)出過程問題：2第一節(jié)煤層氣產(chǎn)出基本理論1、煤層氣的查處有三個過程，即解吸、擴散與滲流。一般是解吸作用符合朗繆爾原理，擴散作用可用菲克原理，滲流作用可用符合達(dá)西原理。2、今年來發(fā)現(xiàn)許多情況下煤層氣解吸、擴散與滲流與傳統(tǒng)模式不同。3、地下水的采出使煤層壓力降低到一定程度時，煤中被吸附的氣體開始從微孔隙表面分離，即解吸。解吸與吸附是互逆的。第一節(jié)煤層氣產(chǎn)出基本理論1、煤層氣的查處有三個過程，即解34、解析氣濃度在解吸面附近較高，在裂隙空間中較低，因此煤層氣會在濃度梯度的驅(qū)動下，通過孔隙—裂隙系統(tǒng)向裂隙空間擴散。在煤層中有三種擴散機理：以分子之間相互作用為主的體積擴散，以分子—表面相互作用為主的Knudsen擴散，基質(zhì)表面的吸附氣層表面擴散。5、Fick第一定律和第二定律見135頁。4、解析氣濃度在解吸面附近較高，在裂隙空間中較低，因此煤層氣46、煤層氣產(chǎn)出相繼經(jīng)歷了三個階段圖5-2第一階段，水的單向流；第二階段，非飽和單向流；第三階段，氣—水兩相流；二、煤層氣開采過程（見137頁）1、煤層氣井排水階段煤層氣的排水階段主要取決于臨解比（臨界解吸壓力與儲層壓力之比）。2、排水時間對煤層氣具有重要指導(dǎo)作用，可用氣比方法確定。達(dá)西定律如138頁。6、煤層氣產(chǎn)出相繼經(jīng)歷了三個階段圖5-252、煤層氣井產(chǎn)氣階段詳見139頁。2、煤層氣井產(chǎn)氣階段6第二節(jié)煤及煤儲層氣—水相對滲透率相對滲透率是多相介質(zhì)滲流研究的一個重要特征，是煤層氣開發(fā)過程中重要的關(guān)系曲線，影響到煤層氣井的排采速度和產(chǎn)能。一、相對滲透率相對滲透率是有效滲透率與絕對滲透率的比值。煤儲層相對滲透率采用單相有效滲透率同氣相（甲烷或氮氣）克氏或絕對滲透率之比值。公式見141頁。第二節(jié)煤及煤儲層氣—水相對滲透率相對滲透率是多相介質(zhì)滲流7二、測試方法目前，相對滲透率還無可靠的理論計算方法，主要依靠實驗室測定。1、穩(wěn)態(tài)法采用穩(wěn)態(tài)法測定煤的相對滲透率時，一般采用恒速法，即氣和水按一定流量同事流過樣品，知道樣品兩端的壓差達(dá)到平衡(穩(wěn)定值)。此時，采用X射線掃描法測定樣品的含水飽和度，根據(jù)穩(wěn)定壓力和注入流量，按照達(dá)西凌律分別求出氣和水的有效滲透率，進(jìn)而得到相對滲透率。二、測試方法82、非穩(wěn)態(tài)法非穩(wěn)態(tài)法過程中從未達(dá)到氣—水飽和度平衡，原因是先將煤樣用水飽和，然后采用氣體對水進(jìn)行置換。根據(jù)壓差和流量數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)模型求得煤樣的相對滲透率，該模型是樣品出口端水飽和度的函數(shù)。P.Purietal提出，使用X射線掃描技術(shù)來測定束縛水的飽和度，主要步驟見142頁。2、非穩(wěn)態(tài)法9三、我國部分煤樣的相對滲透率實驗結(jié)果表明沁水盆地及其外圍煤樣相對水相滲透率介于如表5-1.沁水盆地單相水流和氣、水雙相滲流區(qū)均較窄，見圖5-7.三、我國部分煤樣的相對滲透率10第三節(jié)煤層氣產(chǎn)出過程中壓降傳播與滲透率變化有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)及煤基質(zhì)收縮正效應(yīng)解釋見145頁。一、煤儲層壓力傳播特性在原始地層條件下，儲層內(nèi)壓力分布處于平衡狀態(tài)。在開采條件下，疏排降壓引起儲層壓力降低與傳播見圖5-8.任一距離處任一時刻儲層壓力的傳播與分布見146頁。第三節(jié)煤層氣產(chǎn)出過程中壓降傳播與滲透率變化有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)11二、煤儲層滲透率排采誘導(dǎo)變化效應(yīng)1、有效應(yīng)力負(fù)效應(yīng)見147頁2、煤基質(zhì)收縮正效應(yīng)煤體在吸附時可引起自身膨脹，在解吸氣體時則導(dǎo)致自身收縮。稱為煤基塊彈性自調(diào)節(jié)作用。煤層氣開發(fā)過程中，煤層氣發(fā)生解吸，煤基質(zhì)收縮，收縮量通過吸附膨脹實驗計算。公式見147—148.兩者之比較見149頁。二、煤儲層滲透率排采誘導(dǎo)變化效應(yīng)12第四節(jié)煤層井產(chǎn)能數(shù)值模擬數(shù)值模擬以動力學(xué)模型為基礎(chǔ)，是預(yù)測煤層氣井產(chǎn)能的唯一收單。通過對產(chǎn)能的科學(xué)預(yù)測，為煤層氣探明儲量的獲取及開發(fā)經(jīng)濟評價提供可靠依據(jù)。一、數(shù)值模擬技術(shù)的進(jìn)展與用途煤層氣井產(chǎn)能數(shù)值模擬(煤儲層數(shù)值模擬)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，見149—150頁。煤層氣數(shù)值模擬技術(shù)的主要用途包括:150頁第四節(jié)煤層井產(chǎn)能數(shù)值模擬數(shù)值模擬以動力學(xué)模型為基礎(chǔ)，是預(yù)13二、數(shù)值