一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法技術

本發明專利技術涉及一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法，包括以下步驟：1)根據壓力傳播距離與時間關系，確定給定井網井距條件下井間壓力發生干擾所需時間；2)根據步驟1)得到的井間壓力發生干擾所需時間，按照均衡降壓的理念，確定降壓速率；3)根據步驟2)得到的降壓速率，確定井筒液面下降速率。本發明專利技術具有嚴格的理論基礎，實現了煤層氣開發初期排采速度的定量確定。本發明專利技術可以廣泛應用于不同儲層物性條件煤層氣田的煤層氣開發初期排采速度的定量確定。

【技術實現步驟摘要】
一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法
本專利技術涉及一種排采速度確定方法，特別是關于一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法。
技術介紹
目前煤層氣主要通過排水降壓采氣進行開發，煤層一般都是飽和水的，要使煤層中吸附氣解吸產出，開發初期需進行排水降壓。排水有快慢的問題，從縮短開發周期角度來說，初期排采速度越快，氣井見氣越快，但排采速度過快，一方面會造成煤層激動，使得煤粉產出，堵塞滲流通道；另一方面，排采速度過快會使得煤層氣井過早出現氣液兩相流，使得壓降漏斗小，泄氣面積小。目前煤層氣排采制度的確定主要考慮控制煤粉產出和減小應力敏感效應，排采速度均來自現場經驗積累，缺乏理論基礎，在不同煤層氣田適用性差。對煤層氣開發過程中相態變化對壓降漏斗及井間壓力干擾的影響方面，目前還停留在定性認識上，缺乏定量確定方法。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種可以定量確定煤層氣開發初期排采速度且適用范圍廣的基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案：一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法，包括以下步驟：1)根據壓力傳播距離與時間的關系，確定給定井網井距條件下井間壓力發生干擾所需時間；2)根據步驟1)得到的井間壓力發生干擾所需時間，按照均衡降壓的理念，確定降壓速率：△p/△t≤[pi-pd]/tint(1)其中：△p/△t為降壓速率，MPa/d；pi為原始煤層壓力，MPa；pd為臨界解吸壓力，MPa；tint為井間壓力發生干擾所需時間，d；3)根據步驟2)得到的降壓速率，確定煤層氣開發初期井筒液面降低速率：其中：△h/△t為井筒液面降低速率，m/d；ρw為水的密度，kg/m3；g為重力加速度，等于9.8m/s2。所述步驟1)中井間壓力發生干擾所需時間tint依據直井單相水壓力傳播距離公式確定；對于直井未壓裂情況，壓力傳播在平面上以圓形向外擴展，壓力傳播半徑滿足：其中：rinv為圓形傳播半徑，m；t為生產時間，d；k為割理滲透率,mD；φ為煤層割理孔隙度；μ為地層水粘度，mPa·s；Ct為割理系統綜合壓縮系數，1/MPa；當rinv等于井距一半時，求得井間壓力發生干擾所需時間tint；對于壓裂直井，壓力傳播在平面上以橢圓形態向外擴展，橢圓的長短半軸分別滿足：其中：ai、bi分別為橢圓的長半軸和短半軸，m；ξi為中間參數，m；Lf為壓裂直井裂縫半長，m；根據實際井距分別求得橢圓長、短半軸方向的井間壓力干擾時間，取二者間的最大值為最終井間壓力發生干擾所需時間tint。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本專利技術由于依據壓力傳播模型確定出給定井距條件下井間壓力發生干擾所需時間，并由該時間確定出合理液面下降速率，因此實現了定量確定煤層氣開發初期排采速度。2、本專利技術由于是基于不同開發階段壓力傳播規律而建立起來的，因此具有理論基礎。3、本專利技術由于建立了合理的液面下降速率模型，因此適合不同儲層物性條件時排采速度的確定。本專利技術可以廣泛應用于不同儲層物性條件煤層氣田的煤層氣開發初期排采速度的定量確定。附圖說明圖1是煤層氣初期定排水而后定壓生產時壓降漏斗曲線示意圖圖2是初期排采速度對壓力傳播距離影響示意圖圖3為本專利技術的流程圖圖4為井間壓力干擾示意圖圖5為井間干擾時間確定示意圖具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細的描述。在描述本專利技術的技術方案之前，首先簡單說明一下本專利技術基于的原理，主要包括以下兩點：第一，煤層氣開發過程氣水兩相壓力傳播速度顯著小于初期單相水階段：由圖1可以看出，初期定排水時，壓降速度快；隨著壓力降到解吸壓力，形成氣液兩相流，壓降主要消耗在氣水兩相區，兩相區向外擴展速度很慢。第二，排采速度過快會導致氣井過早見氣，一旦見氣，壓降主要消耗在兩相區，壓力傳播速度慢，導致地層遠處割理中的水無法排出，井間干擾慢：由圖2可以看出，初期采用小排水量生產時，壓降漏斗較平緩且延伸遠；大排水量生產時，氣井見氣過早，氣液兩相滲流阻力大導致壓力傳播速度顯著降低，壓降漏斗曲線陡且延伸距離短。