周劍輝 王海僑 張 旭 沈家偉

(1.中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100016；2.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100029)

1 儲層特征

山西南燕竹區(qū)位于沁水盆地北部，研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層傾角小，煤層底板起伏幅度小，標(biāo)高變化不大，但是由于工區(qū)主要為丘陵山區(qū)，溝谷切割，地形起伏較大，致使煤層埋深變化較大。15號煤層埋深變化范圍622.2～1038.5m，平均為769.5m。總體變化趨勢是由北向南方向埋深加大。

煤巖儲層試井6口顯示，15號煤滲透率在0.02～0.42×10-3μm2，非均質(zhì)性較明顯。15號煤層儲層壓力梯度介于0.42～0.91MPa/100m之間，平均為0.60MPa/100m(正常靜水壓力梯度為0.98MPa/100m)，煤儲層處于欠壓狀態(tài)。

實(shí)測飽和度是實(shí)測含氣量與實(shí)測儲層壓力投影到吸附等溫線上所對應(yīng)的理論含氣量的比值，工區(qū)15號煤層氣井實(shí)測含氣飽和度介于48.76%～86.72%之間，平均為68.52%，屬于欠飽和氣藏。

2 排采生產(chǎn)分析

根據(jù)本區(qū)的排采特征，對各井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析，對其中6口參數(shù)井的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)分析其排采的參數(shù)特征與相互關(guān)系。

選取典型參數(shù)井2井排采曲線(圖1)，該井產(chǎn)層為15號煤層，煤層埋深562.9m，采用活性水加砂壓裂，投產(chǎn)后第123天產(chǎn)水量相對較高，平均4.49m3/d。投產(chǎn)第83天后開始產(chǎn)氣，投產(chǎn)270d，平均產(chǎn)氣量1213.20m3/d，最高產(chǎn)氣量3805.0m3/d。

穩(wěn)定排采期在投產(chǎn)145～270d后，該井連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣125d，平均產(chǎn)氣量1650.9m3/d，最高產(chǎn)氣量3805m3/d，最小產(chǎn)氣量891.0m3/d，平均產(chǎn)水量0.8m3/d，最高產(chǎn)水量4.21m3/d。

單井排采特點(diǎn),在投產(chǎn)初期，由于近井地帶通過壓裂改造形成了高導(dǎo)流能力的裂縫，煤層水產(chǎn)出速度快，煤層氣很快解吸產(chǎn)出；但是由于有效裂縫規(guī)模受限，在遠(yuǎn)井地帶的壓力持續(xù)向井筒傳遞后期造成降壓難度大，所形成的壓降漏斗范圍擴(kuò)展緩慢，于是產(chǎn)氣量逐漸下降。

3 產(chǎn)能評價(jià)

3.1 產(chǎn)能數(shù)值模擬

為了全面了解南燕竹區(qū)15號煤層產(chǎn)能情況，我們利用已知的儲層參數(shù)和排采數(shù)據(jù)對工區(qū)附近的排采井進(jìn)行歷史擬合，對滲透率等參數(shù)做了適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)，并用得到的儲層參數(shù)對不同井型進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測。

此次煤儲層數(shù)值模擬采用的軟件是COMET3，它是由美國ARI公司研制的煤層氣專業(yè)模擬軟件，目前在行業(yè)內(nèi)使用最為廣泛，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：(1)可供選擇的模型種類多。單氣體組分有四種模型，雙氣體組份有兩種模型，三氣體組分有兩種模型，這八種模型均為氣水兩相。雙、三組分模型均為雙孔、單滲，而單組分模型中孔隙度有單孔、雙孔、三孔三種，滲透率分為單滲和雙滲兩種?？梢愿鶕?jù)儲層實(shí)際情況選擇不同模型進(jìn)行氣、水產(chǎn)能預(yù)測模擬，同時(shí)可以對實(shí)際產(chǎn)氣、產(chǎn)水資料進(jìn)行歷史擬合，獲取儲層基礎(chǔ)參數(shù)。(2)軟件重點(diǎn)考慮了一些對煤層氣井產(chǎn)能有影響的特別參數(shù)，比如空隙收縮、煤基質(zhì)壓縮、氣體重解吸以及水溶氣等。(3)用戶可以通過自動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)對指定井的控制，即設(shè)定大水產(chǎn)率和井底流壓，或者最小井底流壓和水產(chǎn)率。

