[发明专利]一种煤层气井工作制度定量优化的计算方法

说明书

一种煤层气井工作制度定量优化的计算方法，包括以下步骤：（1）划分煤层气生产阶段：依次划分为单相水流阶段、气水两相流阶段和单相气流阶段；（2）建立排采制度优化模型；（3）优化单相水流阶段排采制度；（4）优化两相水流阶段排采制度；（5）优化单相气流阶段排采制度。本发明所建立的工作制度优化模型可以合理地指导煤层气井在单相水流动阶段和气水流动阶段的最大井底流压降速，而极限气流量可以有效地防止煤层气大规模解吸所造成的气锁，直到储层平均压力达到反弹压力。

技术领域

本发明属于煤层气井开发利用技术领域，具体涉及一种煤层气井工作制度定量优化的计算方法。

背景技术

排采制度对煤层气产量有非常重要的作用。较低的井底流压降速将导致煤层气生产周期延长，煤层气生产的经济性降低。相反，井底流压下降过快会在生产早期造成应力敏感、煤粉运移、气水流动耦合等问题，不利于煤层气高产。首先，在单相水流阶段随着煤层水的快速开采，有效应力作用对煤储层的影响较大，孔隙和割理将被压实，导致裂缝闭合，储层渗透率降低。其次，煤易被地层水连续冲刷碎裂，煤粉的生成和运移会堵塞割理喉道，最终对储层造成不可逆转的损害。第三，在初始阶段井底流压的快速下降使井筒附近的储层压力低于临界解吸压力，煤层气解吸进入割理。此时，煤储层的流动状态既包括水相的流动状态，也包括气相的流动状态。但应注意的是，由于气水界面张力的作用，流动阻力大大增加。而解吸后的气泡也会堵塞流道，称之为“贾敏效应”。这些情况都会抑制水相的流动，使排采效率降低。最终，煤储层的压力主要在气水两相区下降，而单相水区的压力下降很小。因此，优化排采制度是煤层气生产的关键。

优化排采制度应结合相应的地质条件和生产阶段，目前这些研究主要集中在以下三个方面：（1）利用COMET3、ECLIPSE等数值模拟软件，结合地质资料和排采资料，通过历史拟合得到储层物性参数，然后通过数值模拟分析排采制度对煤层气生产的影响，最后对特定地质条件下最合理的排采制度进行优化；（2）在渗流理论、排采机理、岩石力学等理论分析方法的基础上，利用连续渗流方程和物质平衡方程，建立了煤层气在生产不同阶段的数学模型。结合煤层气井的实际生产资料，采用数值方法得到了不同阶段的排采制度；（3）根据气井产气、产水特点，从多条复杂的排采曲线中提取典型指标。通过分析典型指标、地质因素和工程因素之间的耦合关系，分析了影响生产的主要因素，进一步总结了不同阶段合理的排采制度。

然而当前对煤层气排采制度的制定和调整基本上是定性或半定量的，并没有真正实现定量化。此外，对于合理排采制度对压降漏斗扩展的影响以及煤层气产能机理的研究相对较少。因此，排采制度的定量优化是我国煤层气开发的一个重要课题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种完全定量化的煤层气井工作制度定量优化的计算方法。本方法从压力传播规律和渗透性动态变化的规律出发，对排采制度进行优化设计；提出了井底流压控制原则，建立了排采制度数学模型，并实地应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种煤层气井工作制度定量优化的计算方法，包括以下步骤，

（1）划分煤层气生产阶段：依次划分为单相水流阶段、气水两相流阶段和单相气流阶段；

（2）建立排采制度优化模型；

（3）优化单相水流阶段排采制度；

（4）优化两相水流阶段排采制度；

（5）优化单相气流阶段排采制度。

进一步地，步骤（1）的具体划分过程为，采用数值模拟和数值分析方法对煤层气开发过程中压降漏斗的动态变化进行了表征：