王志榮，楊 杰，陳玲霞，郭志偉

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水力壓裂條件下焦作礦區(qū)低滲煤層氣試驗(yàn)井產(chǎn)能預(yù)測(cè)

王志榮，楊 杰，陳玲霞，郭志偉

(鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450001)

為了探索焦作“三軟”煤層(軟煤、軟頂和軟底)水力壓裂條件下煤層氣滲透機(jī)理及產(chǎn)出規(guī)律，首先基于儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型，考慮壓裂后煤體孔隙率對(duì)滲透率的影響，建立儲(chǔ)層裂縫滲透模型，并進(jìn)行試驗(yàn)單井的應(yīng)用及分析，得出壓裂縫長(zhǎng)度、寬度、滲透率以及壓裂后儲(chǔ)層參數(shù)等指標(biāo)；而后通過(guò)等溫吸附曲線(xiàn)法與歷史擬合法的綜合分析，對(duì)煤層氣井的采收率進(jìn)行預(yù)測(cè)；最后結(jié)合所得指標(biāo)參數(shù)與采收率，運(yùn)用FracproPT軟件對(duì)礦區(qū)GW-002試驗(yàn)井進(jìn)行2 430 d的產(chǎn)能預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：該試驗(yàn)井模擬預(yù)測(cè)的平均日產(chǎn)氣量可達(dá)596.87 m3，采收率可達(dá)32.86%，累計(jì)產(chǎn)氣量可達(dá)1.09×106m3，數(shù)值模擬出的產(chǎn)氣量與實(shí)采數(shù)據(jù)較為吻合，滿(mǎn)足煤層氣開(kāi)采技術(shù)要求，可用于指導(dǎo)焦作礦區(qū)煤層氣井壓裂抽采實(shí)踐與產(chǎn)能預(yù)測(cè)。

水力壓裂；“三軟”煤層；滲透模型；采收率；產(chǎn)能預(yù)測(cè)

煤層氣是含煤地層中賦存的一種非常規(guī)天然氣，我國(guó)陸上煤層埋深2 000 m以淺的煤層氣原地資源量為32.86萬(wàn)億m3[1]，居世界前三，開(kāi)發(fā)和利用豐富的煤層氣資源對(duì)國(guó)內(nèi)的能源戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備起到至關(guān)重要的作用[2]。河南是產(chǎn)煤大省，煤層氣資源極為豐富，其中焦作礦區(qū)有近百年的開(kāi)采歷史，多次進(jìn)行礦井勘探與抽采技術(shù)評(píng)價(jià)，也有相應(yīng)的瓦斯抽采試驗(yàn)，客觀上成為煤層氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)的理想場(chǎng)所[3-5]。煤層氣井的產(chǎn)能預(yù)測(cè)對(duì)于合理開(kāi)發(fā)煤層氣資源具有重要的指導(dǎo)意義。由于煤形成過(guò)程中的煤化作用以及構(gòu)造應(yīng)力等因素的影響，煤體內(nèi)具有復(fù)雜的孔裂隙系統(tǒng)。與常規(guī)砂巖儲(chǔ)層相比，煤儲(chǔ)層具有低滲透率、單層厚度較小、低彈性模量、高泊松比等特點(diǎn)，因此，為了高效開(kāi)發(fā)煤層氣資源，必須進(jìn)行儲(chǔ)層改造，在現(xiàn)有的煤層氣開(kāi)采中，水力壓裂是一種最為常見(jiàn)且有效的方式[6-9]。目前，國(guó)內(nèi)外就煤層氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)進(jìn)行了廣泛研究，呂玉民等[10]基于現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計(jì)與人工智能理論，擬合出煤層氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)模型；A. Agarwal等[11]對(duì)特定區(qū)域的煤層氣井進(jìn)行了測(cè)試，建立了儲(chǔ)層流動(dòng)方程，并利用方程計(jì)算出試驗(yàn)井的理論產(chǎn)氣量；徐兵祥等[12]分析了不同Langmuir體積(L)、Lang-muir壓力(L)和滲透率下典型曲線(xiàn)的變化特性，提出了煤層氣井的典型曲線(xiàn)產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法；G. R. King[13]、T. Ahmed等[14]基于物質(zhì)平衡方程分析弱水流條件下煤層氣富集規(guī)律，預(yù)測(cè)出煤層氣井產(chǎn)能及井底流壓變化；張健等[15]考慮多種因素的影響，結(jié)合氣體擬壓力函數(shù)，引入等效半徑模型，建立了壓裂條件下垂直井與水平井的動(dòng)態(tài)產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。

