沁水盆地南部高煤階煤層氣井“變速排采-低恒套壓”管控方法

胡秋嘉,毛崇昊,石 斌,喬茂坡,劉世奇,劉昌平,劉明仁,毛生發(fā),陳志鑫

(1.中石油山西煤層氣勘探開(kāi)發(fā)分公司，山西 晉城 048000; 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116; 3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 煤層氣資源與成藏過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221116)

目前山西沁水盆地南部高煤階煤層氣已實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)發(fā)，是中國(guó)重要的煤層氣產(chǎn)業(yè)基地之一[1-2]。其中排采是煤層氣開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)，前人研究成果認(rèn)為，排采初期不合理的排采降壓強(qiáng)度會(huì)引起近井筒滲透率下降，制約壓降漏斗的傳播，導(dǎo)致單井產(chǎn)能低于預(yù)期;而解吸初期不合理的套壓會(huì)影響儲(chǔ)層中的流體狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)氣量下降[3]。因此，在開(kāi)發(fā)中正確認(rèn)識(shí)氣水產(chǎn)出機(jī)理，制定合理的排采管控制度是實(shí)現(xiàn)高效排采的關(guān)鍵。在機(jī)理方面，諸多學(xué)者認(rèn)為[4-11]，氣水在煤層中滲流是多相非線性的，其過(guò)程受“三敏”影響，基于此建立了非平衡吸附擬穩(wěn)態(tài)條件下的流動(dòng)模型;并進(jìn)一步分析了儲(chǔ)層敏感效應(yīng)對(duì)氣水產(chǎn)出的影響，總結(jié)了各排采階段氣水運(yùn)移的敏感因素[5-7]。排采管控方面，將排采控制過(guò)程劃分為放噴階段、初期排水-降液面階段、憋壓階段、憋壓-控壓產(chǎn)氣階段、控壓穩(wěn)產(chǎn)階段和產(chǎn)氣量衰減階段，提出“緩慢、長(zhǎng)期、持續(xù)、穩(wěn)定”的排采原則[1-2,12-13]。雖然排采對(duì)煤層氣井的開(kāi)發(fā)非常重要，但我國(guó)高煤階煤層氣規(guī)模性地面開(kāi)采仍處于摸索階段，還有待于形成一套適應(yīng)不同地質(zhì)條件的排采管理方法體系，以往研究多針對(duì)特定區(qū)塊、重點(diǎn)分析某一控制因素，而高煤階儲(chǔ)層具有孔裂隙復(fù)雜、滲透率低、敏感性強(qiáng)等特點(diǎn)，流體在儲(chǔ)層中受多因素共同控制，并不是單一控制因素就能解決的，然而中國(guó)煤層氣井排采過(guò)于依賴經(jīng)驗(yàn)，研究形成的理論與實(shí)際難以有效結(jié)合。為此筆者以沁水盆地南部樊莊-鄭莊區(qū)塊為研究對(duì)象，探討了氣水產(chǎn)出的控制機(jī)理，重新劃分了排采階段，將理論與實(shí)際結(jié)合，提出了新的排采管控思路及方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后效果較好，保障了氣田的高效開(kāi)發(fā)。

1 煤層氣井排采控制機(jī)理

1.1 煤儲(chǔ)層氣水產(chǎn)出過(guò)程

煤儲(chǔ)層是由宏觀裂隙(外生裂隙和割理)、微觀裂隙和孔隙組成的三元孔、裂隙系統(tǒng)，其中，孔隙是煤層氣的富集場(chǎng)所，宏觀裂隙是煤層氣和煤層水的運(yùn)移通道，而微觀裂隙則即是煤層水的主要賦存場(chǎng)所，也是溝通孔隙與宏觀裂隙的橋梁[14-16]。沁水盆地南部高階煤儲(chǔ)層滲透率總體偏低，增加了煤層氣、水產(chǎn)出的難度，煤層氣井投產(chǎn)前普遍采用水力壓裂強(qiáng)化改造，而壓裂裂縫為煤層氣、水的產(chǎn)出提供了更有利的運(yùn)移通道[17-18]?？紤]壓裂裂縫的情況下，按照孔裂隙發(fā)育尺度，煤層氣產(chǎn)出經(jīng)歷了基質(zhì)孔隙—微觀裂隙—宏觀裂隙—壓裂裂縫4級(jí)流動(dòng)，最終到達(dá)井筒;而煤層水產(chǎn)出經(jīng)歷了基質(zhì)孔隙/微觀裂隙—宏觀裂隙—壓裂裂縫3級(jí)流動(dòng)(圖1)。

