煤層氣勘探與開(kāi)發(fā)利用技術(shù)-第五章課件

煤層氣勘探與開(kāi)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(kāi)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(guò)程問(wèn)題：1、2、煤層氣與天然氣排采不同，煤層排采具有一個(gè)排采高峰期，因?yàn)槊簩託馐且晕綘顟B(tài)賦存。由此導(dǎo)致煤層氣產(chǎn)出過(guò)程及其秒速模型的種種特征。第五章煤層氣的產(chǎn)出過(guò)程問(wèn)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(gè)過(guò)程，即解吸、擴(kuò)散與滲流。一般是解吸作用符合朗繆爾原理，擴(kuò)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(lái)發(fā)現(xiàn)許多情況下煤層氣解吸、擴(kuò)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(shí)，煤中被吸附的氣體開(kāi)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(gè)過(guò)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(huì)在濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)孔隙—裂隙系統(tǒng)向裂隙空間擴(kuò)散。在煤層中有三種擴(kuò)散機(jī)理：以分子之間相互作用為主的體積擴(kuò)散，以分子—表面相互作用為主的Knudsen擴(kuò)散，基質(zhì)表面的吸附氣層表面擴(kuò)散。5、Fick第一定律和第二定律見(jiàn)135頁(yè)。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(gè)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(kāi)采過(guò)程（見(jiàn)137頁(yè)）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(chǔ)層壓力之比）。2、排水時(shí)間對(duì)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(yè)。6、煤層氣產(chǎn)出相繼經(jīng)歷了三個(gè)階段圖5-252、煤層氣井產(chǎn)氣階段詳見(jiàn)139頁(yè)。2、煤層氣井產(chǎn)氣階段6第二節(jié)煤及煤儲(chǔ)層氣—水相對(duì)滲透率相對(duì)滲透率是多相介質(zhì)滲流研究的一個(gè)重要特征，是煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)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(duì)滲透率相對(duì)滲透率是有效滲透率與絕對(duì)滲透率的比值。煤儲(chǔ)層相對(duì)滲透率采用單相有效滲透率同氣相（甲烷或氮?dú)猓┛耸匣蚪^對(duì)滲透率之比值。公式見(jiàn)141頁(yè)。第二節(jié)煤及煤儲(chǔ)層氣—水相對(duì)滲透率相對(duì)滲透率是多相介質(zhì)滲流7二、測(cè)試方法目前，相對(duì)滲透率還無(wú)可靠的理論計(jì)算方法，主要依靠實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。1、穩(wěn)態(tài)法采用穩(wěn)態(tài)法測(cè)定煤的相對(duì)滲透率時(shí)，一般采用恒速法，即氣和水按一定流量同事流過(guò)樣品，知道樣品兩端的壓差達(dá)到平衡(穩(wěn)定值)。此時(shí)，采用X射線掃描法測(cè)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(duì)滲透率。二、測(cè)試方法82、非穩(wěn)態(tài)法非穩(wěn)態(tài)法過(guò)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(duì)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(duì)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(lái)測(cè)定束縛水的飽和度，主要步驟見(jiàn)142頁(yè)。2、非穩(wěn)態(tài)法9三、我國(guó)部分煤樣的相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明沁水盆地及其外圍煤樣相對(duì)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(jiàn)圖5-7.三、我國(guó)部分煤樣的相對(duì)滲透率10第三節(jié)煤層氣產(chǎn)出過(guò)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(jiàn)145頁(yè)。一、煤儲(chǔ)層壓力傳播特性在原始地層條件下，儲(chǔ)層內(nèi)壓力分布處于平衡狀態(tài)。在開(kāi)采條件下，疏排降壓引起儲(chǔ)層壓力降低與傳播見(jiàn)圖5-8.任一距離處任一時(shí)刻儲(chǔ)層壓力的傳播與分布見(jiàn)146頁(yè)。第三節(jié)煤層氣產(chǎn)出過(guò)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(chǔ)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(jiàn)147頁(yè)2、煤基質(zhì)收縮正效應(yīng)煤體在吸附時(shí)可引起自身膨脹，在解吸氣體時(shí)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(kāi)發(fā)過(guò)程中，煤層氣發(fā)生解吸，煤基質(zhì)收縮，收縮量通過(guò)吸附膨脹實(shí)驗(yàn)計(jì)算。公式見(jiàn)147—148.兩者之比較見(jiàn)149頁(yè)。二、煤儲(chǔ)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(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，是預(yù)測(cè)煤層氣井產(chǎn)能的唯一收單。通過(guò)對(duì)產(chǎn)能的科學(xué)預(yù)測(cè)，為煤層氣探明儲(chǔ)量的獲取及開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)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(chǔ)層數(shù)值模擬)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，見(jiàn)149—150頁(yè)。煤層氣數(shù)值模擬技術(shù)的主要用途包括:150頁(yè)第四節(jié)煤層井產(chǎn)能數(shù)值模擬數(shù)值模擬以動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，是預(yù)13二、數(shù)值