筆者在考慮水力壓裂條件下產(chǎn)生的高滲透裂縫對(duì)煤層氣滲流產(chǎn)出影響的基礎(chǔ)上，基于儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型建立儲(chǔ)層裂縫滲透模型，并對(duì)焦作礦區(qū)GW-002試驗(yàn)井進(jìn)行應(yīng)用分析，結(jié)合壓裂抽采試驗(yàn)與歷史擬合法雙重?cái)M合出的儲(chǔ)層參數(shù)，采用數(shù)值模擬法和等溫吸附曲線(xiàn)法綜合預(yù)測(cè)其采收率，再運(yùn)用美國(guó)FracproPT軟件的產(chǎn)能分析預(yù)測(cè)模塊對(duì)獲取的壓裂施工參數(shù)、儲(chǔ)層參數(shù)及采收率進(jìn)行擬合計(jì)算，繼而預(yù)測(cè)礦區(qū)煤層氣井產(chǎn)能，以期指導(dǎo)我國(guó)相關(guān)礦區(qū)“三軟”煤層煤層氣的開(kāi)發(fā)與利用。

1 儲(chǔ)層壓裂滲透模型

儲(chǔ)層裂縫滲透率是水力壓裂的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響到煤層氣井后期產(chǎn)能預(yù)測(cè)。而滲透率的計(jì)算又取決于壓裂縫的長(zhǎng)度、寬度及高度的取值，為此，本文在儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型的基礎(chǔ)上，考慮壓裂后煤體孔隙率對(duì)滲透率的影響，建立儲(chǔ)層裂縫滲透率模型，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)井的應(yīng)用及分析。

1.1 儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型

儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型從早期的二維模型、三維模型、擬三維再到真三維模型，理論越來(lái)越完善。鑒于焦作礦區(qū)I—II類(lèi)碎裂煤強(qiáng)度相對(duì)較低且容易壓裂[16]，王志榮等[2]基于煤儲(chǔ)層在水力壓裂過(guò)程中表現(xiàn)為線(xiàn)彈性應(yīng)變，水平切面為平面應(yīng)變，裂縫擴(kuò)展后切面可簡(jiǎn)化為橢圓形，且垂直剖面為矩形等假設(shè)，建立儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型(圖1)。

在注水壓裂施工過(guò)程中，前置液和攜砂液主要是用于造縫和撐縫。根據(jù)流體的總體積守恒，注入壓裂液的總體積()應(yīng)為進(jìn)入裂縫壓裂液體積F()和壓裂過(guò)程中壓裂液濾失體積L()之和。

圖1 “三軟”煤層裂縫擴(kuò)展模型

式中()、L()和F()單位為m3。

時(shí)刻注入的壓裂液體積為：

式中為施工排量，m3/min；為施工總時(shí)間，min。

壓裂液濾失量L()是壓裂液濾失速度()、裂縫面積()和時(shí)間的函數(shù)[17]：

在壓裂液的經(jīng)典濾失理論中，濾失速率()與接觸壓裂液的時(shí)間有關(guān)，即：

式中()為壓裂液濾失速率，m/min；0為壓裂液注入的總時(shí)間，min；為壓裂液濾失系數(shù)，m/min0.5；為裂縫高度，m；為壓裂液到達(dá)裂縫處的時(shí)間，min。

將式(4)代入式(3)可得：

式中為裂縫單邊長(zhǎng)度，m；為裂縫高度，m。

對(duì)式(5)進(jìn)行積分可得：

當(dāng)壓裂液充滿(mǎn)裂縫時(shí)，F(xiàn)()可用裂縫的體積計(jì)算：

式中(,)為時(shí)刻裂縫延伸方向上處的裂縫寬度，m。

根據(jù)模型假設(shè)條件并結(jié)合文獻(xiàn)[2]，各個(gè)斷面的縫寬與其斷面處凈壓力的關(guān)系為：

式中為巖石剪切模量，Pa；為巖石泊松比，無(wú)量綱；為裂縫斷面處的凈壓力，Pa。

裂縫長(zhǎng)度延伸方向上的壓力降取決于橢圓裂縫內(nèi)的流動(dòng)阻力，單一裂縫內(nèi)的壓力降公式[18]為：

式中 Δ為裂縫延伸方向上單位長(zhǎng)度的壓力降，Pa/m；為壓裂液流態(tài)指數(shù)，無(wú)量綱；為壓裂液的稠度系數(shù)，mPa·s；()為裂縫單邊長(zhǎng)度方向上處的流量，m3/min。

