煤层气井水气产量和煤层压降计算的理论探讨吴仕贵.doc

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1、煤层气井水气产量和煤层压降计算的理论探讨吴仕贵I胡爱梅I李晓明II中联煤层气国家工程研究中心100095,中国摘要：随着近年來我国煤层气开发的快速发展，煤层气排采技术也越来越显示出它是亟要性。煤层气排采的基本理论是山美国建立起來的“解吸一扩散一渗流，排水一降压一采气”理论，但该理论还是一个定性的指导理论。煤层气排采过程H前还没方简单成熟的理论分析公式。木文通过应用多孔介质弹性不稳定渗流理论推导出煤层气井在压裂和不压裂两种恬况况下的水产最计算公式，根据物质平衡原理和朗谬尔(Langmuir)等温吸附和解吸公式推导出压裂和不压裂两种情况下直

2、井的气产量计算公式，同时给出了煤层中不同位置不同时刻的压降计算公式，为理论分析煤层气井的生产动态作出了初步尝试。关键词：煤层气；不稳定渗流；径向流；线性流；水产就计算；气产杲计算；压降计算TheTheoreticalCalculationStudyofFlowRateandPressureDropinCoalbedforaCBMWellWUShigui1HUAimei1LIXiaoming1(1.ChinaUnitedCoalbedMethaneNationalEngineeringResearchCenter,China)Abstra

3、ct:Thecoalbedmcthanc(CBM)productiontechnologyhasbecomeincreasinglyimportantinChinawiththeCBMrapiddevelopmentinrecentyears・ThebasictheoryofCBMproductionwasestablishedbytheUnitedStates,thatisuDcsorption-Diffusion-Flowing,Dewaterring・PressureLowcring-Production,butthetheor

4、yisstillaqualitativeguidance・GoodpracticalanalysiscorrelationsarcnotmoreinCBMproduction.Tnthispaperthecalculationcorrelationsofwaterrate,gasrateandcoalbedpressureinafracturedCBMverticalwellarcgivenbyapplicationofclasticporousmediaflowthcroy,itmakesaprcliminatyattemptofCB

5、Mproducingtheoreticalanalysis.Keywords:CBM;unsteadyflow;radialflow;linearflow;waterratecalculation;gasratecalculation;pressuredropcalculation1前言煤层气开发近几年在我国取得了较快发展，屮石汕、中石化、屮联煤等国有大型能源企业、地方煤炭企业及许多其它国内外公司部投巨资参与煤层气勘探开发工作。开发煤层气不仅增加了一种新的清洁能源，同时也能有效降低煤矿的乩斯安全事故、减少温室气体甲烷向大气中的排放，具有

6、明显的经济效益和社会效益。煤层气开发起始于美国，到20批纪80年代美国煤层气开发进入快速发展时期，年产量从1983年的1.7亿方年产量迅速发展到2005年的490亿方年产量，占一美国气体产量的8%〜10%。经过20多年的发展，美国已形成煤层气勘探开发技术系列，在排采技术方面构建了煤层气“解吸一扩散一渗流，排水一降压一采气”的煤层气开发理论，在割理发育、水饱和度低、屮煤级煤储层的煤层气开发屮取得了巨大成功。与美国相比，屮国的煤层由于地质年代早，经历过多次地质构造运动，煤层普遍存在孔隙度低、渗透率低、含气饱和度低即所谓的“三低”现象，大部分

7、煤层气井必须经过压裂改造才能得到经济的工业产量，因此，在我国压裂工艺是煤层气井进行排采必须首先采取的工艺。尽管美国的煤层气排采理论已被国内外煤层气排采实践所证实，但这种理论仍是一种定性的指导理论，对煤层气井进行产水、产气分析计算的理论方法由于各种原因到目前还没有一种成熟的分析计算方法。木文通过应用弹性不稳是渗流理论给出计算煤层气井育井在不压裂和压裂两种情况下的水产量计算方法和煤层内部压降计算方法。同时也以朗谬尔公式为基础，依据物质平衡原理导出了直井在乐裂和不压裂两种情况下的煤层气产量理论计算公式，为煤层气井排采方案设计和排采动态分析提供

8、理论指导。2煤层气井生产渗流模型如图1所示，设井压裂的裂缝为对称垂直裂缝，总长度为W,井位于裂缝的屮间，煤层的厚度为ho对于这样的地层流动模型可以把它分解为一个径向流动模型和对称的两个宽度为W的半无限长直线