高煤阶煤层气储层渗透率动态变化ppt课件

1、高煤阶煤层气储层浸透率动态变高煤阶煤层气储层浸透率动态变化特征及对单井产量的影响化特征及对单井产量的影响 汇报人：高 为 导 师：桑树勋 教授 2019.4.10 一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析 二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟 三、煤储层浸透率动态变化对单井产量的影响三、煤储层浸透率动态变化对单井产量的影响 四、结论四、结论汇报提纲 煤层气井排采过程中, 煤层中流体不断产出, 流体压力下降, 引起煤层应力的继续变化从而导致煤储层物性改动, 严重影响煤层浸透性和气/水流动, 煤层气难以解吸, 单井产量达不到理想形

2、状。 加强开发过程中浸透率动态变化特征研讨将对优化煤层气井排采任务制度、提高单井产量有着重要意义。一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析 煤层气在开发过程中产量变化普通分为3个阶段: 阶段：排采初期, 煤层主要产水, 同时伴随有 少量游离气、溶解气产出; 一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析煤层气在开发过程中产量变化普通分为煤层气在开发过程中产量变化普通分为3 3 个阶段个阶段: : 阶段：当煤层降至临界解吸压力以下时阶段：当煤层降至临界解吸压力以下时, , 煤层煤层 甲烷分子迅速解吸甲烷分子迅速解吸, , 然后分散

3、到裂隙中然后分散到裂隙中, , 表现为产气量逐渐增大表现为产气量逐渐增大, , 产水量逐渐减产水量逐渐减 小小; ; 一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析一、煤储层浸透率动态变化的影响要素分析煤层气在开发过程中产量变化普通分为煤层气在开发过程中产量变化普通分为3 3 个阶段个阶段: : 阶段：随着采出水量的添加、消费压差的进一阶段：随着采出水量的添加、消费压差的进一 步增大步增大, , 煤层中含水饱和度相对降低煤层中含水饱和度相对降低, , 变为以产气为主变为以产气为主, , 并逐渐到达产气顶峰并逐渐到达产气顶峰, , 产水量那么相对稳定在一个较低的程度产水量那么相对稳定在一个较低的程度上。

4、上。 煤储层是一种双孔隙介质，其浸透率主要受应力敏感性、基质收缩和克林肯伯格效应的综合影响。应力敏感性：排水、采气过程引起煤层孔隙内流体压力下降后,煤层骨架所接受的有效覆压添加,储层遭到紧缩,基质孔隙变小、天然微裂痕闭合,导致浸透率下降的景象。基质收缩：煤层气的解吸产出呵斥煤基质收缩, 孔、裂隙空间扩展, 浸透率增大。克林肯伯格效应：在浸透率较低,气体分子自在流动的平局展布与通道展布一致时,气体分子会与通道壁发生碰撞,而促进达西流动的效应。 综上可知：综上可知： 在煤层气开发初期单相流阶段：随着煤层水在煤层气开发初期单相流阶段：随着煤层水的排出的排出, ,有效应力效应导致煤储层裂隙宽度变窄有效

5、应力效应导致煤储层裂隙宽度变窄, ,浸透率降低浸透率降低; ; 当储层压力降到临界解析压力之下：煤层气当储层压力降到临界解析压力之下：煤层气开场解吸开场解吸, ,煤基质收缩效应逐渐加强煤基质收缩效应逐渐加强, ,使得裂隙变使得裂隙变宽宽, ,浸透率出现反弹浸透率出现反弹; ; 在开发后期在开发后期, ,储层压力已降至较低程度：低储层压力已降至较低程度：低压条件下气体克林肯伯格效应更加明显压条件下气体克林肯伯格效应更加明显, ,有利于有利于改善煤储层浸透率改善煤储层浸透率. .二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟1.1.原地受力分析原地受力分析 煤层在程度方向上受

