【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及煤層氣開發，特別涉及到一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法。
技術介紹
1、煤儲層裂縫系統主要由基質和割理組成，原始狀態下，煤層氣吸附于基質內表面，割理飽和煤層水。依據基質中吸附態氣體飽和度大小，煤儲層分為飽和與欠飽和兩類。據統計，全球大部分煤層氣藏均具有欠飽和特征。由于飽和煤層氣藏的臨界解吸壓力不低于原始儲層壓力，一旦排水導致儲層壓力降低，氣體就能從基質中解吸出來，進入兩相流階段。相反，欠飽和煤層氣藏則需要經歷較長的單相排水階段，直到儲層壓力降到臨界解吸壓力，煤層氣才開始大量產出，因此，兩類煤層氣藏開發機理存在很大的差別。
2、在煤層氣生產過程中，與生產井產能關系最為密切的是有效滲透率。煤層氣相有效滲透率與煤層含水飽和度呈負相關關系，闡明煤層氣藏剩余水分布規律，增加煤中剩余水動用程度，能有效增加單井煤層氣產量。目前，業內僅有煤儲層初始含水飽和度預測方法，而對于剩余水飽和度的預測甚少見到。因此，煤層氣開發過程中，煤層氣田生產管理制度制定存在一定盲目性。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中難以得到煤儲層剩余水飽和度的技術問題，本專利技術提出了一種煤層三維剩余水場動態分布預測方法，通過建模和理論分析，以實現煤層三維剩余水場動態分布預測，為煤層氣田動態管理提供了地質依據。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，包括以下步驟：
3、步驟1：建立三維地質體模型，包括斷層模型、層面模型
4、步驟2：在網格模型中輸入各個的宏觀煤巖類型的基本參數，根據生產井產氣水歷史數據進行數據擬合，對建立的四面體網格模型進行檢驗并優化各個的宏觀煤巖類型的基本參數；
5、步驟3：在三維地質體網格模型中嵌入孔隙度動態變化方程、滲透率動態變化方程及氣水流動方程；
6、步驟4：構建虛擬井，并設置井底流壓變化趨勢進行煤層氣虛擬開采；
7、步驟5：通過所述三維地質體網格模型，預測開采過程中不同時刻煤儲層剩余水分布位置及剩余水飽和度變化規律。
8、所述步驟2中，所述基本參數包括：各個宏觀煤巖類型的孔隙度、滲透率、力學性質、含氣量、煤層初始含水飽和度、地層流體壓縮系數；
9、所述孔隙度通過波義爾定律測得，滲透率通過脈沖法測得，力學性質通過三軸力學平臺測得，煤層含氣量及初始含水飽和度通過保壓取心進行現場解吸及測試獲得，地層流體壓縮系數為經驗數值。
10、所述步驟3中，孔隙度動態變化方程為：
11、
12、式中，φf為煤層裂隙孔隙度；φf0為煤層初始裂隙孔隙度；pf0為煤層裂隙中初始儲層壓力；pf為煤層裂隙中初始儲層壓力；kf為裂隙體積模量；ks為基質體積模；k為煤層體積模量；pmo為煤層基質中初始儲層壓力；pm為煤層基質中儲層壓力；φmo為煤層初始基質孔隙度；φm為煤層基質孔隙度；m為軸向約束模量；w為裂隙壁面吻合度；pl為朗格繆爾壓力；f為內膨脹系數；εmax為煤層氣吸附/解吸過程中煤基質理論最大應變量。
13、所述步驟3中，滲透率動態變化方程為：
14、
15、式中，k0為煤層初始滲透率，md；k為煤層滲透率，md，φf為煤層裂隙孔隙度，％；φf0為煤層初始裂隙孔隙度。
16、所述步驟3中，氣水流動方程包括基質氣體控制方程及裂隙氣-水控制方程。
17、所述步驟3中，基質氣體控制方程為：
18、
19、式中，vl為朗格繆爾體積；pl為朗格繆爾壓力，pm為煤層基質中儲層壓力；ρa為煤視密度；mc為煤層氣分子摩爾質量；r為理想氣體常數；t為煤層溫度；φm為煤層基質孔隙度；t表示時間；d為煤層氣擴散系數；z為氣體壓縮因子；τ為吸附時間；m為軸向約束模量；pf為煤層裂隙中初始儲層壓力。
20、所述步驟3中，裂隙氣-水控制方程為：
21、
22、式中，φf為煤層裂隙孔隙度；t表示時間；sw為剩余水飽和度；ρg為氣體密度；qs為單位體積煤基質和裂隙的煤層氣質量交換率；vg為氣體流速，m/s；vw為液體流速；ρw為液體密度。
23、所述步驟5中，還包括以下步驟：改變生產條件，通過所述三維地質體網格模型，預測開采過程中不同時刻煤儲層剩余水分布位置及剩余水飽和度變化規律。
24、本專利技術提供了一種煤層三維剩余水場動態分布預測方法，建立了以宏觀煤巖類型為巖相模型約束的精細三維地質模型，分辨率達到0.1m；構建了煤層孔隙及裂隙在有效應力作用下差異壓實的孔隙度及滲透率動態變化數學模型；建立了煤層氣井氣-水兩相滲流數學模型，基于典型井實際生產資料進行歷史擬合優化煤層基礎地質參數；通過建立孔隙度動態變化方程、滲透率動態變化方程及氣水流動方程，并嵌入到三維地質體網格模型中，可以對煤層氣生產全生命周期儲層剩余水三維分布規律及剩余水飽和度變化規律進行預測，為煤層氣田動態管理提供了地質依據。
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1.一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟2中，所述基本參數包括：各個宏觀煤巖類型的孔隙度、滲透率、力學性質、含氣量、煤層初始含水飽和度、地層流體壓縮系數；
3.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，孔隙度動態變化方程為：
4.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，滲透率動態變化方程為：
5.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，氣水流動方程包括基質氣體控制方程及裂隙氣-水控制方程。
6.根據權利要求5所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，基質氣體控制方程為：
7.根據權利要求5所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，裂隙氣-水控制方程為：
8.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維
...【技術特征摘要】
1.一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟2中，所述基本參數包括：各個宏觀煤巖類型的孔隙度、滲透率、力學性質、含氣量、煤層初始含水飽和度、地層流體壓縮系數；
3.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，孔隙度動態變化方程為：
4.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維剩余水場動態分布預測方法，其特征在于，所述步驟3中，滲透率動態變化方程為：
5.根據權利要求1所述的一種煤儲層三維...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于振鋒，李友誼，申建，楊晉東，黃帆，韓磊，郭旭，宋新亞，趙瑞熙，
申請(專利權)人：山西藍焰煤層氣工程研究有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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