利用Matlab軟件對(duì)裂縫內(nèi)處的流量與施工排量數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，可得：

對(duì)式(8)求關(guān)于一階偏導(dǎo)數(shù)可得：

聯(lián)立式(9)、式(10)和式(11)，結(jié)合邊界條件=時(shí)=0，可得裂縫內(nèi)處的寬度為：

將式(13)代入式(7)并積分可得：

令

將式(2)、式(6)、式(14)和式(15)代入式(1)得：

1.2 滲透率模型

在注水壓裂的條件下，相對(duì)煤儲(chǔ)層裂隙而言，基質(zhì)孔隙的滲透率極低，滲透率計(jì)算時(shí)可以忽略基質(zhì)孔隙的影響。儲(chǔ)層的滲透率主要與煤體孔隙率、壓裂縫內(nèi)砂比、地面砂比、裂縫長(zhǎng)度和寬度、壓裂液濾失時(shí)間和濾失系數(shù)等有關(guān)，考慮壓裂縫支撐劑全懸浮，壓裂縫內(nèi)砂比與地面砂比的關(guān)系[17]為：

式中c為壓裂縫內(nèi)砂比，無(wú)量綱；為壓裂液濾失時(shí)間，min；0為地面砂比，無(wú)量綱。

單裂縫儲(chǔ)層的煤體孔隙率f為：

壓裂縫滲透率與煤體孔隙率的關(guān)系[18]為：

式中為壓裂條件下儲(chǔ)層裂縫滲透率，μm2；

將式(18)和式(13)代入式(19)可得水力壓裂條件下的儲(chǔ)層滲透率模型：

1.3 滲透率計(jì)算

GW-002試驗(yàn)井位于焦作位村礦區(qū)西部，完井方式為套管完井，氣井半徑140 mm，完井深度540 m，層位為二疊系下統(tǒng)山西組，儲(chǔ)層壓力約為4.14 MPa，儲(chǔ)層原始滲透率為0.002×10-3μm2，彈性模量為2.5 GPa，泊松比為0.31[19]。由于該井的水文地質(zhì)條件和構(gòu)造條件良好，2008年礦區(qū)開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行壓裂抽采試驗(yàn)，壓裂過(guò)程中采用活性水壓裂液、石英砂作支撐劑，壓裂施工參數(shù)見(jiàn)表1。

GW-002試驗(yàn)井排采時(shí)間為2008-05-11—2008- 07-19，共持續(xù)70 d，最高產(chǎn)氣量為959.29 m3，累計(jì)產(chǎn)氣量約3.0×104m3，最高產(chǎn)水量為3.58 m3，累計(jì)產(chǎn)水量為48.85 m3。排采過(guò)程可分為排水降壓、產(chǎn)氣量上升和穩(wěn)定產(chǎn)氣3個(gè)階段，排水降壓階段產(chǎn)氣速率幾乎為零，日產(chǎn)水量變化幅度較大，最小為0.11 m3，最大可達(dá)3.35 m3，總體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；日產(chǎn)氣量上升階段達(dá)到產(chǎn)氣高峰值959.29 m3，動(dòng)液面下降速率相對(duì)較快，井底流壓隨之降低；穩(wěn)定產(chǎn)氣階段產(chǎn)氣速率相對(duì)穩(wěn)定，日平均產(chǎn)氣量為740.55 m3，生產(chǎn)曲線(xiàn)中有兩次產(chǎn)氣速率驟然降低(第46 d和56 d)，可能與實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的操作與記錄有關(guān)，其排采動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

鑒于煤層頂板和底板強(qiáng)度均高于煤層自身強(qiáng)度，裂縫高度取煤層厚度，基于儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展模型，在水力壓裂條件下對(duì)壓裂縫長(zhǎng)度和高度進(jìn)行計(jì)算。活性水壓裂液流態(tài)指數(shù)為1，濾失系數(shù)為8.30×10-3m/min0.5，稠度系數(shù)為0.001 Pa·s[2]，結(jié)合表1中GW-002試驗(yàn)井的施工參數(shù)，首先求出式(15)中參數(shù)，由式(16)迭代計(jì)算出裂縫長(zhǎng)度，再通過(guò)式(13)求得平均裂縫寬度，將上述計(jì)算結(jié)果及相關(guān)參數(shù)代入式(20)即可得出壓裂縫滲透率，壓裂縫幾何參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 焦作位村礦區(qū)GW-002井壓裂縫幾何參數(shù)

