陈晓阳 石洪福 杜 鹏

(1.中石油煤层气有限责任公司,北京 100028;2.中国石油大学 (华东),山东 266555)

煤层气数值模拟在对生产井气、水产量数据的历史拟合的基础上,获得更加客观准确的煤层气储层参数,预测煤层气井的长期生产动态,同时为井网布置、完井方案、生产工作制度优化、气藏动态管理等提供科学依据。

1 煤层气渗流数值模型

1.1 基本假设

(1)煤层是由煤基质微孔隙系统和割理系统组成的双重孔隙介质;(2)煤层微可压缩,流体流动为等温流动; (3)煤层在原始状态下割理被水100%饱和,不含游离气及溶解气;(4)水是微可压缩流体,自由气为真实气体;(5)流体在煤层裂隙系统中的流动服从Darcy定律,并考虑重力的影响;(6)煤基质中的气体扩散为非平衡拟稳态过程,服从Fick第一扩散定律。

1.2 基本微分方程

①割理系统中气、水相渗流方程的建立

煤层气的吸附与解吸是一个可逆过程,用Langmuir等温吸附方程描述：

pL为Langmuir压力常数,MPa;VL为Langmuir体积常数,m3/t;VE为基质-裂隙面上煤层气的平衡吸附量,m3/t。

煤层气从基质向割理的扩散遵循Fick第一定律,即：

从基质单元经窜流扩散进入到割理系统的气体量为：

辅助方程：饱和度方程和毛管压力方程为：

初始条件：

式中,pfi为煤储层初始压力,MPa;为煤储层原始含气量,m3/t。

煤层气储层数值模拟中一般取定压内边界,定井底流动压力 (井中动液面位置),气、水相的产量公式为：

式中,α为单位转换因子。

2 煤层气数值模拟软件发展

从1958年以来,世界上先后已开发出几十个预测煤层气产量的数学模型,大体可分为三种类型：气体吸附-扩散模型、组分模型和黑油模型。……