煤层甲烷气藏输运数值模拟研究

【摘要】： 正确评价、预测煤层甲烷气藏的开发动态是煤层甲烷资源开发的关键。煤层甲烷是一种非常规天然气资源，其赋存、运移规律的特殊性要求研究一种新的、适应煤层气藏的动态预测和评价方法，这将关系到煤层甲烷资源开发的成败。研究煤层气藏动态预测模型，对煤层气藏的开发具有重要的实际意义与指导作用。 本文基于对煤层气藏储集、输运规律的研究成果，结合常规天然气藏动态预测数学模型，建立了一个全面的三维气、水两相全隐式煤层气藏数值模型，模型中引入了Langmuir等温吸附定理、Fick第一定理、Fick第二定理来考虑煤层气的吸附、扩散等；基于对煤层气藏数学模型的研究，研制开发出了三维气、水两相全隐式模拟模型(CBM-GW3D)，并利用贵州六盘水地区实际煤层气藏试井数据进行了煤层气井的产量计算与产能分析。同时，利用本文模型对影响煤层甲烷产量的诸多因素进行了敏感性模拟计算，模拟结果表明本文的模型是正确的、可靠的。 【关键词】：煤层气 数学模型 数值模型 数值模拟 解吸 扩散
【学位授予单位】：西南石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：P618.11
【目录】：

• 1 绪论7-11
• 1．1 问题的提出及本文的研究意义7-8
• 1．2 国内外研究现状8-9
• 1．3 本文研究的目标、技术路线和关键技术9-10
• 1．4 本文的主要研究工作10-11
• 2 煤层甲烷气的储集、运移机理11-22
• 2．1 煤层气藏概念11
• 2．2 煤层甲烷的储集和运移机理11-22
• 2．2．1 煤层甲烷赋存机理12-13
• 2．2．2 煤层甲烷的运移机理13-20
• 2．2．3 煤层甲烷在煤层中的产出过程20-22
• 3 煤层甲烷气输运的数学模型22-35
• 3．1 基本假设条件22
• 3．2 数学模型的建立22-27
• 3．2．1 微孔隙中气体的运输22-25
• 3．2．2 裂缝中气体的运输25-27
• 3．2．3 裂缝中水相质量方程27
• 3．3 定解条件27-31
• 3．3．1 边界条件27-30
• 3．3．2 初始条件30-31
• 3．4 煤层气数学模型中特殊参数的处理31-35
• 3．4．1 孔隙度-渗透率-有效应力关系式31-33
• 3．4．2 渗透率-流体压力关系式33-34
• 3．4．3 密度-有效应力关系式34
• 3．4．4 煤层相对渗透率曲线的估算34-35
• 4 煤层甲烷气输运数值模型及其求解方法35-70
• 4．1 有限差分符号35
• 4．2 模型的差分格式35-36
• 4．3 模型的全隐式展开36-37
• 4．4 求解非线性代数方程组的牛顿迭代法37-40
• 4．5 模型的全隐式数值离散40-66
• 4．5．1 累积项对系数和右端项的贡献44-47
• 4．5．2 产量项对系数和右端项的贡献47-49
• 4．5．3 达西项对系数和右端项的贡献49-65
• 4．5．4 解吸项对系数和右端项的贡献65-66
• 4．6 模型的数值求解方法66-70
• 5 模拟软件的结构和功能70-78
• 5．1 软件设计构想70-71
• 5．2 软件的模块化结构71
• 5．3 主要模块结构71-77
• 5．3．1 程序功能简介72-73
• 5．3．2 模拟软件流程73-77
• 5．4 软件功能及运行环境77-78
• 5．4．1 软件功能77
• 5．4．2 软件运行环境77-78
• 6 模拟模型可靠性检验及在六盘水煤层气藏的实际应用78-90
• 6．1 模拟模型（CBM-GW3D）的可靠性检验78-79
• 6．2 模拟模型（CBM-GW3D）在六盘水煤层气藏实际应用79-90
• 6．2．1 区域储层概况79-83
• 6．2．2 黔红1井煤层甲烷运移、产出地质模型83-85
• 6．2．3 黔红1井气产量评价、预测85-86
• 6．2．4 黔红1井产能敏感性分析86-90
• 7 结论和建议90-92
• 7．1 结论90-91
• 7．2 建议91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-97

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