煤層氣水平井井筒壓力分布規(guī)律及其影響

裴根+路輝

摘 要：國內(nèi)外大量相關(guān)研究表明若忽視水平井井筒中的壓降，將給水平井的生產(chǎn)計(jì)算分析帶來較大的誤差。本文對(duì)煤層氣水平井井筒壓力分布規(guī)律進(jìn)行了深入的研究，考慮到煤層氣水平井井壁入流和井筒內(nèi)流體變質(zhì)量流動(dòng)的實(shí)際情況，選取井筒中一微元段進(jìn)行分析，通過結(jié)合質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律推導(dǎo)并建立了水平井的井筒壓力分布模型。并利用所建立的壓力分布模型對(duì)不同內(nèi)徑、不同產(chǎn)量、不同水平段長度的水平井井筒進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，得到了三種情況下水平井井筒中的壓力分布情況。并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明井筒內(nèi)徑越小、產(chǎn)量越大時(shí)水平井井筒中的壓力分布曲線越陡，井筒壓力分布越不均勻。

關(guān)鍵詞：煤層氣 水平井筒 壓力分布 煤粉

中圖分類號(hào)：TE331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（b）-0054-02

近年來，水平井技術(shù)在煤層氣田開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)水平井技術(shù)的研究也越來越受到重視。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)常規(guī)油氣藏的井筒壓降情況已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究[1～4]，但是關(guān)于煤層氣U型水平井井筒壓力分布及對(duì)煤粉產(chǎn)出的影響分析方面的研究卻很少見有文獻(xiàn)報(bào)道。如果煤層氣水平井井筒壓降增大，將導(dǎo)致趾端氣體錐進(jìn)，出現(xiàn)部分水平井筒不產(chǎn)氣的情況。對(duì)于水平井水平段長度較長和水平段井筒內(nèi)徑較小的井，在水平井筒跟端相對(duì)較容易出現(xiàn)不產(chǎn)氣的井段。而趾端的氣體快速突破將很大程度增加這部分井段的煤粉大量產(chǎn)出，從而會(huì)導(dǎo)致煤層的煤粉運(yùn)移堵塞流動(dòng)通道。

由于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)煤層氣水平井井筒的壓力分布情況對(duì)煤層氣井的生產(chǎn)開發(fā)有較大的指導(dǎo)意義，故本文對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。

1 考慮井筒變質(zhì)量流動(dòng)的煤層氣水平井井筒壓力分布模型

1.1 物理模型及假設(shè)

本文研究的是現(xiàn)場(chǎng)常用的采用一口水平井連通一口直井，通過直井進(jìn)行排水采氣來進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的煤層氣U型水平井。煤層氣U型水平井示意圖如圖1。

假設(shè)條件如下。

（1）煤層氣井水平段為裸眼完井。

（2）排水結(jié)束進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)，井筒中為單相氣體流動(dòng)。

（3）等溫、穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。

（4）忽略井壁入流引起的混合損失。

（5）煤層均質(zhì)、各向同性。

（6）井筒徑向無速度差異。

（7）流體與環(huán)境間無熱交換。

1.2 井筒壓力分布模型的建立

水平井井筒半徑為r，水平段長度為L，與水平方向夾角為θ，在距水平井跟端處選取長度為的井筒微元體進(jìn)行分析。儲(chǔ)層通過井壁向井筒的入流速度為vr，微元體左端入口處井筒軸向速度為vw1、井筒流動(dòng)壓力為p1，微元體右端出口處井筒軸向速度為vw2、井筒流動(dòng)壓力為p2，微元體井壁的摩擦阻力為τw，如圖2所示。

2 實(shí)例計(jì)算

以沁水盆地某區(qū)塊為例，該區(qū)塊煤層氣藏埋藏深度558 m，煤層厚度6 m，儲(chǔ)層壓力4.8 MPa，臨界解吸壓力3.2 MPa，煤層平均滲透率為0.2×10-3 μm2，煤層溫度為29.4 ℃，煤層氣相對(duì)密度為0.55。煤層氣水平井水平段長度選取300 m、400 m、500 m三種，井筒內(nèi)徑選取10 cm、12 cm、15 cm三種，水平井水平段井斜角為90°，水平井筒趾端流壓pwft為0.7 MPa，產(chǎn)量選取10000 m3/d、12000 m3/d、15000 m3/d三種。

下面采用本文所建立的井筒壓力分布模型，對(duì)其進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。

2.1 不同內(nèi)徑的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井水平段長度為500 m、產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了井筒內(nèi)徑分別為10 cm、12 cm、15 cm的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖3所示。

