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煤层气储层数值模拟研究

付玉  
【摘要】:大量实验研究和现场应用证实了煤层气藏开采过程中经历解吸、扩散、渗流过程,储层孔隙度和渗透率随压力变化。而经典渗流规律不再适用于煤层气复杂流动特征和储层地质特征,针对其局限性,建立了一个合理的、能正确反应煤储层孔隙度和渗透率变化的煤层气储层数学模型。 本文基于国内外文献调研,分析了煤层气储集、运移和产出机制,针对煤层气开采经历的解吸、扩散、渗流等复杂流动过程,建立了三维、双重介质、气-水两相数学模型,该模型考虑了非平衡拟稳态吸附、煤层气解吸后煤基质收缩变化对储层物性参数的影响:计算煤层气井产量时,推导出压裂水平井的产能公式,公式考虑了煤层气储层非均质性、裂缝部分穿透储层、裂缝条数等因素对水平井产能的影响。该模型采用IMPES方法数值求解,并借助计算机技术开发了具有友好界面的煤层气储层数值模拟软件CBM-RS1.0,实现了数学模型的数值求解和计算机求解,应用该模拟器研究了煤基质收缩对储层孔隙度、渗透率和井产能的影响,分析了基质收缩模型的敏感性,对比了压裂水平井和直井开采煤层气的效果。主要研究成果: 1 基于固体变形理论与固体表面能理论,建立煤基质收缩或膨胀变形与煤裂隙渗透率和孔隙度关系的数学模型。该模型避免了直接用煤体收缩系数和ε_l/β来计算储层孔隙度和渗透率所引起的误差。 2 基于位势理论和叠加原理,建立煤层气储层压裂水平井产能计算模型。该模型考虑了煤层气储层非均质性、裂缝部分穿透储层、裂缝条数等因素对水平井产能的影响。 3 建立三维、双重介质、气—水两相煤层气储层模拟的数学模型,模型考虑了非平衡拟稳态吸附、煤基质收缩对储层孔隙度和渗透率的影响,并进行数值求解。修改黑油模拟程序BOAST Ⅱ源代码,发展了一个煤层气模拟器,该模拟器突破目前大多数煤层气模拟软件不能考虑煤基质收缩影响所存在的局限性。 4 采用可视化编程工具Compaq Visual Fortran 6.5和Visual Basic 6.0开发煤层气储层模拟器主程序及应用界面,运用相关软件对计算结果进行处理。


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