3.2 煤層氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)歷史擬合

歷史擬合是在敏感性分析的基礎(chǔ)上，通過利用生產(chǎn)井的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，反演和校正研究區(qū)的有關(guān)煤儲層參數(shù)，并通過最終擬合后得出的儲層參數(shù)，對產(chǎn)量進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。本次歷史擬合，是用已知典型井排采中的氣、水產(chǎn)量和累計(jì)氣、水產(chǎn)量等實(shí)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。選取生產(chǎn)井的氣水產(chǎn)量排采曲線進(jìn)行歷史擬合(圖2)。通過歷史擬合，適當(dāng)調(diào)整了工區(qū)內(nèi)的儲層參數(shù)(表1)，并且得出的儲層參數(shù)與實(shí)際儲層物性基本相一致，產(chǎn)氣量基本擬合，產(chǎn)氣高峰值擬合有所偏差。綜合考慮，得出的儲層參數(shù)能夠運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

圖2 井2生產(chǎn)擬合曲線

表1 井2歷史擬合參數(shù)

圖4 孔隙度敏感性分析

根據(jù)對排采數(shù)據(jù)擬合得到的模擬參數(shù)，對滲透率、孔隙度進(jìn)行敏感性分析，經(jīng)過模擬得出滲透率和孔隙度的變化對單井產(chǎn)量的影響如圖3、4所示，隨著滲透率的增加單井累計(jì)產(chǎn)量和高峰期產(chǎn)量隨之增加，且產(chǎn)氣高峰時(shí)間向后推遲；隨著孔隙度的增加，產(chǎn)水量增大，單井產(chǎn)氣量減小，高峰期產(chǎn)量減少，高峰期向后推遲。

圖3 滲透率敏感性分析

3.3 產(chǎn)能預(yù)測

通過歷史擬合得出的平均儲層物性參數(shù)，并將這些參數(shù)運(yùn)用到本區(qū)產(chǎn)能預(yù)測上，得出15號煤層直井的產(chǎn)能數(shù)據(jù)。另外，在人工裂縫長度方面，經(jīng)過對沁南地區(qū)煤層氣井壓裂裂縫的大地電位和微震監(jiān)測統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)煤層壓裂產(chǎn)生的不同方向裂縫的延伸長度在50～89m的區(qū)間內(nèi)居多，占裂縫總數(shù)量的82.4%(圖5)，且裂縫在井筒兩翼對稱發(fā)育，該范圍也與本次模擬結(jié)果相近，因此，本次數(shù)值模擬采用裂縫長度為75m。

圖5 沁南地區(qū)煤層氣井壓裂縫長分布范圍

根據(jù)模擬結(jié)果，由表2中數(shù)據(jù)可知，15號煤直井壓裂預(yù)測服務(wù)年限為15年的情況下，穩(wěn)產(chǎn)期采收率為33.96%，平均日產(chǎn)氣量為1351m3，平均年產(chǎn)氣量44.57×104m3；在排采20年后，日產(chǎn)氣量降低到412m3，20年累計(jì)產(chǎn)量606.92×104m3，最終采收率為66.06%，平均采氣速度為3.30%。

表2 15號煤層直井產(chǎn)量預(yù)測表

4 結(jié)語

(1)南燕竹區(qū)15號煤層整體埋藏淺，屬于低壓低滲欠飽和儲層；

(2)通過COMET3軟件數(shù)據(jù)模擬，結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)擬合，15號煤層擬合的儲層參數(shù)與實(shí)際儲層物性基本相一致，產(chǎn)氣量基本吻合。

(3)根據(jù)以上模擬分析，考慮排采生產(chǎn)過程中井間干擾正效應(yīng)影響，預(yù)測15號煤層直井壓裂井穩(wěn)產(chǎn)氣量在1300m3以上。