红菱矿区煤层气藏开发方法研究

论文摘要

煤层气的开发问题是我国目前亟需解决的问题之一,论文以红菱矿区煤层气藏为例,深入研究了煤层气藏的渗流机理和数值模拟技术,并结合目前的钻井工艺,研究了不同井型对煤层气开发效果的影响,主要研究成果如下:(1)深入对比分析了煤层气藏与常规气藏的异同,得到了煤层气的储集、运移机理,并根据煤层气藏的储集方式,得到了储量计算方法、解析、扩散过程的数学描述方法,为建立煤层气藏的渗流方程奠定了基础。(2)建立了煤层气渗流的数学模型,进一步研究了煤层气藏生产动态模拟的数学模型及求解方法,为煤层气藏开发动态预测奠定了基础。(3)研究并提出了煤层气藏的四种开发方式,主要有:直井开发、直井压裂开发、水平井开发和羽状分支水平井开发。以累计产量作为研究目标,对比四种开发方式,对红菱矿区煤层气开发方式进行了优选。通过对比分析表明:以直井压裂和羽状分支井为主的开发方式对于红菱矿区来说开发效果较好。(4)在使用直井压裂和羽状分支水平井开发煤层气时,研究了控制面积、含气量、解析时间、渗透率、井底控制压力和储层厚度等对气井产量的影响。(5)研究了可控因素对红菱矿区煤层气开发方式效果的影响,在分别改变控制产量和井底控制压力的情况下,绘制了直井压裂和羽状分支井的产能变化图版,可依据控制条件和井深结构设计参数查询产能变化,将有助于红菱矿区煤层气藏的开发方案设计。本文结合红菱矿区煤层气藏的实际情况,依据煤层气藏中气体的渗流机理,建立了煤层气藏的渗流模型,并依据所建立的数学模型,确定了红菱矿区煤层气藏开发方式和方法,最终将分析结果应用于红菱矿区的开发设计中,取得了令人满意的效果,证明本文的研究成果对于指导煤层气的生产开发具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外煤层气田开发现状
• 1.2.1 国内外煤层气开发现状
• 1.2.2 国内外煤层气开发理论
• 1.2.3 煤层气数值模拟国内外研究现状
• 1.2.4 煤层气渗流理论国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 1.3.1 论文的主要工作
• 1.3.2 论文的创新点
• 2 煤层气田的特征研究
• 2.1 煤层气储层特征分析
• 2.1.1 储集层的孔隙与裂隙特征
• 2.1.2 储层的渗透性
• 2.1.3 储集层分类
• 2.2 煤层气特征分析
• 2.2.1 煤层气与天然气生成形式的不同
• 2.2.2 煤层气与天然气的储集特征的不同
• 2.2.3 煤层气与天然气运移机理的不同
• 2.2.4 煤层气与天然气产出方式的不同
• 2.3 红菱矿区煤层气田地质概况
• 2.3.1 矿区地质
• 2.3.2 矿区构造
• 2.3.3 矿区煤层气
• 2.4 本章小结
• 3 煤层气储集、运移机理研究
• 3.1 煤层气的储集机理
• 3.1.1 溶解气的储集机理
• 3.1.2 自由气的储集机理
• 3.1.3 吸附气的储集机理
• 3.2 煤层气的运移机理
• 3.2.1 煤层气的解析机理
• 3.2.2 煤层气扩散机理
• 3.2.3 煤层气的渗流机理
• 3.3 本章小结
• 4 煤层气渗流模型的建立及求解
• 4.1 煤层气渗流模型的建立
• 4.1.1 模型假设条件
• 4.1.2 数学模型的建立
• 4.2 差分模型的建立
• 4.2.1 离散差分
• 4.2.2 非线性差分方程组的建立
• 4.3 全隐式解法
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 全隐式线性化
• 4.3.3 全隐式线性差分方程组的建立
• 4.4 全隐式线性差分方程组的求解
• 4.4.1 方程组的空间展开
• 4.4.2 参数取值和边界条件处理
• 4.4.3 方程组的求解
• 4.4.4 不同类型开发井渗流模型的简化方法
• 4.5 本章小结
• 5 煤层气产量影响因素分析
• 5.1 直井压裂产量影响因素分析
• 5.1.1 模型基本参数
• 5.1.2 模型影响因素分析
• 5.2 羽状分支井产量影响因素分析
• 5.2.1 模型基本参数
• 5.2.2 模型影响因素分析
• 5.3 本章小结
• 6 红菱矿区煤层气开发实例分析
• 6.1 红菱矿区煤层气藏开发方式选择
• 6.1.1 井模型的建立
• 6.1.2 计算结果
• 6.1.3 开发方式的选择
• 6.2 红菱矿区煤层气藏开发方法优选
• 6.2.1 直井压裂开发方法研究
• 6.2.2 羽状分支井开发方法研究
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录