一種計算氣井煤層氣吸附量的方法
【專利摘要】一種計算氣井煤層氣吸附量的方法，包括以下步驟：步驟一：對氣井穿過的煤層進行測試分析，獲取煤質工業分析結果；收集氣井煤層數據；步驟二：根據煤的干燥無灰基揮發分計算鏡質組最大反射率；步驟三：根據煤層氣動態吸附方程計算各煤層的煤層氣吸附量；步驟四：按各煤層地層溫度，計算各煤層不同壓力下的吸附量，將該值求和便得到氣井穿過所有煤層的總吸附量。該方法可大幅度提高氣井煤層氣吸附量計算的精度，對指導煤層氣勘探開發具有重要的實際意義。
【專利說明】
一種計算氣井煤層氣吸附量的方法
技術領域：
[0001] 本發明涉及煤層氣勘探與開發領域，特別涉及一種計算氣井煤層氣吸附量的方 法。
【背景技術】：
[0002] 氣井煤層吸附氣含量的定量計算方法是煤層氣儲層評價的關鍵和主要技術難題， 利用測井資料計算其含量成為重要途徑，其計算精度直接影響到煤層氣的勘探開發決策。 煤層臨界解吸壓力是指解吸與吸附達到平衡時對應的壓力，即壓力降低使吸附在煤微孔隙 表面上的氣體開始解吸時的壓力。理論上，當儲層壓力降低到臨界解吸壓力以下時，煤孔隙 中吸附的氣體開始解吸，向裂隙方向擴散，在壓力差的作用下，從裂隙向井筒流動，且煤層 的吸附和解析是可逆的。在煤層的解析過程中，當壓力降低時，氣體則開始解析。目前，煤層 氣開采大多是基于這一原理，通過排水降低壓力而達到采氣的目的。
[0003] 目前氣井煤層氣吸附量的計算中把各個煤儲層當作是均勻的產氣儲層，用 Langmuir模型、Freundlich經驗模型、BP神經網絡模型等計算出氣井煤層氣的吸附量。然而 煤層氣井大都穿過多煤層氣儲層或厚度較大的煤層氣儲層，并往往統一進行混合排采，把 各個煤儲層當作是均勻的產氣儲層，這樣計算出的吸附量顯然不符合實際情況，上述計算 模型僅僅考慮壓力對煤層氣吸附量的影響，并未考慮溫度對吸附氣量的影響，實際上隨著 深度的改變，煤層壓力與溫度同時改變，且壓力與溫度對煤層氣吸附量都有影響，因此上述 模型計算煤層氣吸附量存在一定誤差。
【發明內容】
：
[0004] 有鑒于此，本發明提供一種計算氣井煤層氣吸附量的方法，該方法考慮氣井穿過 多煤層的情況，同時給出一個既考慮溫度變化又考慮壓力變化的動態吸附方程，大幅度提 高氣井煤層氣吸附量計算的精度，對指導煤層氣勘探開發具有重要的實際意義。
[0005] -種計算氣井煤層氣吸附量的方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一:對氣井穿過的煤層進行測試分析，獲取煤質工業分析結果;收集氣井煤層 數據，包含:氣井穿過的煤層數，各煤層深度、煤厚、溫度、壓力；
[0007]步驟二:根據煤的干燥無灰基揮發分計算鏡質組最大反射率；
[0008] 步驟三:根據煤層氣動態吸附方程計算各煤層的煤層氣吸附量；
[0009] 步驟四：按各煤層地層溫度，計算各煤層不同壓力下的吸附量，將該值求和便得到 氣井穿過所有煤層的總吸附量。
[0010] 計算氣井煤層氣吸附量的方法具體步驟為：
[0011]步驟一:對氣井穿過的煤層進行測試分析，獲取煤質工業分析結果;收集氣井煤層 數據，包含:氣井穿過的煤層數，各煤層深度、煤厚、溫度、壓力；
[0012] 進一步，地層溫度可按地溫梯度2.33°C/100m計算，地層壓力梯度可按IMPa/lOOm 計算。
[0013] 步驟二:根據煤的干燥無灰基揮發分與鏡質組最大反射率之間的線性關系計算各 煤層鏡質組最大反射率，該線性關系用式1表示：
[0014] ^max ~ * Vdaf 式.1
[0015] 式中：式_ :鏡質組最大反射率；
[0016] ai、bi:待定系數；
[0017] Vdaf:干燥無灰基揮發分；
