基于COMET3数值模拟对煤层气井排采优化的研究

摘  要：煤层气储层产气量动态变化预测对煤层气开发具有重要意义。论文基于COMET3数值模拟软件，对不同井网布置方式进行产能模拟，并提出了煤层气井增产技术优化，论文取得了以下结论：正方形井网与菱形井网具有不同的产能曲线，模拟结果表明正方形井网布置的井组产能略高与菱形井网;煤层气井网单井数量不同时，正四边形井网布置发生井间干扰的时间较早;而正七边形井网布置由于不同井的压降速度不同，相邻井间形成干扰的时间不同，因此整体形成井间干扰的时间较晚。

关键词：COMET3;数值模拟;煤层气;排采优化

引言

煤层气储层产气动态变化预测是煤层气开发方案设计的基础，对煤层气井的有效开采具有重要意义。本文基于COMET3煤层气数值模拟软件基于生产井气水产量数据的历史拟合，结合更客观准确的煤层气储层参数，以生产数据作为校正前提，在预测煤层气井长期生产动态方面具有一定的优势。

1煤层气储层几何模型及假设条件

煤层气储层中存在两种明显不同的孔隙系统，在整个储层中就存在差异和不连续性。含有微小孔隙并具有很高储藏能力低渗透率的基质部分，具有低储存能力高渗透率的裂隙网络部分，是典型的双重孔隙结构储层。

研究区主要目的储层是3煤及15煤层，采用多口斜直井形成井组的开采方式，图2为建立的2层煤4口分支井的煤储层简化模型。

COMET3软件系统模拟煤层气开发过程中，使用了尽量少的限制假设条件，使模拟结果能更好的与实际情况相符。本次建立模型过程中，采用以下基本假设条件：

（1）储层温度保持恒定;

（2）气和水在裂隙系统中的流动满足达西定律，并可用相对渗透率来反映;

（3）同一个有限差分网格中煤基质块体都是同性的，但是不同的网格块中，基质块体的大小、气体吸附时间及某些参数可以有不同的设置;

（4）基于Warren和Root假设，在任何时刻，流体从煤基质块体向裂隙系统的扩散过程为拟稳态，即甲烷浓度在每一个基质块体单元中均以相同的比率下降。

2煤层气井网布置优化

煤层气单井开采稳产量较低，衰减明显，要想达到稳定高产的目的，可通过合理布置井网进行长期开采，使井与井之间达到充分干扰，压降漏斗垂向上加深，横向上波及面积迅速扩展，从而促进气产量持续高产。

2.1井网布置对煤层气井排采影响

本次模拟主要以4口井丛式井组为例，井网布置方式分别为正方形与菱形，采用相同的排采制度，对其产能及形成井间干扰的时间进行预测比较。

从图3可以看出不同井网布置对井组产能有一定影响，但影响效果并不明显。丛式井日产气变化曲线表明在排采前期阶段，菱形井网布置的井组日产气量相对较高，而在排采后期阶段则正方形井网布置的井组日产气量相对较高。正方形井网布置与菱形井网布置对井组累计产气的影响并不明显，相对而言，正方形井网布置的井组产能略高。

3结论

基于煤层气产能模拟软件COMET3对煤层气井排采开展研究，取得以下结论：

（1）煤层气单井开采穩产量较低，衰减明显。不同井网布置对井组产能有一定影响，但影响效果并不明显。丛式井日产气变化曲线表明在排采前期阶段，菱形井网布置的井组日产气量相对较高，而在排采后期阶段则正方形井网布置的井组日产气量相对较高。正方形井网布置与菱形井网布置对井组累计产气的影响并不明显，相对而言，正方形井网布置的井组产能略高。

（2）对比不同井数及井网布置的单井产能发现在排采前期阶段，井数较少的井组产气量相对较高，表明较少井数井网布置有利于前期煤层气开发，但从长期角度来看，井数较多的井网布置产能相对较大有利于煤层气产能的长期增长。

参考文献

[1]  蔡志翔，韦重韬，邹明俊. 潘河地区煤层气井排采制度优化[J]. 中国煤炭地质，2012，24（10）：18-21.

[2]  曹成润，牛伟，张遂安，等.煤层气在煤储层中的扩散及其影响因素[J].世界地质，2004，23（3）：266-269.

[3]  窦随兵，姬乃强. 王坡煤矿陷落柱发育特征及其对煤层气开发的影响[J]. 煤田地质与勘探，2013（2）：29-32.

[4]  杜维甲. 阜新矿区煤层气资源评价及开采规律研究[D]. 辽宁工程技术大学，2010.

[5]  杜希瑶，李相方，徐兵祥，等. 韩城地区煤层气多层合采开发效果评价[J]. 煤田地质与勘探，2014，42（2）：28-34.

[6]  杜志敏，付玉，伍勇.低渗透煤层气产能影响因素评价[J].石油与天然气地质，2007.

作者简介：王赛，北京人，主要从事煤层气及地质工程专业相关研究与开发工作。