沁南潘庄井田煤层气产能预测研究

煤层气产能预测是煤层气开发潜力评价和决策的重要研究内容。文章基于潘庄井田煤层气开发及实测资料,采用COMET3煤层气藏模拟软件对潘庄井田煤层气产能进行了模拟。结果表明:煤层气产能受诸多煤层气开发参数及其耦合作用控制,各参数对煤层气产能影响程度不同,实测参数的完整性影响煤层气井历史拟合和产能预测结果的真实可靠性;历史拟合模型可靠,产能预测结果具有高度可信度;产能预测结果显示研究区气井产气效果好,具备商业开发潜力。     

煤层气储层地质与动态评价研究进展

基于对国内外近年来有代表性的学术论著分析,从煤储层描述与评价、储层非均质性、储层研究的试验和测试手段、煤储层多相介质耦合特征及渗透率预测、产能过程相渗变化及预测模型、煤层气储层排采试验动态和产能影响因素分析等6个方面,有重点地综述了煤层气储层地质与动态评价研究的新进展,并指出储层动态变化条件下的多相介质耦合特征和渗透率预测,不同地质背景下的储层渗透率动态预测,全方位、多学科的储层动态渗透率预测,构建定量-半定量的煤储层动态评价和预测体系将是今后储层地质和动态评价研究领域的发展趋势。     

基于人工神经网络的煤层气井产能预测研究

基于时间序列预测思想构建了适合于煤层气井产能预测的BP神经网络模型.以潘庄CM1井为预测实例,结果表明:该模型能够较为准确地预测出煤层气井未来30天的产能变化,其产气量和产水量预测平均相对误差分别为1.35％和3.88％,从而可为煤层气并排采制度的调整提供依据.     

煤层气井动态产能拟合与预测模型

基于现代人工智能理论和数理统计理论，建立了煤层气井动态产能拟合和预测的时间序列BP神经网络模型和月产/累产比值模型，并通过实例分别验证其在煤层气井产能拟合和预测中的有效性。应用实例表明，这两类模型均能很好地拟合煤层气井的生产历史，并能进行准确定量预测，但各有差别。其中神经网络模型对数据点具有极高的拟合程度，且短期预测精度高，但中长期预测精度较差，因此，该模型适合对产气不稳定的气井进行短期产能预测；月产/累产比值模型对月产/累产比值的整体变化趋势具有较高的拟合程度，且中长期预测精度高，但模型的有效性取决于气井产能的稳定性，因此，该模型适用于预测产气稳定的气井产能。     

基于随机森林算法的煤层气直井产气量模型

煤层气产量评价和预测是煤层气开发工程决策的关键基础。随机森林算法具有计算量小、精确度高的优点。影响煤层气井产能的参数包含地质参数、工程措施和排采工艺参数。煤储层地质参数分为动态参数和静态参数两个部分。静态地质参数由煤层的本质属性决定,如:煤层埋深、煤层厚度、地应力等;动态地质参数在排采过程中发生动态变化,如储层压力、渗透率等。排采工艺参数多为动态参数,主要受人为调控,如井底流压、套压、动液面深度、冲次、冲程等。当煤层气井完成选址、钻井、水力压裂等条件进入生产阶段,排采工艺参数对其产量影响至关重要。基于随机森林算法,分析了沁水盆地郑村区块15号煤层8口煤层气井的地质参数和排采工艺参数对产气量的影响,计算得到了排采工艺参数对煤层气井产气量影响的重要性指标排序,即流压套压动液面冲次冲程埋深。将煤层气井最近60 d的生产数据作为产气量预测的测试样本,其余历史生产数据作为学习样本。学习样本经过缺失值处理、异常数据处理后,输入至R语言中,利用随机森林算法对历史产气量进行拟合分析。综合考虑排采工艺参数和历史产气量的动态变化对煤层气井后续日产气量的影响,建立了煤层气井的产量模型。依据随机森林算法的分枝优度准则,预测了不同排采方案下的煤层气井日产气量,将预测值与测试样本进行对比分析。结果显示,日产气量预测值中95%以上的数据与实际产量数据(测试样本)的误差小于5%,这说明基于随机森林算法的煤层气直井产量模型具有较高的拟合及预测精度,为煤层气井产能评价和预测提供了借鉴。     

