我国煤层气产业经过多年发展，已经在沁水盆地形成商业化开发，但大多数煤层气井的日均产气量低于3000m3/d，为了挖掘出煤层气井内在控产因素，提高煤层气井产能，我国学者对此进行了大量研究。倪小明等在剔除构造部位的影响后，采用线性拟合的方法对垂直井产能地质影响因素进行分析[1]；陶树等分别从地质及工程两个角度对煤层气井产能控制因素进行了分析，并对煤层气开发给出了定量化的建议[2]；彭龙仕等采用模糊层次分析等方法对多层合采煤层气井产能进行评价[3]；刘升贵等通过数学模型方法分析了水平井产能控制因素，并结合排采实践，提出了三段式井底压力排采方法[4]；赵俊龙等分析了各地质因素及水力压裂对煤层气产能的影响，并采用灰色关联法及综合分析法对煤层气井产能进行了评价[5]。鉴于前人对小尺度范围内煤层气控产因素研究的较少，本文以沁水盆地樊庄区块郑村为例，基于储层地质参数对该区域的产能影响，结合灰色关联法对各因素进行分析，以期为揭示小范围内煤层气井产能分异的深层次原因提供一定指导作用。

1 煤层气地质概况

研究区属于沁水盆地南部樊庄区块，郑村井区位于沁水盆地樊庄区块南端，郑村井区3号煤顶板海拔等值线图如图1所示。区内构造较简单，有少量断层和次级褶曲构造发育，地层较为平缓，倾角约4°。井区内主要含煤地层为石炭-二叠系山西组和太原组，主要目标煤层为山西组3#煤。郑村断层不发育，3号煤层总体趋势为东南高西北低，地应力大小的展布特征与埋深成正相关关系。

根据高等职业教育学校护理专业学生的培养目标,以及招生现状,校内实训基地的建设显得尤为重要。在临床实践中,专任教师能够对比校内实训基地与临床的异同、环境设置是否合理、实训设备是否改进,用以指导实训中心的建设与不断完善,最终达到技能学习由基础技术过渡到专科技术再转变为职业能力的递进式培养目标。

2 研究方法

煤层气的产出是排水降压-解吸-扩散-渗流的过程。排采初期，为单相水流阶段；随排采时间的进行，煤层气逐渐解吸，气产量逐渐提高，水产量逐渐降低。本次在郑村区块范围内选取了26口煤层气井，这些井的生产时间都在5年左右，基本都经历了单相水流-气水两相流-单相气流阶段，具有代表性。为了便于分析，本文将煤层气日均产量高于3000m3/d的定为高产井，日均产量在1000～3000m3/d的定为中产井，日均产量低于1000m3/d的定为低产井。本文对各地质控产因素逐个进行分析，并最终结合灰色关联分析方法，得出各因素与煤层气井产能的关联程度。

3 结果讨论

3.1 产能特征

对郑村区块26口井的排采数据进行统计，有23.08%的煤层气井为高产井，34.62%的煤层气井为中产井，42.31%的煤层气井位低产井。高产井多分布在郑村区块的西南部，自SSW向到NNE向煤层气井的日均产气量递减。从26口煤层气井的动态生产数据来看，高产井的产气量普遍经历了或正在经历缓慢上升期、平稳期和缓慢下降期，同时表现出在产水量降低后开始大量产气，高产井在达到产气高峰后基本保持一段时间稳定后缓慢下降，Z10井为典型代表(图1)；而低产井的产气量则无明显规律，峰值产气量基本低于1000m3/d，无稳定高产期，产气产水动态变化无明显负相关性，且产水量较大，如Z24井(图2)。

  

图1 Z10煤层气井生产动态图

  

图2 Z24煤层气井生产动态图

3.2 地质控产因素

影响煤层气产能的因素有许多，主要可划分为地质因素和工程因素两大类。地质影响因素主要包括煤厚、埋深、渗透率、含气量、储层压力、临界解吸压力等；工程影响因素主要包括压裂规模、开发方式、排采制度等。本文主要从地质方面对郑村井区煤层气井产能影响因素进行分析。

3.2.1 埋深

式中，Fp为煤储层流体可疏导指数，nm；σ为水的表面张力，N/m；α为水对煤的润湿角，(°)；Pr为原始储层压力，Pa；Pg为临界解吸压力，Pa。

式中，x0(k)-xi(k)为k时刻Xi与X0的绝对差；为两极最小差；maximaxkx0(k)-xi(k)为两极最大差；ρ为分辨系数，这里取0.2。计算结果见表2。

