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Q

f

,

由位势理论

[

3

]

,

在整个二维平面上所产生的

势分布 ψ

f

( x , y)

应为

 ψ

f

( x , y) =

μ

Q

f

2π

kh

arcch

1

2

1

+

x

X

f

2

+

y

0

- y

X

f

2

+

1

+

x

X

f

2

+

y

0

- y

X

f

2

-

2

x

X

f

2

1

/

2

+ c

(

1

)

图 1 中

,

当裂缝的条数

N

为奇数时

,

裂缝的中点坐标

分别为 0

,

±

d ,

±2

d ,

,

±

N

0

d ,

其中

N

0

= ( N -

1

) /

2

, d = L / N

为裂缝之间的距离

,

裂缝的产量

Q

f

i

,

以裂缝中点的势为裂缝的流动势

,

这些裂缝在

( x , y)

平面上相互干扰

,

则其势函数应用叠加原理

计算

,

则第

j

条裂缝的势可近似为ψ

f

j

(

0

, j d)

  ψ

f

j

(

0

, j d) =

B

2π

k

h

h

N

0

i = - N

0

Q

f

i

arcch

1

+

j d - i d

X

f

2

+ c

(

2

)

y

轴上距原点较远处取点ψ

e

(

0

, R

e

)

  ψ

e

(

0

, R

e

) =

B

2π

k

h

h

N

0

i = - N

0

Q

f

i

arcch

1

+

R

e

- i d

X

f

2

+ c

(

3

)

(

2

) - (

1

)

并整理得

  

p

e

- p

f

j

=

μ

B

2π

k

h

h

N

0

i = - N

0

Q

f

i

arcch

1

+

R

e

- i d

X

f

2

-

arcch

1

+

j d - i d

X

f

2

(

4

)

N

为偶数时

N

0

= N -

1

,

则每条裂缝对应的坐标

为 ±

d ,

±3

d ,

±5

d ,

,

±

N

0

d , d = L /

2

N ,

在加

和过程中

i

必须从

- N

0

以 2 的速度递增 。

又因为

arcch

1

+ u

2

=

ln 1

+

1

+ u

2

(

5

)

所以

(

4

)

式可以简化

,

从而得到煤层气藏压裂

水平井煤层气从地层流向裂缝流量公式

p

e

- p

f

j

=

μ

B

2π

k

h

h

N

0

i = - N

0

Q

f

i

G ( j , i)

(

6

)

其中

G ( j , i) =

ln

R

e

- i d

X

f

+

1

+

R

e

- i d

X

f

2

j d - i d

X

f

+

1

+

j d - i d

X

f

2

(

7

)

1

.

2

.

2 煤层气从裂缝流向井筒流量

裂缝内的煤层气由裂缝向井筒聚集

,

则有

[

4

]

p

f

j

- p

wf

=

Q

μ

B

2π

k

v

L

ln

h

h

f

+

Q

μ

B

2π

k

f

ωln

h

f

2

r

w

(

8

)

式中

,

第一项为裂缝部分穿透煤层的附加阻力

,

第二

项表示流线汇聚于井筒产生的附加阻力 。

考 虑 储 层 是 渗 透 率 各 向 异 性 的 储 层

,

β

=

k

h

/ k

v

为储层各向异性比值

,

垂向坐标变成β

z ,

水平井有效半径

r

w

r

w

=

1
2

(

1

+

β

) r

w

(

9

)

根据压力平方的定义和真实气体的状态方程

,

假设所有裂缝的井底压力都相同

,

并将煤储层裂缝

中气的产量换算为地面标准状况下煤层气的产量

,

(

6

)

式加

(

8

)

式得煤储层压裂水平井每条裂缝的

产量

Q

f

i

的公式

p

2
e

- p

2
wf

=

μ

p

sc

Z T

π

k

h

h T

sc

N

0

i = - N

0

Q

f

i

G

i

+

 

Q

f

j

β

h

L

ln

h

h

f

+

k

h

h

k

f

ωln

h

f

2

r

w

(

10

)

对上述方程求和

,

从而得到煤层气储层压裂水

平井的产量公式

Q =

N

0

i = - N

0

Q

f

i

(

11

)

2

 敏感性因素分析

选取某一实际煤层气藏进行煤层气产能敏感性

因素分析

,

其储层 、

煤层气 、

裂缝和井的参数如表 1 。

煤层气储层中有一口水平井进行压裂

,

压裂

N

条垂

直裂缝

,

裂缝中的水完全被排出

,

每条裂缝的井底压

力相同

,

水平井只产煤层气

,

从煤基质中解吸并扩散

的煤层气体量等于裂缝流向井筒的煤层气体量 。