【摘 要】
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低阶煤煤层气资源丰富但勘探开发程度低,系统的理论体系还未建立,对低阶煤煤层气井的排采控制方法尚处于摸索阶段。因此,论文以彬长矿区为目标区,基于煤岩样品的孔裂隙系统实
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低阶煤煤层气资源丰富但勘探开发程度低,系统的理论体系还未建立,对低阶煤煤层气井的排采控制方法尚处于摸索阶段。因此,论文以彬长矿区为目标区,基于煤岩样品的孔裂隙系统实验测试、研究区的排采井动态分析、产能数据和钻井工程等资料,对彬长矿区低阶煤煤层气的微观储集特征、成藏条件与成藏规律、排采特征与排采控制方法、气藏开发模式与气藏工程控制因素进行了系统研究,为该区煤层气资源的开发提供依据。综合运用多种现代测试方法和理论,从宏观裂隙、微裂隙、孔隙整个孔裂隙系统的角度揭示了研究区主力煤层的微观储集模式。结果表明:研究区煤岩孔隙孔径分布均衡,孔隙形态以墨水瓶状孔、两端开口圆筒形孔及四边开放的平行板孔等开放透气性孔隙为主,核磁总孔隙度平均达12.3%,中大孔比例平均占55.7%,渗流孔隙发育,有利于煤层气的吸附、解吸和扩散。在储层特征研究的基础上,分析了沉积作用、构造演化和构造形迹、水文地质条件、煤层顶底板封盖性能与煤层含气量分布之间的关系,揭示了区内煤层气的沉积控气作用、构造控气、水文控气以及顶底板岩性控气作用。在分析实际产能数据的基础上,对低阶煤层气井的排水产气特征进行了分析。并从渗透率动态变化、基质收缩效应在产气量上的体现、钻井液伤害机理、解吸时间和降压空间四个方面探讨了高低煤阶煤层气井排采的差异性和控制机理。基于煤储层弱的渗透率应力敏感性、较强的基质收缩效应,综合煤粉产出特征,在分析研究区已有生产井排采控制方法的基础上,提出了“六段式”排采控制方法。利用数值模拟软件对比了直井、U型井、多分支水平井的排采效果和采收率,提出了多分支水平井气藏开发模式。并对多分支水平井的井身结构进行了优化设计,结果表明:最优的多分支水平井井身结构为分支间距200-300m,分支与主支之间的夹角60度,仅分支排列方式不同的树枝状或鱼骨状多分支水平井的产能效果和井筒稳定性相同。运用灰色关联分析方法对影响煤层气井产能的12个地质和工程因素与峰值产气量进行了关联分析,提出了修正后的产能指数公式用于评价单井产气前景,并探讨了关键控制因素与产气量之间的作用机理。
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