3.2.2 煤厚

一般来说，煤层厚度越大，其资源潜力也越大。郑村区块煤厚分布大致呈现出沿NW-SE轴线煤层较厚，两侧变薄的趋势。郑村井区26口煤层气井的煤厚均大于5m，可见该区域煤层气资源潜力都较大，对不同煤厚区间的日均产气量做统计分析图(图3(b))，可以看出，随煤厚增加煤层气的产量先减小后增大再减小，呈现出波动上升的规律。其原因在于煤厚厚度不同，其裂隙发育程度不同，导致渗透性随厚度增加产生分异性[7]，叠加煤层厚度增加导致煤层气资源量增大，产能表现出波动上升下降的规律。

煤层气产出过程中，能从煤层内解吸并运移出来，与地层水进入微观裂隙的尺度具有紧密的联系。地层水进入微观裂隙尺度越小，说明孔裂隙被地层水所占的空间越大，煤层气能够解吸和运移需要克服的阻力越大，煤层气井产量越低。参考赵贤正[8]等根据毛细管力公式提出的流体可疏导指数，将欠饱和储层条件下的可疏导指数定义为：

  

图3 郑村井区煤层气井产能与地质因素关系图

3.2.3 含气量

  

图4 郑村井区煤储层含气量与煤层气井产能的平面展布图

煤层含气量主要受煤层顶底板封堵条件和水动力条件的影响。从选取的煤层气井含气量数据来看，小尺度内的郑村井区煤层气含气量差别不大，如图4所示，范围在12～22.5m3/t之间，平均值为17.65m3/t，图4呈现出含气量总体具有自西向东逐渐降低的趋势，如西侧Z17井的含气量高达22.5m3/t，而东侧的Z18井含气量仅为13.5m3/t。对于高、中、低产三类煤层气井的平均含气量值分别为18.84m3/t、17.4m3/t、17.2m3/t，可以看出煤层气井的日均产气量随含气量的升高而上升的规律(图3(c))。

桩体模量分别选取5.0 GPa、10.0 GPa、15.0 GPa、20.0 GPa和25.0 GPa，桩体长度分别选取10 m、15 m、20 m和25 m，桩体间距分别选取1.6 m、2.0 m、2.5 m、3.3 m和5.0 m，不同工况组合的横坡度和强度发挥率曲线，如图9～图11所示。

煤储层的渗透率大小决定了煤层气从煤体内运移出来的难易程度，其大小受煤岩变质程度、地应力等的影响。郑村井区煤储层渗透率呈现出自西南向东北逐渐降低的特点，煤储层渗透率与煤层气井产能的关系在南北向正相关性较明显，二者在东西方向的表现出的相关性较弱，如图5所示。通过统计，高产井的渗透率平均值为1.85mD，而中低产煤层气井的渗透率平均值为1.54mD，图3(d)显示出煤层气井渗透率与产能具有一定正相关性。

3.2.4 渗透率

某调蓄水池位于壶关县，工程级别为Ⅲ等3级，总容积14万m3，地面高程为970.0～975.0 m，场地地基持力层为低液限粉土，结构较松散，为弱—中等透水层，场地为自重湿陷性，地基湿陷等级为Ⅱ等（中级），湿陷土层下限深度12 m。

  

图5 郑村井区煤储层渗透率与煤层气井产能的平面展布图

根据式(1)计算出郑村区块26口煤层气井的可疏导指数，结果表明，26口煤层气井的可疏导指数介于31.2～909.3nm，平均为140.76nm，其中高产井、中产井、低产井的可疏导指数平均值依次为397.22nm、71.12nm、57.85nm，表现出了煤层气井的可疏导指数与其日均产气量较强的正相关性(图3(e))，结果反映了低产、中产、高产煤层气井由于煤储层有效孔径的变化，使得煤层气分别以解吸、扩散、渗流不同类型为主的方式发生气体运移，最终导致了煤层气产能的分异。

高占义：关于粮食安全的定义很多，1996年在罗马召开的世界粮食首脑会议上对粮食安全进行了重新定义，将粮食安全定义为：让所有的人在任何时候都能享受充足、安全和富有营养的粮食，过上健康、富有朝气的生活。粮食安全包含了如下四个方面的内涵：

 

式中，Bi为模糊隶属度矩阵，Wi为准则层权重，Ri为各等级准则层，b1，b2，…，bn为各等级的隶属度。

3.2.5 可疏导指数

3.3 灰色关联分析

灰色关联分析是一种多因素统计分析方法，它以各因素的样本数据为依据，通过灰色关联度来分析各因素之间关系的强弱，找出影响某一变量的主要因素[9-11]。鉴于小区域尺度内构造及水文地质条件差距不大，因此选取煤储层埋深、煤厚、含气量、渗透率和可疏导指数对郑村井区产能影响因素进行分析。本次选取分析的煤储层地质参数见表1。

首先将数据进行无量纲化，再将新的日均产量数据作为母数列{x0(n)}，埋深、煤厚、临界解吸压力、可疏导指数作为子数列{xi(n)}，即可计算出Xi与X0的关联度[12]：