圖1 煤儲(chǔ)層氣、水流動(dòng)過(guò)程示意Fig.1 Flow process of gas and water in coal reservoirs

煤層氣井生產(chǎn)過(guò)程中，煤儲(chǔ)層中為氣-水兩相流動(dòng)，存在氣-水兩相之間的相互作用。且氣、水在煤儲(chǔ)層孔裂隙通道內(nèi)運(yùn)移時(shí)，受孔裂縫發(fā)育尺度的影響，表現(xiàn)出不同的兩相流運(yùn)移規(guī)律。煤儲(chǔ)層孔裂隙中氣-水兩相之間的相互作用主要體現(xiàn)在氣-水相對(duì)滲透率變化中，反映了煤儲(chǔ)層中氣、水滲透性特征與兩相流體的產(chǎn)出特征，對(duì)煤層氣開(kāi)發(fā)具有重要的指示意義。為此，以沁水盆地南部3號(hào)煤層為例，基于微觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線(圖2(a))，結(jié)合宏觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線(圖2(b))，探討煤儲(chǔ)層氣水產(chǎn)出過(guò)程，指導(dǎo)煤層氣井排采管控指標(biāo)的制定。

圖2 煤儲(chǔ)層裂隙中氣-水相對(duì)滲透率曲線Fig.2 Gas-water relative permeability curves in coal reservoir

由煤儲(chǔ)層裂隙中氣-水相對(duì)滲透率曲線可以看出，煤層氣井投產(chǎn)后，隨壓裂裂縫和宏觀裂隙中的水逐漸被排除，宏觀裂隙含水飽和度迅速下降(圖2(b))，同時(shí)煤儲(chǔ)層壓力降逐漸傳遞至微觀裂隙和煤基質(zhì)孔隙，微觀裂隙中賦存的煤層水在壓差作用下流向宏觀裂隙，微觀裂隙中含水飽和度逐漸下降(圖2(a)中A段)。沁水盆地南部3號(hào)煤層具有親水性，加之微觀裂隙開(kāi)度較小，毛細(xì)管阻力明顯，造成微觀裂隙中含水飽和度下降緩慢(圖2(a)中A段)。至微觀裂隙中含水飽和度降至20%后，煤基質(zhì)孔隙中吸附態(tài)的甲烷氣體開(kāi)始大量解吸，由于微觀裂隙中含水飽和度已降至較低水平，含氣飽和度迅速上升(圖2(a)中B段)。同樣由于沁水盆地南部3號(hào)煤層的親水性和強(qiáng)毛細(xì)管阻力，含氣飽和度達(dá)到80%后(圖2(a)中B,C段)，才開(kāi)始出現(xiàn)氣相的連續(xù)流動(dòng)。壓差作用下，微觀孔裂隙中的解吸氣進(jìn)入宏觀裂隙，微觀裂隙中剩余煤層氣以氣泡的形式分散在煤層水中運(yùn)移至宏觀裂隙，此過(guò)程可描述為“水帶氣”的過(guò)程(圖2(a)中B段等滲點(diǎn)右側(cè))。微觀孔裂隙中解吸氣的進(jìn)入，促使宏觀裂隙中含氣飽和度上升，氣泡連續(xù)分布，在壓差下開(kāi)始流動(dòng)，表現(xiàn)為層流，宏觀裂隙中也逐漸進(jìn)入“水帶氣”的過(guò)程(圖2(b)中A段等滲點(diǎn)右側(cè))。隨解吸面積進(jìn)一步擴(kuò)大，含氣飽和度進(jìn)一步增加，甲烷占據(jù)微觀裂隙和宏觀裂隙主要通道，氣-水兩相流流動(dòng)也逐漸由“水帶氣”變?yōu)椤皻馔扑?圖2(a)中B段等滲點(diǎn)左側(cè)和圖2(b)中A段等滲點(diǎn)左側(cè))，“氣推水”的過(guò)程促進(jìn)了微觀裂隙中含水飽和度的進(jìn)一步降低，并逐漸成為殘余水(圖2(a)中C段和圖2(b)中B段)，特別是微觀裂隙中“氣推水”的過(guò)程，促進(jìn)了煤儲(chǔ)層壓力的整體下降。而當(dāng)水相飽和度低到一定程度時(shí)，由毛管效應(yīng)引起的流動(dòng)阻力就會(huì)再次體現(xiàn)，泡流轉(zhuǎn)變?yōu)槎稳?，出現(xiàn)液阻現(xiàn)象，這種阻力在相滲的等滲點(diǎn)達(dá)到最大。這種變化在大型裂隙和壓裂裂縫中均有出現(xiàn)，而在水相滲透率幾乎為0的微小裂隙中很少出現(xiàn)。