6、程度压力的作用煤层在程度方向上受程度压力的作用, , 普普通小于垂向压力。在煤层中恣意选择一个程度通小于垂向压力。在煤层中恣意选择一个程度面面, , 在平面垂向上煤层受在平面垂向上煤层受4 4 个力个力: : 向下的上覆向下的上覆地层压力地层压力Pz ; Pz ; 向上的气体压力向上的气体压力Pg ; Pg ; 向上的煤向上的煤基质接受的力基质接受的力Ps ; Ps ; 向上的裂隙系统内水的压力向上的裂隙系统内水的压力Pw.Pw.二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟由受力分析可得：由受力分析可得：煤基质接受的力煤基质接受的力PsPs为为 Ps = Pz - Pg

7、 - Pw Ps = Pz - Pg - Pw 在排水降压初期在排水降压初期,Pw,Pw急剧降低急剧降低, Pz, Pz维持恒定维持恒定, , PgPg可以忽略可以忽略, , 导致导致PsPs添加添加, , 即作用在煤层基质上即作用在煤层基质上的有效压力增大的有效压力增大; ; 随着排采进一步深化随着排采进一步深化, , 井筒内井筒内液面较稳定液面较稳定,Pw,Pw根本维持恒定根本维持恒定, , 解吸半径扩展解吸半径扩展, , PgPg明显增大明显增大, , 导致导致PsPs降低。因此降低。因此, , 采用先添加、采用先添加、后降低有效压力的方式模拟煤层气开发的过程。后降低有效压力的方式模拟煤

8、层气开发的过程。 二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟2.2.浸透率变化物理模拟浸透率变化物理模拟 2.1 2.1 实验样品及实验方法实验样品及实验方法 实验样品取自沁水盆地南部高煤阶实验样品取自沁水盆地南部高煤阶3 3号煤号煤层层,3,3块干煤样孔隙度为块干煤样孔隙度为2.90%5.05% ,2.90%5.05% ,煤岩原始煤岩原始浸透率为浸透率为(0.0152.880)10-3m2(0.0152.880)10-3m2。 煤芯的受力分析阐明煤芯的受力分析阐明, , 围压围压P P可以直接表征可以直接表征煤基质的有效压力煤基质的有效压力Ps, Ps, 因此因此,

9、 ,改动煤样的净围压改动煤样的净围压可以模拟地层有效压力的变化。实验中可以模拟地层有效压力的变化。实验中, , 丈量丈量浸透率随围压变化的情况并分析储层应力敏感浸透率随围压变化的情况并分析储层应力敏感的程度。的程度。二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟2.2.浸透率变化物理模拟浸透率变化物理模拟 2.2 2.2 实验结果实验结果 实验结果阐明实验结果阐明: :(1)(1)储层浸透性呈不对称储层浸透性呈不对称“ U “ U 型变化规律。随型变化规律。随着围压的添加着围压的添加, , 煤样浸透率逐渐降低煤样浸透率逐渐降低, , 围压恢围压恢复过程中复过程中, ,浸透

10、率有所恢复。例如浸透率有所恢复。例如2 2号岩芯号岩芯, , 当当有效压力添加到有效压力添加到10MPa10MPa时时, , 岩样浸透率仅为初始岩样浸透率仅为初始浸透率的浸透率的1.6%;1.6%; 实验结果阐明:(2)初始浸透率越低的样品, 浸透率的降低幅度相对越大。这阐明原始浸透率越差的储层, 遭到的损伤也越严重。 实验结果阐明实验结果阐明: :(3)(3)当有效压力降低以后当有效压力降低以后, , 煤岩样品的浸透率有所煤岩样品的浸透率有所恢复恢复, , 但是不能恢复到原始程度但是不能恢复到原始程度, , 浸透率降低浸透率降低幅度均高于幅度均高于50%,50%,相对于应力敏感性最强的阶段相

11、对于应力敏感性最强的阶段, , 浸透率增大到浸透率增大到4646倍倍, ,煤储层物性得到明显改善。煤储层物性得到明显改善。二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟 实验结果证明实验结果证明, , 煤层气藏孔隙变形具有塑煤层气藏孔隙变形具有塑性变形的特征性变形的特征, , 裂隙闭合后在卸压过程中不易裂隙闭合后在卸压过程中不易恢复张开恢复张开, , 其储层应力敏感性具有明显的不可其储层应力敏感性具有明显的不可逆性逆性, , 不可逆程度高于不可逆程度高于50%50%。在开发过程中。在开发过程中, , 初初期应力敏感性占主导位置期应力敏感性占主导位置, , 储层浸透性显著降

