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随着全世界能源的紧缺和全球各国对非常规天然气资源勘探开发程度的逐步加深,煤层气藏的开发已经成为一项重要且有意义的课题。 煤层气作为清洁能源绝大部分气体都吸附在煤岩中。煤层气的开发过程是通过排水方式使煤层的压力慢慢下降,当压力比临界解吸压力更低时,煤层气从煤层中解吸出来而进行排采生产的。在排采过程,煤层中的流体由单相水流变为气-水两相流动,经过较长时间之后最终达到单相气流状态。气-水两相流动是煤层气排采过程中的主要阶段,因此,煤层气气-水两相渗流的研究是高效合理开发煤层气资源的理论基础和开发技术的重要依据。 但是,目前国内外关于煤层气气-水两相渗流的研究并不多。本文对煤层气气-水两相渗流的研究主要从以下4各方面进行: (1)在回顾了煤层气井单相渗流的定常与非定常渗流的研究成果的基础上,采用了拟压力的处理方法建立了考虑解吸附作用的气-水两相混相稳定渗流与不稳定渗流模型,采用了非结构网格有限体积方法,并对模型进行离散求解。分析了不同种类的煤层气井的试井曲线及压力场云图。 (2)根据改进的煤层气藏开发过程中的稳定解吸与不稳定解吸模型,结合考虑压力敏感及气水饱和度分布的渗透率关系,提出了一种新的考虑多种因素下的气-水两相分相不稳定渗流模型,分析了解吸区域大小、井底气饱和度、压力敏感等因素对试井理论曲线的影响。 (3)为了对现场煤层气井的测试资料进行分析和对实际煤层气井的地层参数进行预测,本论文对目前使用的反褶积方法进行改进,通过分段积分与解析法求解积分的结合提高了算法的运算速度;通过引入von Schroeter等人反褶积算法中的“曲率最小化”增加了相应的非线性约束条件,进一步提高压力反褶积算法压力导数计算的稳定性。 (4)通过现场实例数据分析,获得了煤层气井气-水两相渗流阶段的煤层参数以及产量变化规律,验证了本文提出的模型的正确性以及改进反褶积算法的有效性。