【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤系储层开发利用，具体为一种煤系气全生命周期高效抽采方法。
技术介绍
1、煤系气以煤系内生内储腐殖型气为主，包括煤层气和煤系砂岩气、页岩气以及煤系碳酸盐岩气等。由于煤系气不同储层流体能量、力学性质和孔渗条件的差异会影响不同煤系气系统共采的兼容性，使得常规地面开采方法难以实现煤系气共采目标。
2、为实现不同层位煤系气共采，提高煤系气开采效率。低孔、低渗透率的非常规天然气储层，煤系气自然抽采难度很大，必须采取卸压抽采的技术方法。目前主要通过在地面布置钻井，采用钻孔水力压裂增透方法，而目前低渗储层巷道随工作面采动而发生破坏，只服务于采动过程中煤层气抽采，而不能有效抽采工作面采动后在采空区及裂隙带富集的煤系气。
3、如中国专利公开号为cn114809992b所公开的一种低渗储层煤系气全生命周期高效抽采方法，该高效抽取方法通过“低位煤层开采+关键层致裂”双重卸压增透，促进煤系储层多层位的卸压增透，并通过煤系气抽采工作巷进行多层位“三气”联合智能高效开采，能够实现采前、采中和采后阶段覆岩裂隙场及煤系气流场的主动调控，克服不同采动阶段卸压增透效果差异大的不足。
4、而目前对低渗透层煤系气抽采过程中煤层气在低渗透性煤层渗流时受滑脱效应影响显著，上述抽采方法中将滑脱系数视为常数，然而在煤层气抽采时受有效应力和煤基质收缩效应影响，滑脱系数是动态变化的，因此较难实现对煤系气精细化抽采和产能的准确预测；并且上述抽采方法在多层油气藏开发中，由于各煤层之间的出现的压力差压衰减，因此产生的层压将出现连通性，基
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种煤系气全生命周期高效抽采方法，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种煤系气全生命周期高效抽采方法，包括以下具体步骤：
3、s1：开区矿区整体区域地质特征模型初步建立；基于地质数据的采集与整理，包括地质勘探、测量建模以及岩心分析等，对模型初步参数进行设定，并进行模型验证和修正；
4、s2：煤系气抽采的相关模型建立；基于弹性应力应变基本假设，采用控制变量分析滑脱系数随开采煤层压力、初始渗透率以及温度等的变化规律，建立煤系气抽采过程中滑脱系数动态演化模型，基于所述滑脱系数动态演化模型的基础上建立气体渗透率预测模型，将整体煤系气于储层内划分出层内流动和层间窜流两单元，基于经典渗透力学建立层内流动的层内动态连续方程和层内窜流的层间动态流动方程，基于s1中地质特征模型建立煤系气合采渗流模型；
5、s3：煤系气抽采相关因素影响程度的模拟研究；基于s2中层内流动、层内窜流以及耦合作用对煤系气全生命周期中压力分布的影响，得出煤与页岩、煤与砂岩以及页岩和砂岩等储层随抽采时间、渗透率以及煤层间渗透率的变化规律，基于模拟研究结果完成抽采工作巷布置、关键层致裂工艺设计、关键层主动破断实施以及储层氮气泡沫压裂的实施；
6、s4：开采方式的产能预测；基于煤系气全生命周期采用单一煤层开采或合采等开放方式进行产能预测，且基于s2和s3相关模型建立和模型研究基础上考虑动态滑脱效应、层间窜流、耦合作用等相关因素。
7、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述s1中包括对待抽采煤层气与煤系其他岩层的关系分划，具体为煤与页岩型、煤与砂岩型以及页岩和砂岩型，且根据岩层型基于内流动、层内窜流以及耦合作用得出随抽采时间、渗透率以及煤层件渗透率的变化规律。
8、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述s2中滑脱系数动态演化模型包括对煤系地层进行吸附性、渗透性以及围岩物性测试，并分析孔隙压力引起的有效压力变化及基质收缩对煤系气储层孔隙结构的影响，建立包含煤系气储层于孔隙压力降低下孔隙率动态变化的滑脱系数动态演化模型。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：基于孔隙率变化为因量的滑脱系数随孔隙压力变化的滑脱系数动态演化模型，基于滑脱系数动态演化模型完成对孔隙压力、煤系气层温度对滑脱系数影响。
10、在上述中孔隙体积变化因量、基质变化因量与煤系气储层体积大小的关系具体为：其中δε孔为孔隙体积变化因量，δε基为基质变化因量，δε总煤系气储层体积应量变化量，为煤系气储层孔隙率，由此可知有效应力对孔隙率存在影响，由于孔隙压力的降低，煤系气解吸，解吸后会引起煤基质收缩，根据煤系气储层吸附的体积应变与吸附方程得出滑脱系数动态演化模型中孔隙率变化的影响其一：εl和β均为煤系气储层的体积应变参数，v为煤系储层体积，ρ为孔隙压力，因此可知煤系气储层基质收缩对孔隙率变化存在影响；最后本实施例探讨孔隙率随孔隙压力的影响，其中孔隙压力降低时，煤系气储层由于有效应力引发煤系气储层基质变形或解吸发生基质变形，因此在这二过程中，孔隙压力ρ0成为ρ，孔隙率可写为：为孔隙率，为原先初始孔隙率，和为孔隙压力为ρ的基质收缩下的孔隙率变化率。
11、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述气体渗透率预测模型通过对煤系气储层的多个样品采集，并基于达西定律稳态测量法中且在试验时气体密度、压力变化以及流量满足气体膨胀定律，最后得出煤系气储层试样的气体渗透率计算公式：具体步骤为三轴渗透仪内放置侧面涂抹密封胶的样品，渗透仪密封后加入轴压，之后加入孔隙压力，关闭出气口，直到吸附平衡后施加预先设定的围压和轴压，围压和轴压达到稳定后打开出气口，调节孔隙压力大小待出气口流量稳定，测量此时气体流量，利用模型计算气体渗透率。
