205 / 2023-07-15 16:41:24

深部煤层气井排采中的超静孔隙压力行为与演化

深部煤层气；固结；超静孔隙水压力；超静孔隙气体压力；生产数据分析

深部煤层气（DCBM）作为非常规气藏之一，近年来在业界内取得了突破性进展，该储层内的孔隙压力行为也引起广泛关注。目前学者们普遍借鉴常规油气井的生产数据分析方法研究排采过程中深部煤层的孔隙压力，对其产生和演变的认识仍有限。

为了深入理解压裂后深部煤层孔隙压力的产生机理和科学描述排采过程中其力学响应，本文采用固结理论并引入超静孔隙水压力（EPWP）和超静孔隙气体压力（EPGP）的概念，提出了一个双相流模型。推导了一系列固结修正方程，并基于有限元法（FEM）实现求解。将该模型应用于一个典型现场案例，研究发现：（1）大规模的水力压裂促成了上覆地层的支撑物在短时间内从煤骨架转移至泵注的流体和孔隙中的气体，形成了初始超静孔隙水压力（IEPWP）和初始超静孔隙水压力（IEPGP）；（2）深层煤层气井的气与水产量表现由EPWP和EPGP主导，所提出的模型能够描述实例井排水期间早期41天内水和气体的压力行为；（3）实例井排水可分为3个阶段，煤中水相渗透率发生变化，第一阶段持续41天，后面两个阶段持续约40天和154天，渗透率分别下降了60%和78%；（4）较高的水相渗透率，特别是对气相渗透率高于水相情况，加上煤的强大吸附作用，有利于部煤层气井生产初期获得高产，且生产周期更长。研究得到如下启示：为了在深层煤层气井中获得可观的初始超静孔隙水压力（IEPWP）和初始超静孔隙水压力（IEPGP），通过超大规模的改造来粉碎深部煤层可能是压裂施工人员的首要任务，不仅创造相当的渗透性和孔隙度，更重要的是，如此可将更多的上覆地层重量有效转移至人造储层中的水和气体，产生理想IEPWP和IEPGP，支撑深部煤层气井初期高产。

本研究有望能使人们更深层次了解深部煤层气储层的压力行为，而且还能为其他依赖水力压裂的非常规资源如页岩油、页岩气的生产分析带来一定启发。