從圖中可以看出，在井筒內(nèi)徑為10 cm時(shí)井筒的壓力分布曲線最陡、壓降最大，井筒內(nèi)徑為15 cm時(shí)井筒的壓力分布曲線最平緩、壓降最小。說明井筒內(nèi)徑對(duì)水平井井筒內(nèi)的壓力分布有明顯的影響，隨著井筒內(nèi)徑的減小，水平井井筒的壓力降落越來越明顯。這說明在鉆井時(shí)適當(dāng)增大水平井筒的內(nèi)徑可以較好地控制水平井筒的壓力均勻分布，但是水平井鉆井與常規(guī)的直井鉆井不同，若水平段井筒內(nèi)徑鉆得過大，有可能會(huì)造成井壁坍塌的發(fā)生，所以必須結(jié)合井壁的力學(xué)特征進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 不同產(chǎn)量下的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井水平段長度為500 m、內(nèi)徑為10 cm時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了水平井產(chǎn)量分別為10000 m3/d、12000 m3/d、15000 m3/d的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖4所示。

從圖中可以看出，在產(chǎn)量為15000 m3/d時(shí)井筒的壓力分布曲線最陡、壓降最大，產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)井筒的壓力分布曲線最平緩、壓降最小。說明產(chǎn)量對(duì)水平井井筒內(nèi)的壓力分布有明顯的影響，隨著產(chǎn)量的增加，水平井井筒的壓力降落越來越明顯。這說明在煤層氣水平井的生產(chǎn)過程中，把采氣速度的控制在一個(gè)合理的水平，有利于煤層氣井的生產(chǎn)。

2.3 不同水平段長度的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井內(nèi)徑為10 cm、產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了井筒水平段長度分別為300 m、400 m、500 m的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖5所示。

從圖中可以看出，在三種不同的水平井水平段長度下，壓力分布曲線的變化趨勢(shì)基本是相同的，各位置的井筒壓力對(duì)水平段長度的導(dǎo)數(shù)基本相同，說明水平井水平段長度基本不會(huì)影響井筒壓力分布曲線的形態(tài)，但是井筒壓降會(huì)隨著水平段井筒長度增加而增大。

3 結(jié)論

（1）用微元法對(duì)煤層氣裸眼水平井的井筒壓力分布規(guī)律進(jìn)行了研究，根據(jù)煤層氣水平井井筒內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)特點(diǎn)，推導(dǎo)并建立了煤層氣水平井的井筒壓力分布模型。

（2）利用所建立的壓力分布模型對(duì)不同內(nèi)徑、不同產(chǎn)量、不同水平段長度的水平井進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，得到了各種不同情況下水平井井筒中的壓力分布情況。

（3）井筒內(nèi)徑越小、產(chǎn)量越大時(shí)水平井井筒中的壓力分布曲線越陡，井筒壓力分布越不均勻；而井筒內(nèi)徑越大，曲線越平緩。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，適當(dāng)增大井筒內(nèi)徑同時(shí)控制合理的產(chǎn)量水平可以使水平井筒中的壓力分布更加均勻，降低水平井的井筒壓降，避免氣體錐進(jìn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，利于煤層氣井的生產(chǎn)；使井壁的入流更加均勻，減少煤粉產(chǎn)出及其對(duì)煤層和井筒的堵塞程度。

（4）在三種不同的水平井水平段長度下，壓力分布曲線的變化趨勢(shì)均一致，說明水平井水平段長度不會(huì)影響井筒壓力分布曲線的形態(tài)，但是水平段井筒長度越大，相應(yīng)的井筒壓降越大，水平井的長度存在一個(gè)最優(yōu)值。

參考文獻(xiàn)

[1] Novy， R.A.. Pressure Drop in Horizontal Wells： When Can They be Ignored[J]. SPE RE 1995：299.

[2] Dikken， B.J..Pressure Drop in Horizontal Wells and its Effects on Production Performance[J].JPT 1990：289.

[3] 汪志明，張松杰，薛亮，等.水平井筒射孔完井變質(zhì)量流動(dòng)壓降規(guī)律[J].石油鉆采工藝，2007，29（3）：4.

[4] 李笑萍，趙天奉.考慮變質(zhì)量湍流影響的水平井流入動(dòng)態(tài)分析[J].石油學(xué)報(bào)， 2002，23（6）：63.endprint

摘 要：國內(nèi)外大量相關(guān)研究表明若忽視水平井井筒中的壓降，將給水平井的生產(chǎn)計(jì)算分析帶來較大的誤差。本文對(duì)煤層氣水平井井筒壓力分布規(guī)律進(jìn)行了深入的研究，考慮到煤層氣水平井井壁入流和井筒內(nèi)流體變質(zhì)量流動(dòng)的實(shí)際情況，選取井筒中一微元段進(jìn)行分析，通過結(jié)合質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律推導(dǎo)并建立了水平井的井筒壓力分布模型。并利用所建立的壓力分布模型對(duì)不同內(nèi)徑、不同產(chǎn)量、不同水平段長度的水平井井筒進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，得到了三種情況下水平井井筒中的壓力分布情況。并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明井筒內(nèi)徑越小、產(chǎn)量越大時(shí)水平井井筒中的壓力分布曲線越陡，井筒壓力分布越不均勻。