1.4 參數(shù)歷史擬合

歷史擬合法就是基于煤層氣井滲流產(chǎn)出機(jī)理，根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型與地質(zhì)模型，利用專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)試井的歷史產(chǎn)氣數(shù)據(jù)及煤儲(chǔ)層相關(guān)參數(shù)進(jìn)行擬合、反演和校正，擬合出參數(shù)預(yù)測(cè)煤層氣采收率[20]。本文在抽采試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使用加拿大煤層氣儲(chǔ)層模擬軟件CMG構(gòu)建儲(chǔ)層模型，對(duì)初期儲(chǔ)層參數(shù)與GW-002試驗(yàn)井的實(shí)采數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配擬合，擬合過(guò)程保持表2中壓裂縫幾何參數(shù)不變，不斷改變儲(chǔ)層尺寸、含氣量、孔隙率及Langmuir體積等參數(shù)，直到輸出的參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井排采結(jié)果相吻合，經(jīng)多次的指標(biāo)參數(shù)調(diào)整與數(shù)據(jù)擬合計(jì)算，軟件生成了模擬產(chǎn)出與實(shí)采數(shù)據(jù)的對(duì)比曲線(xiàn)(圖3)。

圖3 焦作位村礦區(qū)GW-002井實(shí)采數(shù)據(jù)與擬合法產(chǎn)氣曲線(xiàn)對(duì)比圖

歷史擬合曲線(xiàn)是在理想條件下的擬合，而現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采過(guò)程中實(shí)采數(shù)據(jù)受地質(zhì)構(gòu)造條件及儲(chǔ)層物性等因素影響，因此，圖3中實(shí)采數(shù)據(jù)的總體變化趨勢(shì)呈鋸齒狀而擬合曲線(xiàn)則比較光滑，但模擬曲線(xiàn)與實(shí)采數(shù)據(jù)僅在產(chǎn)氣的初始階段和峰值階段在時(shí)間上略有差異，產(chǎn)氣量變化總趨勢(shì)基本一致，可驗(yàn)證得出求取的壓裂縫幾何參數(shù)是準(zhǔn)確的，同時(shí)擬合出的指標(biāo)參數(shù)也可應(yīng)用于煤層氣采收率及產(chǎn)能預(yù)測(cè)(表3)。

2 產(chǎn)能預(yù)測(cè)

壓裂縫幾何參數(shù)、壓裂井施工參數(shù)以及儲(chǔ)層參數(shù)均是煤層氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)的重要參數(shù)，而煤層氣采收率更是其關(guān)鍵指標(biāo)，計(jì)算的準(zhǔn)確與否，直接影響產(chǎn)能的預(yù)測(cè)精度。因此，筆者首先運(yùn)用數(shù)值模擬與等溫吸附曲線(xiàn)綜合計(jì)算出煤層氣采收率，再結(jié)合相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，運(yùn)用FracproPT軟件對(duì)煤層氣井的產(chǎn)能進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

2.1 采收率的計(jì)算

國(guó)內(nèi)目前常用的煤層氣采收率計(jì)算方法主要是數(shù)值模擬法和等溫吸附曲線(xiàn)法，但是，單獨(dú)一種方法的使用存在一定的局限性，往往需要兩種方法相結(jié)合，相互驗(yàn)證，才能使計(jì)算結(jié)果更加可靠。為此，在歷史擬合法擬合出的參數(shù)基礎(chǔ)上，筆者嘗試運(yùn)用數(shù)值模擬與等溫吸附曲線(xiàn)綜合計(jì)算其采收率。

