鄂尔多斯盆地煤层气实际产气压力分析

2013-11-26薛晓辉丁安徐

中国煤层气 2013年1期

关键词：参考值等温产气

薛晓辉丁安徐程伟龚月

(中国石油化工股份有限公司华东分公司石油勘探开发研究院，江苏 210000)

1 临界解吸压力概念论述

煤层气临界解吸压力是指煤层气解吸与吸附达到平衡时所对应的压力，在等温吸附曲线上表现为煤样实测含气量所对应的压力 (图1)。可由式(1)计算:

图1 临界解吸压力计算图解

式中 Pcd——临界解吸压力，MPa;

V实——实测含气量，m3/t;

PL——朗缪尔压力，MPa;

VL——朗缪尔体积，m3/t;

根据等温吸附实验原理，煤层气实测含气量对应的压力为临界解吸压力，储层压力对应的含气量为理论含气量。煤层气临界解吸压力与煤储层含气量和吸附/解吸特性呈函数关系，是估算煤层气采收率的重要参数，其与储层压力的比值 (即临储压力比)决定了地面煤层气开采中排水降压的难易程度。

2 临界解吸压力数值计算

通过图1可以看出，煤层气的临界解吸压力受等温吸附曲线和实测含气量的影响，在式 (1)中表现为与实测含气量、朗缪尔压力和朗缪尔体积等数据直接相关。因此煤层气临界解吸压力的计算结果，误差主要产生于煤层气实测含气量实验和煤的等温吸附实验过程中。

当含气量测定结果偏小时，实验所对应的临界解吸压力值偏小，如图2所示。

图2 临界解吸压力含气量测定误差分析

煤层气的等温吸附实验是将风干、粉碎、筛选、干燥等处理的样品置于密封容器中，测定其在相同温度、不同压力下达到吸附平衡时所吸附的甲烷等试验气体的体积，根据朗缪尔吸附理论，得出表征煤对甲烷的吸附特性的吸附常数——朗缪尔体积、朗缪尔压力以及等温吸附曲线。在煤的等温吸附实验中，除了操作过程、温度的选择等误差外，由于样品脱离了原储层条件，在大气中暴露、压力释放等因素，煤质、结构构造、孔裂隙类型等发生改变，实验过程不能完全模拟实际储层条件，实验结果存在误差。当实验曲线高于理论等温吸附曲线时，实验所计算的临界解吸压力偏小，如图3所示。

图3 临界解吸压力等温吸附误差分析

3 临界解吸压力与实际产气压力数据分析

目前，中石化华东分公司正在鄂尔多斯盆地进行大量的煤层气井排采实验工作，部分产气量较高的井孔在煤层气发电利用阶段取得了一定的进展。在煤层取芯、煤层气排采过程中得到了大量的实验数据，为煤层气资源价值评估和下一步的煤层气开采工作提供了有力的支撑。本文统计了鄂尔多斯盆地部分煤层气井临界解吸压力和含气饱和度数据，共10个井孔或井段的2#煤层及10#煤层的样品数据，具有普遍的代表意义 (见表1)。

煤层气的临界解吸压力一方面受煤层气含量及等温吸附试验计算过程误差的影响;另一方面，煤的吸附性能影响因素包括煤层埋深、温度、煤岩组分、煤阶、水文地质条件、构造等一系列因素，煤层气的实际产气压力也会在煤层气富集、储藏、运移等过程中受以上各种因素及游离气的影响。因此煤层气的临界解吸压力与煤层气实际产气压力存在一定的差值。临界解吸压力不具备对实际产气压力的判断价值，也不能直接指导煤层气排采生产中排水降压过程。如图4所示，临界解吸压力普遍低于实际产气压力，与我国其他矿区数据分析规律基本一致。

表1 鄂尔多斯盆地部分煤层气井临界解吸压力统计表

3.1 差值分析

煤层气临界解吸压力与实际产气压力差值较大。通过表2可以看出，两者差值在1.483～3.106MPa之间，接近程度为20.5% ～79.7%不等，平均差值为2.356MPa。

图4 煤层气临界解吸压力与实际产气压力分析

表2 煤层气临界解吸压力与实际产气压力对比表

根据差值规律，将临界解吸压力值均加上差值的平均值 (即2.356MPa)，得出一组实际产气压力参考值。对比实际产气压力参考值和实际产气压力，接近程度全部在80.8% ～118.2%之间，其中一半数据位于90%～110%之间。已经初步具备了对生产作业的指导意义，如图5所示。实际产气压力参考值与实际产气压力相关性好，如图6所示。

图5 实际产气压力参考值分析

图6 拟合值与实际产气压力相关性分析

3.2 实例分析

在差值分析的基础上，选取了鄂尔多斯盆地同一区块的两个构造区内的5口煤层气井数据进行了验证分析。

图7 鄂尔多斯盆地实际产气压力参考值分析图

由表3、图7所示:经过修正后的实际产气压力参考值与实际产气压力的接近程度位于93.54%～136.23%之间，与位于51.3% ～62.6%之间的原接近程度更加具有指导意义。并且在构造区Ⅰ内的修正接近程度分别为93.6%和100.2%，接近程度较高。综上所述，为了更加合理的研究煤层气临界解吸压力实验值与实际产气压力值之间的关系，应该进行区域性差值分析和模拟，在临界解吸压力计算的基础上建立区域实际产气压力模型，指导生产实践。