山西南燕竹区15号煤层产能评价研究

2022-08-06周剑辉王海侨沈家伟

中国煤层气 2022年2期

周剑辉王海侨张旭沈家伟

(1.中联煤层气有限责任公司，北京 100016；2.中海油研究总院有限责任公司，北京 100029)

1 储层特征

山西南燕竹区位于沁水盆地北部，研究区内地质构造简单，煤层倾角小，煤层底板起伏幅度小，标高变化不大，但是由于工区主要为丘陵山区，沟谷切割，地形起伏较大，致使煤层埋深变化较大。15号煤层埋深变化范围622.2～1038.5m，平均为769.5m。总体变化趋势是由北向南方向埋深加大。

煤岩储层试井6口显示，15号煤渗透率在0.02～0.42×10-3μm2，非均质性较明显。15号煤层储层压力梯度介于0.42～0.91MPa/100m之间，平均为0.60MPa/100m(正常静水压力梯度为0.98MPa/100m)，煤储层处于欠压状态。

实测饱和度是实测含气量与实测储层压力投影到吸附等温线上所对应的理论含气量的比值，工区15号煤层气井实测含气饱和度介于48.76%～86.72%之间，平均为68.52%，属于欠饱和气藏。

2 排采生产分析

根据本区的排采特征，对各井的生产动态进行了分析，对其中6口参数井的数据统计分析，重点分析其排采的参数特征与相互关系。

选取典型参数井2井排采曲线(图1)，该井产层为15号煤层，煤层埋深562.9m，采用活性水加砂压裂，投产后第123天产水量相对较高，平均4.49m3/d。投产第83天后开始产气，投产270d，平均产气量1213.20m3/d，最高产气量3805.0m3/d。

稳定排采期在投产145～270d后，该井连续稳定产气125d，平均产气量1650.9m3/d，最高产气量3805m3/d，最小产气量891.0m3/d，平均产水量0.8m3/d，最高产水量4.21m3/d。

单井排采特点,在投产初期，由于近井地带通过压裂改造形成了高导流能力的裂缝，煤层水产出速度快，煤层气很快解吸产出；但是由于有效裂缝规模受限，在远井地带的压力持续向井筒传递后期造成降压难度大，所形成的压降漏斗范围扩展缓慢，于是产气量逐渐下降。

3 产能评价

3.1 产能数值模拟

为了全面了解南燕竹区15号煤层产能情况，我们利用已知的储层参数和排采数据对工区附近的排采井进行历史拟合，对渗透率等参数做了适当的微调，并用得到的储层参数对不同井型进行产能预测。

此次煤储层数值模拟采用的软件是COMET3，它是由美国ARI公司研制的煤层气专业模拟软件，目前在行业内使用最为广泛，具有以下突出优点：(1)可供选择的模型种类多。单气体组分有四种模型，双气体组份有两种模型，三气体组分有两种模型，这八种模型均为气水两相。双、三组分模型均为双孔、单渗，而单组分模型中孔隙度有单孔、双孔、三孔三种，渗透率分为单渗和双渗两种。可以根据储层实际情况选择不同模型进行气、水产能预测模拟，同时可以对实际产气、产水资料进行历史拟合，获取储层基础参数。(2)软件重点考虑了一些对煤层气井产能有影响的特别参数，比如空隙收缩、煤基质压缩、气体重解吸以及水溶气等。(3)用户可以通过自动开关实现对指定井的控制，即设定大水产率和井底流压，或者最小井底流压和水产率。

3.2 煤层气井生产动态数据历史拟合

历史拟合是在敏感性分析的基础上，通过利用生产井的实际生产数据，反演和校正研究区的有关煤储层参数，并通过最终拟合后得出的储层参数，对产量进行准确的预测。本次历史拟合，是用已知典型井排采中的气、水产量和累计气、水产量等实测数据的基础上进行的。选取生产井的气水产量排采曲线进行历史拟合(图2)。通过历史拟合，适当调整了工区内的储层参数(表1)，并且得出的储层参数与实际储层物性基本相一致，产气量基本拟合，产气高峰值拟合有所偏差。综合考虑，得出的储层参数能够运用到实际生产中。

图2 井2生产拟合曲线

表1 井2历史拟合参数

图4 孔隙度敏感性分析

根据对排采数据拟合得到的模拟参数，对渗透率、孔隙度进行敏感性分析，经过模拟得出渗透率和孔隙度的变化对单井产量的影响如图3、4所示，随着渗透率的增加单井累计产量和高峰期产量随之增加，且产气高峰时间向后推迟；随着孔隙度的增加，产水量增大，单井产气量减小，高峰期产量减少，高峰期向后推迟。

图3 渗透率敏感性分析

3.3 产能预测

通过历史拟合得出的平均储层物性参数，并将这些参数运用到本区产能预测上，得出15号煤层直井的产能数据。另外，在人工裂缝长度方面，经过对沁南地区煤层气井压裂裂缝的大地电位和微震监测统计，发现煤层压裂产生的不同方向裂缝的延伸长度在50～89m的区间内居多，占裂缝总数量的82.4%(图5)，且裂缝在井筒两翼对称发育，该范围也与本次模拟结果相近，因此，本次数值模拟采用裂缝长度为75m。

图5 沁南地区煤层气井压裂缝长分布范围

根据模拟结果，由表2中数据可知，15号煤直井压裂预测服务年限为15年的情况下，稳产期采收率为33.96%，平均日产气量为1351m3，平均年产气量44.57×104m3；在排采20年后，日产气量降低到412m3，20年累计产量606.92×104m3，最终采收率为66.06%，平均采气速度为3.30%。