2.1.1 數(shù)值模擬法

數(shù)值模擬法就是根據(jù)歷史擬合法擬合出的試驗(yàn)井的指標(biāo)參數(shù)(表3)，使用CMG軟件預(yù)測(cè)煤層氣采收率，進(jìn)而建立采收率與單井日產(chǎn)氣量隨時(shí)間分布的特性曲線(xiàn)(圖4)。圖4反映了GW-002試驗(yàn)井的日產(chǎn)氣量與采收率隨抽采時(shí)間呈完全相反的變化趨勢(shì)，在圖中大致構(gòu)成“X”型對(duì)比曲線(xiàn)，前者為負(fù)相關(guān)，后者為正相關(guān)。由數(shù)值模擬曲線(xiàn)圖分析可知，煤層氣井壓裂抽采衰減周期為15 a，取半衰期7.5 a所對(duì)應(yīng)的采收率32.52%作為區(qū)內(nèi)煤層氣藏的衰減平均采收率。

2.1.2 等溫吸附曲線(xiàn)法

根據(jù)美國(guó)的相關(guān)資料，煤層氣井廢棄時(shí)地層壓力最低可降至0.7 MPa[5]。結(jié)合煤儲(chǔ)層的實(shí)際受力情況，本區(qū)采取0.6~0.8 MPa為廢棄壓力值是比較可行的。但由于缺乏GW-002試驗(yàn)井的吸附資料，因此，依據(jù)鄰近且有相似儲(chǔ)層條件的古3井二1煤的煤層氣等溫吸附線(xiàn)(圖5)，預(yù)測(cè)出不同廢棄壓力下煤層氣的理論采收率(表4)。

圖5 焦作古漢山井田古3井二1煤煤層氣等溫吸附曲線(xiàn)

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，Langmuir方程經(jīng)常寫(xiě)成如下形式：

式中為煤層氣吸附量，m3/t；Langmuir體積L為35.03 m3/t；為壓力，MPa；吸附量達(dá)到極限吸附量50%時(shí)的壓力L約為2.26 MPa。

式中R為理論采收率，%；s為實(shí)測(cè)含氣量，m3/t；f為廢棄壓力所對(duì)應(yīng)的含氣量，m3/t；

表4 等溫吸附曲線(xiàn)法預(yù)測(cè)焦作古3井煤層氣采收率

根據(jù)數(shù)值模擬法預(yù)測(cè)結(jié)果，在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)期15 a內(nèi)，煤層氣平均采收率為32.52%，與等溫吸附曲線(xiàn)法相比，該預(yù)測(cè)值與廢棄壓力0.79 MPa時(shí)采收率33.20%最為相近，僅相差0.68%，結(jié)合兩種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果，建立二者的近似對(duì)比關(guān)系，預(yù)測(cè)該區(qū)煤層氣綜合平均采收率為32.86%。

2.2 產(chǎn)能預(yù)測(cè)分析

運(yùn)用FracproPT軟件將GW-002試驗(yàn)井的壓裂施工參數(shù)(表1)、計(jì)算出的壓裂縫幾何參數(shù)(表2)、擬合出的儲(chǔ)層參數(shù)(表3)以及綜合預(yù)測(cè)出的煤層氣采收率等物性指標(biāo)(表5)輸入產(chǎn)能分析預(yù)測(cè)模塊，模擬GW-002試驗(yàn)井在水力壓裂條件下的滲流產(chǎn)出過(guò)程，擬合出產(chǎn)能動(dòng)態(tài)變化曲線(xiàn)，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行了2 430 d(約7 a)的產(chǎn)能預(yù)測(cè)(圖6)。

表5 焦作位村礦區(qū)GW-002試驗(yàn)井物性指標(biāo)

圖6 焦作位村礦區(qū)GW-002試驗(yàn)井產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)曲線(xiàn)

由于壓裂施工過(guò)程中，井排采范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造條件的復(fù)雜性、儲(chǔ)層物性的非均勻性、排采設(shè)備的操作和記錄等都有可能影響煤層氣的產(chǎn)出，而預(yù)測(cè)曲線(xiàn)是在一定初始條件下的理想化處理，相對(duì)實(shí)采曲線(xiàn)而言，產(chǎn)能預(yù)測(cè)曲線(xiàn)則比較光滑。根據(jù)圖6所示GW-002試驗(yàn)井并未出現(xiàn)明顯的穩(wěn)定排采期，只在排采初期30 d左右出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，日產(chǎn)氣量為965 m3左右，此后產(chǎn)氣速率持續(xù)下降，至2 430 d時(shí)產(chǎn)氣量約為298 m3，累計(jì)產(chǎn)氣量為1.09×106m3，平均日產(chǎn)氣量為596.87 m3，軟件模擬結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)氣結(jié)果相近，模擬結(jié)果滿(mǎn)足煤層氣開(kāi)采技術(shù)要求，可以為焦作“三軟”煤層的煤層氣開(kāi)發(fā)提供參數(shù)支持。

