沁水盆地低渗透煤层气渗流数值模拟研究及应用

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煤层气是一种可替代天然气的高效、洁净能源。开发利用煤层气,对于充分利用洁净能源,改善煤矿安全生产条件,保护人类赖以生存的大气环境,具有重大意义。我国煤层气资源极为丰富,但由于我国煤层气储层特征复杂,渗透率低,煤层气渗流速度慢,经典渗流理论并不适用于我国煤层气复杂流动规律,针对其局限性,需建立一个能正确描述低渗透率煤储层中煤层气渗流规律的数学模型。本文在国内外文献资料的基础上,分析了煤层气储集、运移和产出机制,考虑了煤层气从基质表面进入开采井筒所经历的解吸、扩散和渗流三个过程,特别针对我国煤层煤层气特殊的低渗透率的情况,加入了煤储层启动压力梯度因素,建立了双重介质、流固耦合数学模型。该模型中引入了Langmuir等温吸附定理,Fick第一定律来考虑煤层气的解吸和扩散对储层物性参数的影响,通过有限差分法对该数学模型进行离散差分,建立相应的数值模型,选择用IMPES方法,即隐式压力显式饱和度方法,实现了这一复杂数学模型的数值求解。利用FORTRAN语言,将成熟的黑油模型的程序修改开发成为煤层气渗流数值模拟程序,并将山西省沁水盆地3~#煤层晋试1井现场试井数据资料应用于编制的程序中,验证程序的可靠性,并对该井进行了历史拟合和产量预测。在此基础上,分析了低渗透率条件下,启动压力梯度对试井产能的影响。此外,对数值模拟计算出的各项数据进一步分析,得到试井采排的产水规律及其影响因素,并利用Visual Basic工具,编制软件,为沁水盆地煤层气井的采排工作提供便利。
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