基于随机森林算法的煤层气产能模式识别模型北大核心

为探究煤层气井的排采产能特征,合理分配开发顺序,根据沁水盆地柿庄南地区煤层气生产井实际生产资料分析,提取出排采曲线4类特征值:平均日产气量、峰值日产气量、见气到峰值的时间以及生产时间;结合排采曲线形态和4个特征值建立了3种产能模式,分析了3种产能模式的生产特征;利用随机森林算法建立3种产能模式与对应3号煤层的地球物理测井资料之间的非线性关系,通过网格搜索结合交叉验证的方式确定了随机森林模型超参数,建立了以测井曲线为特征向量的产能模式分类预测模型。将预测类别与实际类别对比分析,预测正确率达到91.7%,说明基于随机森林算法的煤层气产能模式识别具有较高的预测精度。     

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。     

拟稳态扩散的煤层气井动态模型及应用

扩散对煤层气井生产动态具有非常重要的作用,为现场人员能够快速有效地对煤层气井生产动态进行预测,需要建立解析形式的动态模型。以拟稳态扩散和体积物质平衡方程为基础,建立气体扩散量与含水饱和度的关系,结合拟稳态产能方程,得到考虑煤层气体拟稳态扩散的动态预测模型。模型对煤层气井生产中后期具有较好的拟合度,通过计算,认为扩散作用在整个开发过程中对煤层气产量均有影响。扩散作用能提高煤层气峰值产量,特别是对煤层气后期产量有很重要的稳定作用。扩散系数越大,煤层气峰值越高,后期产气量越高,且稳产时间更长;扩散对累积产水影响较小;煤层气开发后期,扩散作用越强烈,储层压力下降越平缓,煤层气稳产时间越长。     

基于注意力机制的CNN-GRU煤层气产能预测方法研究

为优化当前煤层气产气量预测方法，探讨煤层气产能排采数据历史状态影响及时序过长导致丢失关键信息的问题，提出了一种基于Attention机制的卷积门控循环单元网络的煤层气产能预测模型；选取5个与日产气相关性较高的排采参数，利用韩城区块煤层气井现场排采数据构建并训练煤层气产能预测模型，预测未来该井区160 d的产气量情况。研究结果表明：引入注意力机制的组合模型CNN-GRUA，通过提取数据高层特征、并降低历史序列关键信息丢失的影响，克服了传统预测方法无法处理数据间非线性、时序性以及信息丢失的问题；相比BP神经网络、卷积神经网络、门控循环单元和未引入注意力机制的CNN-GRU等模型，组合CNNGRUA模型具有更高的预测精度，平均绝对误差百分比仅为1.72%。     

煤层气体积压裂水平井产能分析

由于煤储层地质特征和割理发育,压裂形成的人工裂缝多为缝网结构,常规的产能方程不适合煤层气体积压裂水平井产能分析,因此将煤层水平井增产改造物理模型假设为两区复合模型:裂缝波及区考虑为一个渗透率显著改善等效区域,裂缝未波及区渗透率极低;从渗流力学基本原理出发,利用儒柯夫斯基变换,借鉴Joshi对水平井产量公式研究思路,推导出煤层气体积压裂井产能公式,分析影响煤层气体积压裂水平井产能的主控因素,为准确预测煤层气体积压裂水平井产能提供技术指导。     

灰色理论在贵州盘江矿区煤层气抽采量预测中的应用

运用灰色系统理论,建立了煤层气抽采量的GM(1,1)动态预测模型,根据2003至2009年的抽采数据建立盘江煤层气抽采模糊预测模型,对盘江煤层气抽采量及利用量合理预测,预测结果的误差值均在允许范围之内,预测模拟结果与实际抽采量吻合度较高。该模型在未来一段时间内对盘江煤层气抽采量的综合估计有较高的可信度,有助于推进盘江煤层气公司的合理发展。     

基于地质分析和数值模拟的煤矿区煤层气规模开发可行性研究——以官寨井田为例

为了研究煤矿区煤层气规模开发的可行性,指导该技术在煤矿区煤层气资源开发以及瓦斯治理方面的应用,文章首先以地质条件分析为基础,对官寨矿区的煤层气资源进行了评价,结果显示井田内煤层气地质条件和储层条件均相对优越,不仅煤层气储量丰富,而且气成分以CH-4为主。然后利用储层模拟软件对单井产气量进行预测,结果显示气井产量较高,连续排采15年单井平均气产量为932.00 m3/d,4号和9号煤层瓦斯含量下降33.93%和33.33%。综合分析认为官寨井田煤层气规模开发具有较好的开发潜力和安全效益。所以将地质条件分析、资源潜力评价与产能预测相结合,是一套实用性较强的煤矿区煤层气规模开发可行性研究方法。     