由此可見(jiàn)，微觀裂隙作為煤層水的主要賦存場(chǎng)所，其內(nèi)賦存的煤層水產(chǎn)出是煤儲(chǔ)層壓力有效下降的重要因素，決定了煤儲(chǔ)層疏水降壓效果。作為煤層氣產(chǎn)出的重要通道，微觀裂隙存在氣-水兩相流動(dòng)，由于微觀裂隙寬度較小(納米-微米尺度)，易形成氣水界面，毛細(xì)管阻力影響明顯，不利于氣、水高效產(chǎn)出;同時(shí)，相對(duì)于宏觀裂隙和壓裂裂縫，微觀裂隙應(yīng)力敏感性強(qiáng)，更易造成滲透率的應(yīng)力損傷，從而影響氣、水產(chǎn)出。因此，微觀裂隙中氣、水滲透性特征與兩相流體的產(chǎn)出特征，充分體現(xiàn)了煤層氣井生產(chǎn)過(guò)程中氣-水兩相之間的相互作用，決定了煤層氣井生產(chǎn)效果，是煤層氣井排采管控所考慮的關(guān)鍵。

1.2 煤儲(chǔ)層氣水產(chǎn)出影響因素

煤儲(chǔ)層氣、水產(chǎn)出，除兩相流體之間的相互作用，還受啟動(dòng)壓力、毛細(xì)管力、滲透率的應(yīng)力敏感性等因素影響影響。

圖3 不同尺度裂縫水測(cè)滲透率及啟動(dòng)壓力梯度Fig.3 Water permeability and starting stress in different fracture

(2)毛細(xì)管力。沁水盆地南部3號(hào)煤弱親水且微孔發(fā)育[21]，氣水產(chǎn)出過(guò)程中易形成氣水界面，存在毛細(xì)管阻力，裂縫寬度越小，其阻力就越大(圖4)，越不利于氣水的高效產(chǎn)出。在排采過(guò)程中，氣水通過(guò)基質(zhì)—原生微小裂隙—大型裂隙—壓裂裂縫4級(jí)流動(dòng)，由小尺度裂隙向大尺度裂縫運(yùn)移，毛管阻力逐級(jí)變小。

圖4 煤儲(chǔ)層毛管壓力曲線(壓汞實(shí)驗(yàn))Fig.4 Capillary pressure curves of coal reservoirs(mercury porosimetry)

(3)有效應(yīng)力。不同有效應(yīng)力、注入速率條件下，測(cè)試了有效應(yīng)力對(duì)天然裂縫、壓裂裂縫滲透率的影響，實(shí)驗(yàn)表明，隨著有效應(yīng)力增大，宏觀裂隙滲透率較初始滲透率下降65.1%～79.6%(圖5(a));而在壓裂裂縫中，滲透率下降幅度較小，最終可維持在初始滲透率的50%(圖5(b))?？梢?jiàn)原始裂縫對(duì)有效應(yīng)力的敏感性較強(qiáng)，壓裂裂縫受有效應(yīng)力的影響相對(duì)較小(圖5)。

圖5 煤儲(chǔ)層裂隙滲透率與有效應(yīng)力關(guān)系Fig.5 Relationship between permeability and effective stress of coal reservoirs

2 煤層氣井排采管控方法

2.1 煤層氣井排采管控階段劃分

基于上述煤儲(chǔ)層氣水產(chǎn)出機(jī)理，不同的排水降壓階段，流體產(chǎn)出的主要通道不同、流體相態(tài)也由單相轉(zhuǎn)為氣-水兩相，導(dǎo)致影響氣水產(chǎn)出的因素也在變化，微觀氣水運(yùn)移特征亦不同。而宏觀上(或者說(shuō)工程上)則表現(xiàn)為煤層氣井排采管控的壓力階段。故而，考慮微觀孔裂隙中氣驅(qū)水氣-水相對(duì)滲透率特征和煤儲(chǔ)層氣水產(chǎn)出影響因素，選擇“儲(chǔ)層壓力Pc、解吸壓力Pde、見(jiàn)氣壓力Pjq”3個(gè)重要壓力節(jié)點(diǎn)將煤層氣排采劃分為4個(gè)階段。