12、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述s2中层内动态连续方程和层内窜流的层间动态流动方程基于孔隙率、气体渗透率以及孔隙压力等计算预测模型上得出，其中所述煤系气合采渗流模型针对煤与页岩、煤与砂岩以及页岩和砂岩三储层建立。
13、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述s3中模拟研究得到气体渗透率、孔隙压力、孔隙率等流动数据根据滑脱系数于煤系气储层内动态演化的趋势，并结合划分出层内流动和层间窜流两单元内压力分布影响和规律，设计不同层位关键层的压裂工艺，识别关键层破断层位，设计钻场及钻孔排布特征、泡沫质量、排量，实施对煤储层不同层位含煤系气岩层的压裂破煤增。
14、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述s4中开采方式的产能预测基于s2和s3中模型建立后得到的如煤泊松比v1，煤弹性模量e、煤密度ρ煤、煤的吸附参数β、煤的初始孔隙率煤初始绝对渗透率k∞0、温度k、甲烷密度ρ煤系气、粘滞系数μ、大气压力pn以及井筒压力p20等用于产能预测的参数。
15、有益效果
16、本专利技术提供了一种煤系气全生命周期高效抽采方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
17、该煤系气全生命周期高效抽采方法，针对煤系气抽采时整体煤系气储层内层间窜流和层内流动建立对应的模型对抽采操作进行预估影响本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述S1中包括对待抽采煤层气与煤系其他岩层的关系分划，具体为煤与页岩型、煤与砂岩型以及页岩和砂岩型，且根据岩层型基于内流动、层内窜流以及耦合作用得出随抽采时间、渗透率以及煤层件渗透率的变化规律。
3.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述S2中滑脱系数动态演化模型包括对煤系地层进行吸附性、渗透性以及围岩物性测试，并分析孔隙压力引起的有效压力变化及基质收缩对煤系气储层孔隙结构的影响，建立包含煤系气储层于孔隙压力降低下孔隙率动态变化的滑脱系数动态演化模型。
4.根据权利要求3所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：基于孔隙率变化为因量的滑脱系数随孔隙压力变化的滑脱系数动态演化模型，基于滑脱系数动态演化模型完成对孔隙压力、煤系气层温度对滑脱系数影响。
5.根据权利要求3所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述气体渗透率预测模型通过对煤系气储层
6.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述S2中层内动态连续方程和层内窜流的层间动态流动方程基于孔隙率、气体渗透率以及孔隙压力计算预测模型上得出，其中所述煤系气合采渗流模型针对煤与页岩、煤与砂岩以及页岩和砂岩三类储层关系建立。
7.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述S3中模拟研究得到气体渗透率、孔隙压力、孔隙率流动数据根据滑脱系数于煤系气储层内动态演化的趋势，并结合划分出层内流动和层间窜流两单元内压力分布影响和规律，设计不同层位关键层的压裂工艺，识别关键层破断层位，设计钻场及钻孔排布特征、泡沫质量、排量，实施对煤储层不同层位含煤系气岩层的压裂破煤增。
8.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述S4中开采方式的产能预测基于S2和S3中模型建立后得到的如煤泊松比v1，煤弹性模量E、煤密度ρ煤、煤的吸附参数β、煤的初始孔隙率煤初始绝对渗透率k∞0、温度K、甲烷密度ρ煤系气、粘滞系数μ、大气压力pn以及井筒压力p20用于产能预测的参数。
...【技术特征摘要】
1.一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述s1中包括对待抽采煤层气与煤系其他岩层的关系分划，具体为煤与页岩型、煤与砂岩型以及页岩和砂岩型，且根据岩层型基于内流动、层内窜流以及耦合作用得出随抽采时间、渗透率以及煤层件渗透率的变化规律。
3.根据权利要求1所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述s2中滑脱系数动态演化模型包括对煤系地层进行吸附性、渗透性以及围岩物性测试，并分析孔隙压力引起的有效压力变化及基质收缩对煤系气储层孔隙结构的影响，建立包含煤系气储层于孔隙压力降低下孔隙率动态变化的滑脱系数动态演化模型。
4.根据权利要求3所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：基于孔隙率变化为因量的滑脱系数随孔隙压力变化的滑脱系数动态演化模型，基于滑脱系数动态演化模型完成对孔隙压力、煤系气层温度对滑脱系数影响。
5.根据权利要求3所述的一种煤系气全生命周期高效抽采方法，其特征在于：所述气体渗透率预测模型通过对煤系气储层的多个样品采集，并基于达西定律稳态测量法中且在试验时气体密度、压力变化以及流量满足气体膨胀定律，最后得出煤系气储层试样的气体渗透率计算公式：具体步骤为三轴渗透仪内放置侧面涂抹密封胶的样品...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹涛涛，宁高飞，肖娟宜，余烨，黄俨然，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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