沁水盆地产层组合对煤层气井产能的影响
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第 ３２卷第 ３期
煤 炭 学 报
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．３
２００７年 ３月
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ
Ｍａｒ． ２００７
文章编号：０２５３－９９９３（２００７）０３－０２７２－０４
沁水盆地产层组合对煤层气井产能的影响
张先敏，同登科
（中国石油大学 （华东）数学与计算科学学院，山东 东营 ２５７０６１）
摘 要：借鉴现有模型并结合沁水盆地现场实际，建立了煤储层双重孔隙多孔介质三维气、水两
相耦合流动数学模型，研究了模型的全隐式解法，根据沁水盆地煤层和含水层的不同组合方式以
及流体流动方式编制了 ７种组合方案，并利用自行编制的数值模拟程序对 ７种组合方案进行了单
井产能数值模拟，最终确定将 ３号和 １５号煤层、Ｋ
２
灰岩层联合作为产层是最优的组合方案．
关键词：沁水盆地；煤层气；临界解吸压力；组合方案
中图分类号：Ｐ６１８１１ 文献标识码：
Ａ
收稿日期：２００６
－
０５
－
２９ 责任编辑：韩晋平
基金项目：国家重点基础研究发展规划 “９７３” 基金资助项目 （２００２ＣＢ１１７００）；山东省自然科学基金资助项目 （Ｙ２００３Ｆ０１）
作者简介：张先敏 （１９８０－），男，山东招远人，硕士研究生．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇ＿ｘｉａｎｍｉｎ＠１６３ｃｏｍ
Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｙｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏａｌｂｅｄ
ｍｅｔｈａｎｅｗｅｌｌｉｎＱｉｎｓｈｕｉｂａｓｉｎ
ＺＨＡＮＧＸｉａｎｍｉｎ，ＴＯＮＧＤｅｎｇｋｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ＆ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ （ＥａｓｔＣｈｉｎａ），Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０６１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｔｗｏｐｈａｓｅ，ｄｕａｌｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｆｕｌｌｙｉｍｐｌｉｃｉｔｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｓｉｍｕｌａｔｏｒｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ
ｂｙｄｒａｗｉｎｇｏｎｆｏｒｍｅｒｍｏｄｅｌｓａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｉｔｙｉｎＱｉｎｓｈｕｉＢａｓｉｎ．Ｔｈｅｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ
ｏｆｃｏａｌｓｅａｍｓａｎｄａｑｕｉｆｅｒｓｉｎＱｉｎｓｈｕｉｂａｓｉｎ，ｓｅｖｅｎｓｃｈｅｍｅｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｂｙｔｈｉｓｓｉｍｕ
ｌａｔｏｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＮｏ３ｃｏａｌｓｅａｍ，Ｎｏ１５ｃｏａｌｓｅａｍａｎｄＫ
２
ｌｉｍｅｓｔｏｎｅａｑｕｉｆｅｒｉｓｔｈｅ
ｏｐｔｉｍａｌｓｃｈｅｍｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｑｉｎｓｈｕｉｂａｓｉｎ；ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ；ｃｒｉｔｉｃａｌｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ
沁水盆地是我国煤层气富集的主要盆地之一，二叠系山西组的 ３号煤层和石炭系太原组的 １５号煤层
是该盆地的主要气源岩，属高变质的无烟煤，２煤层之间有数十米厚的地层相分隔，无动力联系．其中 ３
号煤层的顶、底板分别为泥岩和砂质泥岩，封闭性能较好．１５号煤层的顶板为盆地内稳定发育的石炭系
Ｋ
２
灰岩，其中岩溶、裂隙发育，富含地下水，是该井的主要水源，同时也造成煤层气的逸散；底板为黏
土质泥岩及铝土质泥岩，封闭性能较好．本文借鉴现有模型并结合沁水盆地现场实际，建立煤储层双重孔
隙多孔介质三维气、水两相耦合流动数学模型，并根据沁水盆地煤层和含水层的不同组合方式，编制程序
进行数值模拟，以确定最优的产层组合方案．
１ 数学模型
［１，２］
假设：
①
煤层是由煤基质微孔系统和裂隙孔隙系统组成的双孔隙度单渗透率的特殊双重介质；
②
煤
层可压缩，裂隙系统均质各向异性；
③
水是微可压缩流体，煤层在原始状态下被水 １００％饱和，不含游离
气及溶解气，气体均以吸附态储集在煤基质的内表面，且由于煤基质的孔径小，水不能进入；
④
流体流
动为等温流动，自由气为真实气体；
⑤
气体在裂隙系统中的流动服从渗流和扩散两种机理，而水的流动
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