大倾角煤层中煤层气井压降传播规律

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2024.03.007

辽宁石油化工大学学报 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (3): 45-53.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2024.03.007

大倾角煤层中煤层气井压降传播规律

王小东¹(), 石军太²^,³(), 王田多奕²^,³, 郝鹏灵⁴, 吴嘉仪⁵, 黄红星⁶

^1.中联煤层气(山西)有限责任公司，山西太原 030000
^2.中国石油大学（北京）油气资源与探测全国重点实验室，北京 102249
^3.中国石油大学（北京）煤层气研究中心，北京 102249
^4.中海油服油生事业部研究院，天津 300450
^5.中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120
^6.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司，北京 100095

收稿日期:2024-04-02 修回日期:2024-04-26 出版日期:2024-06-25 发布日期:2024-06-17
通讯作者: 石军太
作者简介:王小东（1988-），男，硕士，工程师，从事煤层气开发生产方面的研究；E-mail：wangxd44@cnooc.com.cn。
基金资助:
中国海洋石油有限公司“十四五”重大科技项目《陆上非常规天然气勘探开发关键技术》子课题《煤层气井排水采气工艺技术研究》(KJGG2022-1003)

Pressure Drop Propagation Law of Coal-Bed Methane Well in Steep Seam

Xiaodong WANG¹(), Juntai SHI²^,³(), Tianduoyi WANG²^,³, Pengling HAO⁴, Jiayi WU⁵, Hongxing HUANG⁶

^1.China United Coalbed Methane （Shanxi） Co. Ltd. ，Taiyuan Shanxi 030000，China
^2.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing 102249，China
^3.Coalbed Methane Research Center，China University of Petroleum，Beijing 102249，China
^4.Research Institute of Production Optimization of COSL，Tianjin 300450，China
^5.Institute of Exploration and Development，SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company，Shanghai 200120，China
^6.China United Coalbed Methane National Engineering Research Center Co. Ltd. ，Beijing 100095，China

Received:2024-04-02 Revised:2024-04-26 Published:2024-06-25 Online:2024-06-17
Contact: Juntai SHI

摘要/Abstract

摘要：

新疆局部地区煤层倾角可达50°，与水平煤层不同，大倾角煤层中流体受重力影响较大，且煤层气井压力传播规律具有特殊性，最佳排采井位有待优化。考虑地层水重力效应，建立了大倾角煤层单相排水阶段的压力传播模型，并验证了模型的正确性；计算了倾斜煤层中裂缝井在稳定渗流状态下的产水量，并优化了最佳排采井位；采用数值模拟方法，分别研究了单井和井组在非均质有界倾斜储层中的压力传播规律。结果表明，在倾角为45°的大倾角煤层中，排采井与上边界和下边界的距离之比为3∶1的位置为最佳排采井位；在定压排采模式下，下倾方向和上倾方向的压力下降幅度差别不大；在恒速降压排采模式下，上倾方向的压力下降幅度远远大于下倾方向的压力下降幅度。

关键词: 煤层气, 大倾角煤层, 压力传播, 重力效应, 井位优化, 排采模式

Abstract:

In some areas of Xinjiang, the dip angle of coal seams can reach 50 °. Unlike horizontal coal seams, fluids in high dip coal seams are severely affected by gravity, and the pressure propagation law of coalbed methane wells has special characteristics. The optimal drainage and extraction well position needs to be optimized. This article considers the gravity effect of formation water and establishes a pressure propagation model for single-phase drainage in steep coal seam, and verifies the correctness of the model.Then, the water production of fractured wells in the inclined reservoir is calculated under stable seepage conditions, and the optimal drainage well position is optimized. Finally, numerical simulation methods are used to study the pressure propagation laws of single wells and well groups in heterogeneous bounded inclined reservoirs. The results show that in a high dip coal seam with an inclination angle of 45 °, the position where the distance ratio between the drainage well and the upper and lower boundaries is 3 $∶$ 1 is the optimal drainage well position; under the constant pressure drainage mode, there is not much difference in the pressure drop amplitude between the downward and upward tilt directions. In the constant speed depressurization and extraction mode, the pressure drop amplitude in the upward tilt direction is much greater than that in the downward tilt direction.