(1)階段Ⅰ:Pc

煤層氣井啟抽后，一般井底流壓Pjd>儲(chǔ)層壓力Pc(圖6)，是因壓裂注入液體使地層增壓所致[22]。因井筒內(nèi)的壓力大于儲(chǔ)層壓力，使壓裂液流向儲(chǔ)層，導(dǎo)致天然裂隙中水壓上升，原始?xì)馑缑媸芰ζ胶獗淮蚱疲M(jìn)入到了更微小的裂隙或孔隙，加大了微觀裂隙和孔隙內(nèi)的毛細(xì)管壓力。若持續(xù)維持這種高的壓差，進(jìn)入微觀裂隙和孔隙內(nèi)的水會(huì)更多，毛細(xì)管壓力增加會(huì)更大，后期排水難度就會(huì)增大，影響疏水降壓效果。該階段由于Pjd>Pc為單相水流，有效應(yīng)力傷害、氣體啟動(dòng)壓力和相對(duì)滲透率對(duì)儲(chǔ)層影響較小。因此該階段的排采應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)考慮降低毛細(xì)管阻力，最大限度排水。

圖6 變速排采-低恒套壓排采管控模型Fig.6 Model of variable speed drainage-low casing pressure control method

(2)階段Ⅱ:Pde

此階段隨著煤層水的不斷產(chǎn)出，壓裂增壓作用持續(xù)減小。在持續(xù)降壓過(guò)程中，壓差逐漸增大，流體受到的驅(qū)動(dòng)壓力不斷增加，煤層水逐漸由微觀裂隙向更大尺度裂隙運(yùn)移，毛細(xì)管力作用逐級(jí)減弱;而此階段對(duì)應(yīng)于宏觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的A段靠右的部分和微觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的A段(圖2)，Pjd

對(duì)于我國(guó)的競(jìng)技體育運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，由于長(zhǎng)期從事專業(yè)化訓(xùn)練，耽誤了最佳的學(xué)習(xí)時(shí)機(jī)，脫離了素質(zhì)教育體系，以致其就業(yè)能力不佳；大部分運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有明確規(guī)劃，在心理上沒(méi)有做好就業(yè)準(zhǔn)備，對(duì)自身的發(fā)展沒(méi)有準(zhǔn)確的定位；運(yùn)動(dòng)員的項(xiàng)目和成績(jī)對(duì)其就業(yè)也有很大的影響[31-35]。

(3)階段Ⅲ:Pjq

此階段Pjd降低至Pde以下(圖6)，吸附在基質(zhì)孔隙表面的甲烷分子開(kāi)始解吸，氣-水兩相流出現(xiàn)在宏觀裂隙和壓裂裂縫中，而其他3個(gè)因素的影響不會(huì)發(fā)生太大變化。此時(shí)的兩相流態(tài)有兩種形式，一種是含氣飽和度維持在較低水平，氣相滲透率緩慢增加，裂隙中形成連續(xù)泡流，對(duì)水的產(chǎn)出無(wú)明顯影響，呈“水帶氣”特征，對(duì)應(yīng)于微觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的B區(qū)等滲點(diǎn)右段和宏觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的A區(qū)等滲點(diǎn)右段(圖2);另一種是含氣飽和度快速上升，氣相滲透率迅速增加(對(duì)應(yīng)于微觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的B區(qū)等滲點(diǎn)左段和宏觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的A區(qū)等滲點(diǎn)左段)(圖2)，流態(tài)由“水帶氣”泡流轉(zhuǎn)變?yōu)椤皻馔扑倍稳鳎@對(duì)水的產(chǎn)出具有明顯的抑制作用。因此該階段排采的重點(diǎn)應(yīng)考慮盡量減小氣對(duì)水的抑制作用。