為了使煤層氣壓降漏斗傳播的盡可能遠，使得井與井之間達到壓力干擾，要求在兩井壓力干擾之前煤層保持單相水流狀態。換言之，就是保證井間壓力干擾前井底壓力尚未達到臨界解吸壓力。通過確定井間壓力干擾所需時間，可制定確定排采速度的方案。基于以上原理，本專利技術提出了一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法，如圖3所示，其包括以下步驟：1)收集煤層物性及流體資料，包括煤層割理孔隙度、地層水粘度和割理系統綜合壓縮系數。2)收集井參數，包括井距、壓裂井的裂縫半長和方向。3)根據壓力傳播距離與時間的關系，確定給定井網井距條件下井間壓力發生干擾所需時間tint。由于該時間tint內煤層氣保持單相水流狀態，因此臨界狀態是壓力開始干擾時刻的井底壓力等于臨界解吸壓力。井間壓力發生干擾所需時間tint依據直井單相水壓力傳播距離公式確定：①對于直井未壓裂情況，壓力傳播在平面上以圓形向外擴展，壓力傳播半徑滿足：其中：rinv為圓形傳播半徑，m；t為生產時間，d；k為煤層割理滲透率,mD；φ為煤層割理孔隙度；μ為地層水粘度，mPa·s；Ct為割理系統綜合壓縮系數，1/MPa。當rinv等于井距一半時，求得井間壓力發生干擾所需時間tint。②對于壓裂直井，壓力傳播在平面上以橢圓形態向外擴展，橢圓的長短半軸分別滿足：其中：ai、bi分別為橢圓的長半軸和短半軸，m；ξi為中間參數，m；Lf為壓裂直井裂縫半長，m。根據實際井距可分別求得橢圓長、短半軸方向的井間壓力干擾時間，取二者間的最大值為最終井間壓力發生干擾所需時間tint，以保證兩方向井間壓力均達到干擾。4)收集原始地層壓力和臨界解吸壓力值，并根據得到的井間壓力發生干擾所需時間tint，按照均衡降壓的理念，合理降壓速率應控制在：△p/△t≤[pi-pd]/tint(4)其中：△p/△t為降壓速率，MPa/d；pi為原始煤層壓力，MPa；pd為臨界解吸壓力，MPa。5)降壓速率是通過排水降低液面高度來實現的，因此，煤層氣開發初期井筒液面降低速率(煤層氣開發初期排采速度可通過煤層氣開發初期井筒液面降低速率來表達)為：其中：△h/△t為井筒液面降低速率，m/d；ρw為水的密度，kg/m3；g為重力加速度，等于9.8m/s2。下面通過一個實施例來具體說明本專利技術的工作流程：1)收集煤層物性及流體資料，包括煤層割理孔隙度、地層水粘度和割理系統綜合壓縮系數。舉例：k＝1～10mD，φ＝0.02，μ＝1mpa·s；Ct＝0.0367MPa-1。2)收集井參數，包括井距、壓裂井的裂縫半長和方向。以裂縫井為例，井距為400m×300m，裂縫半長Lf＝60m，裂縫方向沿著大井距方向，井點中心到兩井距離分別為ai＝200m和bi＝150m。3)計算井間壓力發生干擾所需時間，該時間內煤層氣保持單相水流狀態，臨界狀態是壓力開始干擾時刻的井底壓力等于臨界解吸壓力，如圖4所示。對于無壓裂直井，采用公式(1)求取井間壓力發生干擾所需時間；對于壓裂直井，采用公式(2)和(3)求取橢圓長半軸方向和短半軸方向壓力傳播與時間的關系。以裂縫井為例，計算的壓力傳播距離與時間關系如圖5所示，其中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法，包括以下步驟：1)根據壓力傳播距離與時間的關系，確定給定井網井距條件下井間壓力發生干擾所需時間；2)根據步驟1)得到的井間壓力發生干擾所需時間，按照均衡降壓的理念，確定降壓速率：△p/△t≤[pi?pd]/tint???(1)其中：△p/△t為降壓速率，MPa/d；pi為原始煤層壓力，MPa；pd為臨界解吸壓力，MPa；tint為井間壓力發生干擾所需時間，d；3)根據步驟2)得到的降壓速率，確定煤層氣開發初期井筒液面降低速率：ΔhΔt≤106ρwgpi-pdtint---(2)]]>其中：△h/△t為井筒液面降低速率，m/d；ρw為水的密度，kg/m3；g為重力加速度，等于9.8m/s2。

【技術特征摘要】
1.一種基于壓力傳播的煤層氣開發初期排采速度確定方法，包括以下步驟：1)根據壓力傳播距離與時間的關系，確定給定井網井距條件下井間壓力發生干擾所需時間；2)根據步驟1)得到的井間壓力發生干擾所需時間，按照均衡降壓的理念，確定降壓速率：△p/△t≤[pi-pd]/tint(1)其中：△p/△t為降壓速率，MPa/d；pi為原始煤層壓力，MPa；pd為臨界解吸壓力，MPa；tint為井間壓力發生干擾所需時間，d；3)根據步驟2)得到的降壓速率，確定煤層氣開發初期井筒液面降低速率：其中：△h/△t為井筒液面降低速率，m/d；ρw為水的密度，kg/m3；g為重力加速度，等于9.8m/s2；所述步驟1)中井間壓力發生干擾所需時間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐兵祥，陳桂華，白玉湖，馮汝勇，祝彥賀，
申請(專利權)人：中國海洋石油總公司，中海油研究總院，
類型：發明
國別省市：北京;11