12、储层浸透性显著降低低, , 随着开发进程深化随着开发进程深化, , 基质收缩效应逐渐加基质收缩效应逐渐加强强, , 储层浸透性逐渐恢复。储层浸透性逐渐恢复。二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟 因此因此, , 在煤层气藏开发的初期在煤层气藏开发的初期, , 单纯增大单纯增大消费压差消费压差, , 能够会导致浸透率的急剧降低能够会导致浸透率的急剧降低, , 影影响煤层气井产量的提高响煤层气井产量的提高; ; 随着排采的深化进展随着排采的深化进展, , 储层物性开场反弹储层物性开场反弹, , 到气田开发中后期物性易到气田开发中后期物性易得到明显改善得到明显改善, ,

13、 有较好的产气条件。这要求排有较好的产气条件。这要求排采初期优化排采任务制度采初期优化排采任务制度, , 使压降漏斗最大程使压降漏斗最大程度进展扩展。度进展扩展。二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟二、煤储层浸透率动态变化的物理模拟 减少储层浸透性的最大降低幅度减少储层浸透性的最大降低幅度, , 减少浸减少浸透性降低时间透性降低时间, , 加快储层浸透性恢复速度加快储层浸透性恢复速度, , 以以及有效提高储层浸透性恢复程度及有效提高储层浸透性恢复程度, , 对于提高煤对于提高煤层气单井产量至关重要。煤层气排采过程中层气单井产量至关重要。煤层气排采过程中, , 尽能够使得浸透率变化曲线尽能够使得浸

14、透率变化曲线“缓下凹、稳抬升、缓下凹、稳抬升、抬升快、扬起高。抬升快、扬起高。三、煤储层浸透率动态变化对单井产量的影响三、煤储层浸透率动态变化对单井产量的影响 煤储层浸透率动态变化必然会导致煤层气煤储层浸透率动态变化必然会导致煤层气渗流规律及渗流量的变化渗流规律及渗流量的变化, , 进而影响气井的消进而影响气井的消费才干。费才干。 选用选用ECLIPSEECLIPSE数值模拟软件中的煤层气双重数值模拟软件中的煤层气双重介质模块介质模块, , 选用网格大小为选用网格大小为20m20m, 20m20m, 描画浸描画浸透率随地层压力降低的变化规律透率随地层压力降低的变化规律, , 再与主模型再与主模

15、型ECLIPSE100ECLIPSE100耦合进展模拟计算，分析煤储层浸耦合进展模拟计算，分析煤储层浸透率动态变化对单井产量的影响。透率动态变化对单井产量的影响。 从模拟结果可以看出从模拟结果可以看出, , 在一样的消费压差在一样的消费压差下下, , 假设思索煤储层浸透率动态变化假设思索煤储层浸透率动态变化, , 产气量产气量明显减少，在消费压差到达明显减少，在消费压差到达5 MPa5 MPa时时, , 气井累计气井累计产量减少产量减少20%20%以上。以上。四、结论四、结论 (1) (1) 储层浸透性在开发过程中呈不对称储层浸透性在开发过程中呈不对称“U“U型变化规律型变化规律, , 开发初期应力敏感性占主导位置开发初期应力敏感性占主导位置, , 储层浸透性显著降低储层浸透性显著降低, , 随着开发进程深化随着开发进程深化, , 基质基质收缩效应逐渐加强收缩效应逐渐加强, , 储层浸透性逐渐恢复。当有储层浸透性逐渐恢复。当有效压力从效压力从2MPa 2MPa 添加到添加到10MPa, 10MPa, 其气相浸透率降低其气相浸透率降低到缺乏原始浸透率到缺乏原始浸透率10%10%。有效应力降低以后。有效应力降低以后, , 煤煤岩