(4)階段Ⅳ:Pjd

對(duì)應(yīng)于微觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的C區(qū)和宏觀裂隙氣-水相對(duì)滲透率曲線的B區(qū)(圖2)。進(jìn)入該階段后，一方面，壓裂裂縫內(nèi)的壓裂液已基本被排出，此階段產(chǎn)水來(lái)源主要是在天然裂縫和基質(zhì)孔隙內(nèi)，流體的運(yùn)移需要克服較大的啟動(dòng)壓力，因此排采過(guò)程中需要較大的壓差，持續(xù)保持較高的驅(qū)動(dòng)壓力。另一方面，由于甲烷分子解吸后流入壓裂裂縫內(nèi)，并大量聚集，含氣飽和度增加，氣相滲透率上升、水相滲透率下降，影響排水效率，因此在此階段需要加快放氣，保持在裂縫通道內(nèi)較低的含氣飽和度。

由此可見(jiàn)，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ階段為排水階段，僅有煤層水的產(chǎn)出，控制的是排水階段;Ⅳ階段煤層氣井開(kāi)始產(chǎn)氣，進(jìn)入產(chǎn)期階段。

2.2 定量化排采管控指標(biāo)

基于氣-水產(chǎn)出控制機(jī)理，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)資料，提出了新的煤層氣排采管控思路，建立“變速排采-低恒套壓”排采管控方法，并實(shí)現(xiàn)了定量化參數(shù)。“變速排采-低恒套壓”排采管控方法的思路和定量化參數(shù)如圖6、表1所示，具體如下：

表1 高煤階儲(chǔ)層排采管控思路及參數(shù)量化Table 1 Thinking and parameter quantization of high-rank coal reservoir

(1)排水段(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)。應(yīng)采用“快、慢、緩”變速排采。階段Ⅰ(快)，采用較大的降液速度快速排出液體，壓降速度采用0.1 MPa/d，一是最大限度的減少液體流入儲(chǔ)層微孔隙內(nèi)，二是盡快形成高壓差，驅(qū)動(dòng)氣水界面向大尺度裂隙運(yùn)移，減小毛細(xì)管力作用(圖6、表1)。階段Ⅱ(慢)，應(yīng)采用慢排的方式，壓降速度采用0.05 MPa/d，減小有效應(yīng)力的增長(zhǎng)速度，在滲透率損失之前盡可能多排水，確保解吸前排出更多的水，形成更大的降壓面積(圖6、表1)。階段Ⅲ(緩)，為避免氣相滲透率快速上升，減小氣相滲透率對(duì)水相的影響，應(yīng)采用較緩的降壓速度，壓降速度0.02 MPa/d，維持水相滲透率(圖6、表1)。

(2)產(chǎn)氣階段(Ⅳ)。采用“低恒套壓”變速排采。進(jìn)入提產(chǎn)階段后，該階段保持較低的套壓，減少流體運(yùn)移通道內(nèi)含氣飽和度，同時(shí)保持套壓恒定，以達(dá)到提高氣水產(chǎn)出效率的目的，并且小幅降壓，壓降速度0.01 MPa/d，并多頻次小幅度調(diào)氣，保持較低且恒定的套壓，通過(guò)區(qū)塊生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在套壓<流壓/2時(shí)，排水及產(chǎn)氣效果最好(圖6、表1)。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 應(yīng)用區(qū)儲(chǔ)層特征

上文研究成果在沁水盆地南部樊莊-鄭莊區(qū)塊開(kāi)展了工業(yè)化應(yīng)用。該區(qū)域地層劃屬華北地層區(qū)山西地層分區(qū)晉東南小區(qū)，含煤地層為石炭二疊系，目前主要開(kāi)發(fā)3號(hào)煤層，其厚度一般為5～8 m，埋深一般600～700 m，含氣量一般大于18 m3/t。由于區(qū)域內(nèi)3號(hào)煤演化程度較高(Ro介于3.5%～4.0%)，其孔滲條件一般較差，屬于低孔低滲儲(chǔ)層，平均孔隙度5.3%，平均滲透率0.3×10-15m2。

3.2 工程應(yīng)用效果對(duì)比

以研究區(qū)內(nèi)的2口井為例，均位于大型寬緩背斜的核部，地層傾角小于3°，煤體結(jié)構(gòu)以原生結(jié)構(gòu)為主，其地質(zhì)條件及開(kāi)發(fā)技術(shù)相同(表2)，采用不同的排采方法。

表2 研究區(qū)試驗(yàn)井地質(zhì)參數(shù)及開(kāi)發(fā)參數(shù)對(duì)比Table 2 Comparison of geological parameters and development parameters of test well in study area