沁水煤田东北部15号煤储层物性及特征研究

基于沁水煤田东北部煤层气开发资料,采用煤层气地质理论和数理统计方法,对研究区15号煤储层物性及特征进行了分析。结果表明,煤层的稳定可采性,为煤层气开发的提供了良好储层条件。煤的高变质及差异,使得煤岩类型及组分有所不同|煤层高含气量,为煤层气开发提供了良好气源条件。欠压煤储层,使得煤层气的压力吸附正效应、驱动煤层气产出的动能均较弱且煤层含气饱和度较低,不利于煤层气井的高产、稳产和采收率的提高|煤中孔裂隙较发育,但连通性差。过渡孔高度发育,为煤层气储集提供了有利空间。小-微型裂隙发育,但充填较严重,煤层渗透率较低|吸附时间较长,不利于煤层气井高产和缩短煤层气开发周期。     

顶板含水层对煤层气井网产能的影响

根据煤体的岩石力学性质和弹性本构关系推导出了考虑基质收缩效应的煤裂隙渗透率模型,并在此基础上建立了三维煤层气垂直井网的非平衡吸附拟稳态条件下的气-水两相流动数学模型.编制程序并利用沁水盆地南部某区的资料对五点式煤层气井网开采进行了模拟预测,结果表明：石炭系K₂灰岩层局部富水性较强,在煤层气开发实践中,尤其在压裂增产改造过程中可能对煤层气的开采造成直接不利影响,同时基质收缩对裂隙渗透率的影响也不容忽视.     

煤层气井生产曲线的拟合和产量预测

本文根据煤层气井的储层参数和水文地质数据，通过计算排采在煤层中形成的压力降，再结合兰氏方程、临界解吸压力等参数，进一步计算出煤层气井的产水量和产气量，并与实际的生产曲线相比较，进行拟合校正，建立合理的预测模型，用于煤层气井未来的产水量和产气量的预测。该方法回避了以往数值模拟的解吸、扩散、气水两相流运移的复杂计算。     

煤粉对煤层气直井产量的影响

根据煤层气藏的特点,利用渗透率平行路径模型和煤层气渗流控制方程推导稳态情形时煤层气直井产量公式。结果表明,对于不同的非堵塞路径占总孔隙路径的百分比,煤粉产出时煤层渗透率和煤层气直井产量有可能增大,也有可能减小。实例计算结果与实际生产资料一致,证明了该方法的可靠性。     

提高煤层气采收率技术的经济评估

本文确认了（ECOMERS—UT）模拟系统在评估提高煤层气采收率技术方面的有效性，论述了煤层特性和注入气体组成对煤层甲烷产量的影响，并对在中国实施提高煤层气采收率技术项目进行了生产预测和经济效益评估。     

煤层气水平井钻井工程因素对煤粉产出影响的数值模拟——以柳林区块为例

煤粉产出是制约煤层气开发的关键因素。影响煤粉产出的因素包括静态和动态因素,钻井工程是动态因素中影响煤粉产出的重要因素之一。以柳林煤层气区块为例,从井壁稳定性角度出发,运用ANSYS软件建立了二维、三维模型,分别模拟了不同钻井方位、钻井液密度、井眼半径、井斜情况下井壁的受力和变形,分析了煤层气水平井钻井工程因素对煤粉产出的影响。研究表明,井眼大小和井斜对煤粉产出的影响较大,而井眼方位和钻井液密度对煤粉产出的影响较小;井眼方位沿最大水平地应力方向时,井周等效应力差值最大,应力集中最明显;钻井液密度过大会导致井壁拉伸破坏;水平井钻进过程中,井眼半径越大、井斜越大,越易产生煤粉。为了减少钻井因素导致的煤粉产生,建议研究区水平井钻进时,井眼方位选择沿最小水平地应力方向,水平段选用清水钻进,水平段井眼倾角尽量与煤层倾角保持一致。研究成果为煤粉管控措施提供参考。     

中国煤层气产业对外合作政策研究

中国拥有丰富的煤层气资源，与天然气相比，煤层气的开采具有单井产量低、投资回收期长等特点。目前，中国还缺乏成熟的煤层气开发技术，需要引进外资及先进的技术和管理经验。本文通过分析国外特别是美国政府对煤层气产业的扶持政策及其成功经验，对比了中国现行的产业政策，提出了加快中国煤层气产业对外合作发展的政策建议。