煤層气井水气产量和煤层压降计算的理论探讨吴仕贵.docVIP

煤层气井水气产量和煤层压降计算的理论探讨 吴仕贵1 胡爱梅1 李晓明1 1中联煤层气国家工程研究中心 100095，中国 摘要: 随着近年来我国煤层气开发的快速发展，煤层气排采技术也越来越显示出它是重要性。煤层气排采的基本理论是由美国建立起来的“解吸—扩散—渗流，排水—降压—采气”理论，但该理论还是一个定性的指导理论。煤层气排采过程目前还没有简单成熟的理论分析公式。本文通过应用多孔介质弹性不稳定渗流理论推导出煤层气井在压裂和不压裂两种情况况下的水产量计算公式，根据物质平衡原理和朗谬尔（Langmuir）等温吸附和解吸公式推导出压裂和不压裂两种情况下直井的气产量计算公式，同时给出了煤层中不同位置不同时刻的压降计算公式，为理论分析煤层气井的生产动态作出了初步尝试。 关键词: 煤层气；不稳定渗流；径向流；线性流；水产量计算；气产量计算；压降计算 The Theoretical Calculation Study of Flow Rate and Pressure Drop in Coalbed for a CBM Well WU Shigui1 HU Aimei1 LI Xiaoming1 (1. China United Coalbed Methane National Engineering Research Center, China ) Abstract: The coalbed methane(CBM) production technology has become increasingly important in China with the CBM rapid development in recent years. The basic theory of CBM production was established by the United States, that is “Desorption-Diffusion-Flowing, Dewaterring- Pressure Lowering-Production”, but the theory is still a qualitative guidance. Good practical analysis correlations are not more in CBM production. In this paper the calculation correlations of water rate, gas rate and coalbed pressure in a fractured CBM vertical well are given by application of elastic porous media flow theroy, it makes a preliminary attempt of CBM producing theoretical analysis. Key words: CBM; unsteady flow; radial flow; linear flow; water rate calculation; gas rate calculation; pressure drop calculation 1 前言 煤层气开发近几年在我国取得了较快发展，中石油、中石化、中联煤等国有大型能源企业、地方煤炭企业及许多其它国内外公司都投巨资参与煤层气勘探开发工作。开发煤层气不仅增加了一种新的清洁能源，同时也能有效降低煤矿的瓦斯安全事故、减少温室气体甲烷向大气中的排放，具有明显的经济效益和社会效益。 煤层气开发起始于美国，到20世纪80年代美国煤层气开发进入快速发展时期，年产量从1983年的1.7亿方年产量迅速发展到2005年的490亿方年产量，占美国气体产量的8％～10％。经过20多年的发展，美国已形成煤层气勘探开发技术系列，在排采技术方面构建了煤层气“解吸—扩散—渗流，排水—降压—采气”的煤层气开发理论，在割理发育、水饱和度低、中煤级煤储层的煤层气开发中取得了巨大成功。与美国相比，中国的煤层由于地质年代早，经历过多次地质构造运动，煤层普遍存在孔隙度低、渗透率低、含气饱和度低即所谓的“三低”现象，大部分煤层气井必须经过压裂改造才能得到经济的工业产量，因此，在我国压裂工艺是煤层气井进行排采必须首先采取的工艺。 尽管美国的煤层气排采理论已被国内外煤层气排采实践所证实，但这种理论仍是一种定性的指导理论，对煤层气井进行产水、产气分析计算的理论方法由于各种原因到目前还没有一种成熟的分析计算方法。本文通过应用弹性不稳定渗流理论给出计算煤层气井直井在不压裂和压裂两种情况下的水产量计算方法和煤层内部压