圖7 不同管控方式下煤層氣井生產(chǎn)曲線Fig.7 Daily production curves of CBM wells under different control modes

QN-1井采用傳統(tǒng)排采管控方式，即排水階段緩慢勻速降壓(日降壓0.03 MPa/d)，見(jiàn)氣后憋套壓排采方式(套壓≈流壓)。產(chǎn)氣前(排水階段和憋壓階段)，煤層氣井產(chǎn)水量較低(累計(jì)產(chǎn)水100 m3)，造成井控范圍內(nèi)煤儲(chǔ)層壓降面積以及壓降幅度較小(圖7(a));受其影響，進(jìn)入產(chǎn)氣階段，日產(chǎn)氣量上漲較慢，而日水量下降較快，日產(chǎn)水量的下降又進(jìn)一步阻礙了壓降面積擴(kuò)展(圖7(a))。

QS-2井采用“變速排采、低恒套壓”管控方法。排水階段，煤層氣井產(chǎn)水量相對(duì)于QN-1井提高了2倍，井控范圍內(nèi)煤儲(chǔ)層壓降面積和壓降幅度均優(yōu)于QN-1井;進(jìn)入產(chǎn)氣階段，實(shí)現(xiàn)了日產(chǎn)氣量穩(wěn)步提升，預(yù)期最高可達(dá)到2 000 m3/d以上，而日產(chǎn)水量持續(xù)穩(wěn)定，說(shuō)明壓降面積在持續(xù)擴(kuò)大，提產(chǎn)潛力再進(jìn)一步增強(qiáng)(圖7(b))。

采用“變速排采、低恒套壓”管控方法的井，其資源動(dòng)用效率明顯高于傳統(tǒng)方法(圖8)，見(jiàn)氣時(shí)間較以往縮短近30 d，排采500 d后的累產(chǎn)氣量增加近25%。

圖8 不同管控方式下煤層氣井累產(chǎn)曲線Fig.8 Cumulative production curves of CBM wells under different control modes

3.3 工程應(yīng)用效果定量分析標(biāo)準(zhǔn)

為了分析排采管控的4個(gè)階段疏水降壓效果，引入單位壓降產(chǎn)水量作為定量分析標(biāo)準(zhǔn)，并定量化對(duì)比研究了“變速排采-低恒套壓”排采管控方法與傳統(tǒng)方法下單位壓降產(chǎn)水量的特征。對(duì)比結(jié)果表明，4個(gè)排采階段均顯示，采用“變速排采-低恒套壓”排采管控方法單位壓降產(chǎn)水量均高于傳統(tǒng)排采管控方法下的單位壓降產(chǎn)水量，說(shuō)明“變速排采-低恒套壓”排采管控方法排水效果相對(duì)較好，有助于流體在通道內(nèi)高效運(yùn)移，利于解吸面積的持續(xù)擴(kuò)大(圖9)。

圖9 4個(gè)階段不同排采制度與產(chǎn)水效果對(duì)比Fig.9 Comparison of water production effects with different methods in each drainage stage

4 結(jié) 論

(1)考慮高煤階煤層氣井氣水產(chǎn)出過(guò)程，其產(chǎn)出通道依次通過(guò)基質(zhì)孔隙、微觀裂隙、宏觀裂隙和人工裂縫，氣水流動(dòng)及產(chǎn)出受4個(gè)主要因素控制，在通道尺度由小到大變化的過(guò)程中，其主要因素分別為毛細(xì)管力、有效應(yīng)力、啟動(dòng)壓力、氣水相滲。毛細(xì)阻力會(huì)因壓裂增壓明顯加大、持續(xù)的排水降壓會(huì)使有效應(yīng)力增大至裂縫閉合、啟動(dòng)壓力致使氣體產(chǎn)出滯后、解吸后氣水相滲影響流態(tài)穩(wěn)定。根據(jù)該特征，可以利用“儲(chǔ)層壓力、解吸壓力、見(jiàn)氣壓力”3個(gè)壓力點(diǎn)將煤層氣井降壓產(chǎn)氣過(guò)程劃分為4個(gè)階段。不同階段的影響因素不同，需要制定針對(duì)性的排采管控對(duì)策，Pc

(2)在沁水盆地高煤階煤層氣開(kāi)發(fā)中，Pc