Key words: Coalbed methane, Steep seam, Pressure propagation, Gravity effect, Well location optimization, Drainage mode

中图分类号:

TE377

王小东, 石军太, 王田多奕, 郝鹏灵, 吴嘉仪, 黄红星. 大倾角煤层中煤层气井压降传播规律[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2024, 44(3): 45-53.

Xiaodong WANG, Juntai SHI, Tianduoyi WANG, Pengling HAO, Jiayi WU, Hongxing HUANG. Pressure Drop Propagation Law of Coal-Bed Methane Well in Steep Seam[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2024, 44(3): 45-53.

图/表 14

图1 大倾角煤储层排水物理模型注：pwf为井底流压，MPa；pe为边界点压力，MPa；G为垂向上静压梯度，MPa/m；Gwf为垂向上流压梯度，MPa/m；L为储层倾斜长度，m；h为储层垂直厚度，m。

Fig.1 Physical model of water drainage from steep coal seam

图2 储层内的等压线及流线分布图（α=Gwf=G=0）注：带箭头的蓝线为流线，不带箭头的红线为等压线，下同。

Fig.2 Distribution map of isobaric line and streamline in reservoir（α=Gwf=G=0）

图3 储层内的等压线及流线分布图（α=0，Gwf=G=0.010 MPa/m）

Fig.3 Distribution map of isobaric line and streamline in reservoir（α=0，Gwf=G=0.010 MPa/m）

图4 α、L不同时储层内的等压线及流线分布图

Fig.4 Distribution map of isobaric line and streamline in reservoir at different α、L

图5 生产井与上倾边界距离不同时的产水量

Fig.5 Water production rate under different distances between production well and upward boundary

图6 大倾角储层单井数值模型

Fig.6 Numerical model of steep coal formation for a single well

表1 非均质有界倾斜煤储层物性参数

Table 1 Physical parameters of heterogeneous and bounded inclined coal reservoir

参数	数值	参数	数值
储层中部深度/m	937	储层厚度/m	27
孔隙度/%	5	储层温度/℃	30
地层水黏度/(mPa·s)	1.0	储层中部含气量/(m³ $⋅$ t^-1)	15
煤岩密度/(kg $⋅$ m^-3)	1 400	孔隙压缩系数 $×$ 10⁴/MPa^-1	2.0
Langmuir压力/MPa	2.4	Langmuir体积/ (m³ $⋅$ t^-1)	30
储层中部压力/MPa	9.3	储层中部渗透率/mD	0.65

表1 非均质有界倾斜煤储层物性参数

Table 1 Physical parameters of heterogeneous and bounded inclined coal reservoir

参数	数值	参数	数值
储层中部深度/m	937	储层厚度/m	27
孔隙度/%	5	储层温度/℃	30
地层水黏度/(mPa·s)	1.0	储层中部含气量/(m³ $⋅$ t^-1)	15
煤岩密度/(kg $⋅$ m^-3)	1 400	孔隙压缩系数 $×$ 10⁴/MPa^-1	2.0
Langmuir压力/MPa	2.4	Langmuir体积/ (m³ $⋅$ t^-1)	30
储层中部压力/MPa	9.3	储层中部渗透率/mD	0.65

图7 大倾角煤储层单井定压排采储层压力分布图（5.0 MPa）

Fig.7 Pressure distribution map of single well in steep coal formation produced with fixed pressure (5.0 MPa)

图8 定压排采模式的压力传播规律

Fig.8 The pressure propagation law of the constant pressure drainage model

图9 降压排采模式的压力传播规律

Fig.9 The pressure propagation law of pressure relief drainage model

图10 大倾角煤储层气井组布置示意图

Fig.10 Schematic diagram of the layout of coalbed methane well groups in steep coal formation

图11 大倾角煤储层井组定压排采储层压力分布

Fig.11 Pressure distribution map of well groups in steep coal formation produced with fixed pressure

图12 大倾角储层煤储层气井组在定压排采模式下的压力传播规律Fig.12　Pressure propagation law of CBM well group in high dip reservoir under constant pressure drainage model

图13 大倾角储层煤储层气井组在定速降压排采模式下的压力传播规律

Fig.13 Pressure propagation law of CMB well group in high dip reservoir under constant-rate pressure-reducing drainage and production mode

参考文献 29

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大倾角煤层中煤层气井压降传播规律

Pressure Drop Propagation Law of Coal-Bed Methane Well in Steep Seam

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