高煤阶煤层气井排采机理与生产特征

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煤田地质与勘探 第37卷

显微裂隙及割理渗流、宏观裂隙层流或紊流3个连续的阶段, 它们受控于煤孔隙扩散系数、煤心实验渗透率和试井渗透率, 煤层气井产能主要受控于3个流场中最慢的流场。

煤层气在宏观裂隙中的运移产出又分为3个阶段。第1阶段是指随着井筒附近地层压力的下降，只有水产出的时期，这一阶段地层压力下降不多，井筒附近只有单相流动。当储层压力进一步下降，井筒附近开始进入第2阶段，这时有一定数量的甲烷从煤的表面解吸，开始形成气泡，阻碍水的流动，水的相对渗透率下降，但气也不能流动，为非饱和水单相流动阶段。储层压力进一步下降，有更多的气解吸出来时，井筒附近则进入第3阶段，含气饱和度超过临界流动饱和度，气泡互相连通形成连续的流线，形成气-水两相流。随着压力下降和水饱和度的降低，煤层气的相对渗透率逐渐上升，气产量也逐渐增加，此后出现拟稳定流动特征，产气量达到高峰，产水量下降，持续一段时间后，产气量将开始缓慢下降。

上述3个阶段是连续的过程，随着时间的延长，由井筒沿径向逐渐向周围煤层中推进，且在井筒周围形成3个区域：最外层为单相水渗流区，其波及范围主要受煤层对水单相渗透率(Kw)的影响，在一定时间内，Kw越大，波及范围越大；中间区为有效解吸区，地层压力降到临界解吸压力之下，气体开始解吸，但含气饱和度小于临界流动饱和度，流动

相仍为水相，此时水相渗透率已有所下降，区域范围受Kw、Krw 影响；内层区域为两相渗流区，为有效供气区，气、水产量大小主要受相对渗透率Krg、Krw和束缚水下气相渗透率Kog的影响，稳产能力主要受该区范围r大小的影响。为提高产量和稳产能力，必须有效扩大两相渗流区面积[1-2]。

3 煤层气典型排采曲线分析

3.1 第1产气高峰

高煤阶煤层气井都需要经过水力压裂改造后方可投产，进行排采。通常情况下，煤层气井经过半月左右的排水降压即可出现第1个产气高峰。这是由于压裂改造在近井地带形成了大量高导流能力的裂缝，煤层气压降幅度也比较大，因此近井筒区域，首先有大量煤层气解吸产出，形成了投产后的第 1个产气高峰。此阶段的产气量主要取决于地层的原始渗透率和近井地带压裂改造效果，产气量一般为2 000 m3/d。第1产气高峰一般可以维持3~6个月。如图1所示，1号井于2005年10月份投产，第1产气高峰持续到2006年2月，稳产4个月，气产量维持在2 000 m3/d。

3.2 第2产气高峰

经过第1个产气高峰后，近井地带高渗区的甲烷在当时压力条件下已经解吸产出，远端的煤层气受压降漏斗波及范围和含水饱和度影响，不能补充过来，出现了一个相对的产气低谷。随着排采的不

图1 煤层气井(1号井)典型排采曲线图

Fig. 1 The production curve of the 1st well