3 結(jié)論

a. 針對(duì)焦作“三軟”煤層煤層氣低滲難抽的特性，在水力壓裂條件下，基于壓裂模型建立滲透率模型，并進(jìn)行了研究區(qū)GW-002井的應(yīng)用及分析，結(jié)合計(jì)算出的壓裂縫特性指標(biāo)及壓裂后的儲(chǔ)層參數(shù)，歷史擬合出了產(chǎn)氣數(shù)據(jù)并與實(shí)際進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模型擬合曲線(xiàn)與實(shí)采數(shù)據(jù)較為吻合，驗(yàn)證了模型參數(shù)的正確性，同時(shí)將擬合出的參數(shù)應(yīng)用于數(shù)值模擬與等溫吸附曲線(xiàn)，預(yù)測(cè)出礦區(qū)煤層氣的綜合平均采收率為32.86%。

b. 根據(jù)壓裂后指標(biāo)參數(shù)以及綜合預(yù)測(cè)出的采收率，運(yùn)用美國(guó)FracproPT軟件對(duì)礦區(qū)的GW-002試驗(yàn)井進(jìn)行2 430 d(約7 a)的后期產(chǎn)能預(yù)測(cè)，累計(jì)產(chǎn)氣量為1.09×106m3，平均日產(chǎn)氣量為596.87 m3，模擬計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足開(kāi)采技術(shù)要求，可用于指導(dǎo)焦作礦區(qū)乃至河南省“三軟”煤層的煤層氣開(kāi)發(fā)。

c. 實(shí)采曲線(xiàn)總體變化趨勢(shì)為鋸齒狀而預(yù)測(cè)曲線(xiàn)則比較光滑。煤層氣井壓裂過(guò)程中要達(dá)到較好的排采效果，壓裂過(guò)程中要綜合考慮井排采范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造條件的復(fù)雜性以及儲(chǔ)層物性的非均質(zhì)性的影響，并盡可能減小因設(shè)備操作與記錄造成的煤層氣井產(chǎn)量突變。

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Productivity prediction of hypotonic CBM test well in Jiaozuo mining area under hydraulic fracturing

WANG Zhirong, YANG Jie, CHEN Lingxia, GUO Zhiwei

(College of Environmental and Hydraulic Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China)

In order to explore the permeable mechanism and the output law after fracturing of CBM in the "three soft" coal seam(soft coal, soft roof and soft bottom) of Jiaozuo under hydraulic fracturing, Based on the permeable model of reservoir fracture, considering the influence of fracture porosity on permeability after fracturing, a reservoir fracture penetration model was established, the application and analysis of the test well was carried out to obtain the characteristics of pressure cracks such as length, width, permeability and reservoir parameters after fracturing. Through the comprehensive analysis of isothermal adsorption curves and historical fitting, the recovery rate of CBM was predicted, finally, combined with the obtained index parameters and recovery rate, the production of test well GW-002 in the mining area was predicted by Fracpro PT software for 2 430 d. The results show the average daily gas production is 596.87 m3/d, the recovery rate is 32.86% and the cumulative gas production is 1.09×106m3, the gas production from the software is in good agreement with the actual production data, which meets the technical requirements of CBM and could be used to guide the fracturing drainage practice and production capacity in Jiaozuo mining area.

hydraulic fracturing; “three soft” coal seam; permeable model; recovery rate; capacity prediction

National Natural Science Foundation of China(41272339)；Natural Science Foundation of Henan Province(182300410149)

王志榮，1963年生，男，浙江嘉善人，博士，教授，從事地質(zhì)工程與地質(zhì)災(zāi)害防治研究工作. E-mail：wangzhirong513@sina.com

王志榮，楊杰，陳玲霞，等. 水力壓裂條件下焦作礦區(qū)低滲煤層氣試驗(yàn)井產(chǎn)能預(yù)測(cè)[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2019，47(3)：70–76.

WANG Zhirong，YANG Jie，CHEN Lingxia，et al. Productivity prediction of hypotonic CBM test well in Jiaozuo mining area under hydraulic fracturing[J]. Coal Geology & Exploration，2019，47(3)：70–76.

1001-1986(2019)03-0070-07

P618.12

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2019.03.012

2018-07-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272339)；河南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(182300410149)

(責(zé)任編輯 范章群)