[0018]用最小二乘法回歸出上式的待定系數&1、1^，根據氣井各煤層煤的干燥無灰基揮發 分數據，用上式計算各煤層鏡質組最大反射率。
[0019] 步驟三:根據煤層氣動杰吸附方程計算各煤層的煤層氣吸附量，如式2:
式2
[0021] 式中：V:吸附量，m3/t;
[0022] T:地層溫度，K;
[0023] B:吸附流量系數；
[0024] A :吸附分子能量差；
[0025] P:地層壓力，MPa;
[0026] 吸附常數；
[0027] 進一步，利用步驟二得出的鏡質組最大反射率計算煤層氣動態吸附方程的常數B、 A、0，如式3,式4,式5:
A. 3 式4 式5
[0031 ]式中：&2、匕2、。2、(12、&3、匕3、03、(13、&4、匕4、04、(14:回歸常數；
[0032] 按最小二乘法回歸出式3，式4,式5中的32、匕2、02、(12、33、匕3、03、(13、34、匕4、04、(14回歸 常數，并根據^：值求煤層氣動態吸附方程中B、A的常數。
[0033]步驟四：按各煤層地層溫度，計算各煤層不同壓力下的吸附量，將該值求和便得到 氣井穿過所有煤層的總吸附量;并繪制氣井全部煤層吸附曲線。
[0034]進一步，對于氣井不同煤層，其最大的吸附壓力P應小于P1>max，若第i煤層地層壓力 大于Pi,max，則該層煤層氣吸附量為零;Pi,max可由式6計算：
[0035] Pi, max = Po+ (hi-h〇) Pg 式 6
[0036]式中:Pi,max:第i煤層最大吸附壓力；
[0037] Po:套管封頭壓力，MPa;
[0038] hi:第i煤層的埋深，m;
[0039] ho:套管內液位高度，m;
[0040] p:液體密度，kg/m3;
[00411 g:重力加速度。
[0042] -種計算氣井煤層氣吸附量的方法有益效果在于:該方法考慮氣井穿過多煤層的 情況，同時考慮煤層氣進行混合排采的情況，并給出一個既考慮溫度變化又考慮壓力變化 的動態吸附方程，該方程根據不同變質程度的煤得出不同的常數，即考慮煤的變質程度對 吸附量的影響，因此該方法可大幅度提高氣井煤層氣吸附量計算的精度，對指導煤層氣勘 探開發具有重要的實際意義。
【具體實施方式】：
[0043]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明：
[0044]步驟一:選擇某氣井孔號為502的勘探井為計算對象，對該氣井穿過的煤層進行測 試分析，獲取煤質工業分析結果，如下表所示。
[0046]收集氣井煤層數據，包含:氣井穿過的煤層數，各煤層見煤深度、煤厚、溫度、壓力， 如下表所示。
[0048] 步驟二:煤的干燥無灰基揮發分與鏡質組最大反射率之間的關系如式1:
[0049] R^^^+b*Vdi,f 式工
[0050] 式中：:鏡質組最大反射率；
[0051] ai、bi:待定系數；
[0052] Vdaf:干燥無灰基揮發分；
[0053]用最小二乘法回歸出上式中的待定系數ai、h，根據氣井各煤層煤的干燥無灰基揮 發分數據，用上式計算各煤層鏡質組最大反射率;計算結果如下表。
[0055]步驟三:根據煤層氣動態吸附方程計算各煤層的煤層氣吸附量，如式2:
式2
[0057] 式中：V:吸附量，m3/t;
[0058] T:地層溫度，K;
[0059] B:吸附流量系數；
[0060] A :吸附分子能量差；
[0061 ] P:地層壓力，MPa;
[0062] 吸附常數；
[0063]進一步，利用步驟二得出的鏡質組最大反射率計算煤層氣動態吸附方程的常數B、 A、0，如式3,式4,式5:
[0067]式中：82、匕2、02、(12、&3、匕3、03、(13、&4、匕4、04、(14:回歸常數；[0068] 按最小二乘法回歸出式3，式4,式5中的32、匕2、02、(12、33、匕3、03、(13、34、匕4、04、(14回歸常數，并根據^；值求煤層氣動態吸附方程中B、A的常數。 式3 式4 式5
[0070] 步驟四：按各煤層地層溫度，計算各煤層不同壓力下的吸附量，將該值求和便得到 氣井穿過所有煤層的總吸附量;并繪制氣井全部煤層吸附曲線。
[0071] 進一步，對于氣井不同煤層，其最大的吸附壓力P應小于Pi,max，若第i煤層地層壓力 大于Pi, max，則該層煤層氣吸附量為零;Pi,max可由式6計算：
[0072] Pi, max = Po+ (hi-h〇) Pg 式 6
[0073] 式中:Pi,max:第i煤層最大吸附壓力；
[0074] Po:套管封頭壓力，MPa;
[0075] hi:第i煤層的埋深，m;
[0076] ho:套管內液位高度，m;
[0077] P:液體密度，kg/m3;
[0078] g:重力加速度；
[0079]該氣井通過排水降低壓力得到煤層氣的總吸附量計算結果如下表所示。
【主權項】
1. 一種計算氣井煤層氣吸附量的方法，其特征在于:一種計算氣井煤層氣吸附量的方 法包括以下步驟： 步驟一：對氣井穿過的煤層進行測試分析，獲取煤質工業分析結果；收集氣井煤層數 據，包含:氣井穿過的煤層數，各煤層深度、煤厚、溫度、壓力； 步驟二:根據煤的干燥無灰基揮發分計算鏡質組最大反射率； 步驟三:根據煤層氣動態吸附方程計算各煤層的煤層氣吸附量； 步驟四：按各煤層地層溫度，計算各煤層不同壓力下的吸附量，將該值求和便得到氣井 穿過所有煤層的總吸附量。2. 如權利要求1所述一種計算氣井煤層氣吸附量的方法，其特征在于:步驟二中計算各 煤層鏡質組最大反射率方程如式1: ^max： = + h * Klaf 式 1 式中：鏡質組最大反射率； ai、bi:待定系數； Vdaf :干燥無灰基揮發分； 用最小二乘法回歸出上式的待定系數31士1，根據氣井各煤層煤的干燥無灰基揮發分數 據，計算各煤層鏡質組最大反射率。3. 如權利要求1所述一種計算氣井煤層氣吸附量的方法，其特征在于:步驟三中煤層氣 動態吸附方程如式2:式中:V:吸附量，m3/t; T:地層溫度，K; B:吸附流量系數； A :吸附分子能量差； P:地層壓力，MPa; β:吸附常數； 利用步驟二得出的鏡質組最大反射率計算煤層氣動態吸附方程的常數Β、△、β，如式3， 式4,式5:式中：82、匕2、。2、(12、&3、匕3、03、(13、&4、匕4、04、(14:回歸常數； 按最小二乘法回歸出式3，式4,式5中的82、匕2、02、(12、33、匕3、03、(13、34、匕4、04、(14回歸常數， 并根據U值求煤層氣動態吸附方程中B、A j的常數。4.如權利要求1所述一種計算氣井煤層氣吸附量的方法，其特征在于:步驟四中，對于 氣井不同煤層，其最大的吸附壓力P應小于P1>max，若第i煤層地層壓力大于P1>max，則該層煤 層氣吸附量為零;Pi,max可由式6計算： Pi,max = P〇+(hi-ho)pg 式 6 式中:Pi,max:第i煤層最大吸附壓力； Po:套管封頭壓力，MPa; hi:第i煤層的埋深，m; ho:套管內液位高度，m; P:液體密度，kg/m3; g:重力加速度。
【文檔編號】G06F19/00GK105930667SQ201610269095
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】張學梅, 李 東, 魏亞玲, 苗澤凱, 程實
【申請人】中國礦業大學銀川學院