第二天，程晓就到青羊工业区的一家电器厂应聘业务员。他懂电器，谈起这个行业口若悬河，但对于营销知识却一知半解，客户资源几乎为零，负责招聘的主考官不得不对他说声抱歉。正当他转身走向大门口时，在一旁看似若无其事的老板把他叫了过来，指着窗外问：“那辆凯迪拉克是你的吧？”程晓点了点头。老板说：“你能开着凯迪拉克去推销我们的产品，我没有理由不相信你能成功！”

 

其中

γ(x0(k)，xi(k))=

 

通过对郑村井区26口煤层气井的3#煤储层埋深进行统计，低产井的平均埋深为531.13m，中产井的平均埋深为455.86m，高产井的平均埋深为413.76m，对不同埋深区间的平均产气日产气量作图(图3(a))，也可以看出煤层气井的产量随着埋深增加有逐渐降低的趋势，中高产井埋深分布在600m以浅。如埋深在700m附近的郑村Z22，郑村Z24等，其日均煤层气产量均在300m3以下，而埋深小于450m的Z4、Z6等煤层气井的日均煤层气产量均在3000m3以上。造成郑村产气量随埋深增加而降低的原因主要为：水平地应力和垂向地应力都随埋深的增加而增大，一般来说煤层随埋深增加，侧压系数逐渐降低[6]，超过转换深度之后，由水平方向应力为主逐渐转换为垂向应力为主，煤层的压实作用增强，使煤层孔隙度减小；且水平主应力差逐渐减小，对于裂缝的生成与扩展造成不利影响，造成煤层渗透性降低。因此，煤层随埋深的增加使孔渗等物性参数变差，最终导致煤层气运移产出困难。

 

表1 煤储层参数及日均气产量表

  

井号埋深/m煤厚/m含气量/m3渗透率/mD可疏导指数/nm日均产量/m3Z6418157219095573569833Z538063578179225485474257Z333756917825485415607Z94337320119093371475Z434435415827397535332Z175697322516492306489Z743126920109699240504Z1145531678179105596236207Z13345541434933224928Z10431226372015312201472Z2321266512321323152397Z83414162817914433137974Z23536018291621587131948Z2559435717709479115006Z20641663208051039103344Z18463457051352334876282Z165721592004586667661Z19429363516175315671Z15518557451781145257387Z226835651851757327252Z26535851580527925805Z123937631751854223395Z134193581353243818604Z24724157252112115518247Z21618256752180995718086Z1448436513825617655

 

表2 气产量与其影响因素关联度表

  

影响因素关联度等级可疏导指数065981含气量059742渗透率059643厚度058614埋深054745

灰色关联结果显示出控制郑村井区煤层气井气产量因素从大到小依次是：可疏导指数、含气量、渗透率、厚度、埋深，可以看出可疏导指数是小区域尺度内煤层气井产能的主要控制因素，储层流体可疏导性越高，越有利于煤层气井排水降压解吸形成高产。可疏导指数耦合了地层水能势、煤储层润湿性和解吸性，综合反映了气水流体的流动性，更好反映了小尺度范围内煤层气井的产能潜力。

从关联度结果来看，除可疏导指数外，各因素与煤层气井产能关联度的差别不是很大，这也反映了煤层气井产能是多种地质因素耦合的结果，且并非某一种因素占绝对主导地位。如Z14井除渗透率外，其他各项指标均表现较差，因此该井煤层气日均产量只有176.55m3，而高产井Z3、Z5井各项指标均表现较好，Z4井虽然渗透率值较低，但由于其他地质因素均较为有利致使其产气量也较高。

由表11中的各分析参数可知，F=840.7143远远大于Fcrit=5.192168，故由此证明不同调和比例油样之间在该方法下凝点检测结果差异显著。P-value=2.97E-07，远远小于α=0.05，表明在置信度为95%时该结果可信。该方法能够区分凝点不同的柴油。

4 结 论

以樊庄区块郑村井区26口煤层气生产井为例，探讨了小尺度范围内煤层气井产能的地质主控因素，得到如下结论：

1)小尺度范围内影响煤层气产能的地质控制因素主要有埋深、煤厚、含气量、渗透率、可疏导指数等，产能与埋深呈负相关关系，随煤厚增加呈波动上升趋势，与含气量、渗透率和可疏导指数均为正相关关系。

2)灰色关联分析结果显示出，在小尺度范围内控制煤层气井气产量因素从大到小依次是：可疏导指数、含气量、渗透率、厚度、埋深。可疏导指数是煤层气产能主要控制因素，可疏导指数耦合了地层水能势、煤储层润湿性和解吸性，综合反映了气水流体的流动性，可更好的反映小尺度范围内煤层气井的产能潜力。

3)灰色关联分析的结果也说明了煤层气井产能是多种地质因素耦合控制的结果，各因素均可导致煤层气井产能的变化，煤层气井产能的提升需要综合考虑各个地质主控因素的影响。

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