關(guān)鍵詞：煤層氣 水平井筒 壓力分布 煤粉

中圖分類號(hào)：TE331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（b）-0054-02

近年來，水平井技術(shù)在煤層氣田開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)水平井技術(shù)的研究也越來越受到重視。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)常規(guī)油氣藏的井筒壓降情況已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究[1～4]，但是關(guān)于煤層氣U型水平井井筒壓力分布及對(duì)煤粉產(chǎn)出的影響分析方面的研究卻很少見有文獻(xiàn)報(bào)道。如果煤層氣水平井井筒壓降增大，將導(dǎo)致趾端氣體錐進(jìn)，出現(xiàn)部分水平井筒不產(chǎn)氣的情況。對(duì)于水平井水平段長度較長和水平段井筒內(nèi)徑較小的井，在水平井筒跟端相對(duì)較容易出現(xiàn)不產(chǎn)氣的井段。而趾端的氣體快速突破將很大程度增加這部分井段的煤粉大量產(chǎn)出，從而會(huì)導(dǎo)致煤層的煤粉運(yùn)移堵塞流動(dòng)通道。

由于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)煤層氣水平井井筒的壓力分布情況對(duì)煤層氣井的生產(chǎn)開發(fā)有較大的指導(dǎo)意義，故本文對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。

1 考慮井筒變質(zhì)量流動(dòng)的煤層氣水平井井筒壓力分布模型

1.1 物理模型及假設(shè)

本文研究的是現(xiàn)場(chǎng)常用的采用一口水平井連通一口直井，通過直井進(jìn)行排水采氣來進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的煤層氣U型水平井。煤層氣U型水平井示意圖如圖1。

假設(shè)條件如下。

（1）煤層氣井水平段為裸眼完井。

（2）排水結(jié)束進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)，井筒中為單相氣體流動(dòng)。

（3）等溫、穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。

（4）忽略井壁入流引起的混合損失。

（5）煤層均質(zhì)、各向同性。

（6）井筒徑向無速度差異。

（7）流體與環(huán)境間無熱交換。

1.2 井筒壓力分布模型的建立

水平井井筒半徑為r，水平段長度為L，與水平方向夾角為θ，在距水平井跟端處選取長度為的井筒微元體進(jìn)行分析。儲(chǔ)層通過井壁向井筒的入流速度為vr，微元體左端入口處井筒軸向速度為vw1、井筒流動(dòng)壓力為p1，微元體右端出口處井筒軸向速度為vw2、井筒流動(dòng)壓力為p2，微元體井壁的摩擦阻力為τw，如圖2所示。

2 實(shí)例計(jì)算

以沁水盆地某區(qū)塊為例，該區(qū)塊煤層氣藏埋藏深度558 m，煤層厚度6 m，儲(chǔ)層壓力4.8 MPa，臨界解吸壓力3.2 MPa，煤層平均滲透率為0.2×10-3 μm2，煤層溫度為29.4 ℃，煤層氣相對(duì)密度為0.55。煤層氣水平井水平段長度選取300 m、400 m、500 m三種，井筒內(nèi)徑選取10 cm、12 cm、15 cm三種，水平井水平段井斜角為90°，水平井筒趾端流壓pwft為0.7 MPa，產(chǎn)量選取10000 m3/d、12000 m3/d、15000 m3/d三種。

下面采用本文所建立的井筒壓力分布模型，對(duì)其進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。

2.1 不同內(nèi)徑的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井水平段長度為500 m、產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了井筒內(nèi)徑分別為10 cm、12 cm、15 cm的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖3所示。

從圖中可以看出，在井筒內(nèi)徑為10 cm時(shí)井筒的壓力分布曲線最陡、壓降最大，井筒內(nèi)徑為15 cm時(shí)井筒的壓力分布曲線最平緩、壓降最小。說明井筒內(nèi)徑對(duì)水平井井筒內(nèi)的壓力分布有明顯的影響，隨著井筒內(nèi)徑的減小，水平井井筒的壓力降落越來越明顯。這說明在鉆井時(shí)適當(dāng)增大水平井筒的內(nèi)徑可以較好地控制水平井筒的壓力均勻分布，但是水平井鉆井與常規(guī)的直井鉆井不同，若水平段井筒內(nèi)徑鉆得過大，有可能會(huì)造成井壁坍塌的發(fā)生，所以必須結(jié)合井壁的力學(xué)特征進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 不同產(chǎn)量下的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井水平段長度為500 m、內(nèi)徑為10 cm時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了水平井產(chǎn)量分別為10000 m3/d、12000 m3/d、15000 m3/d的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖4所示。

從圖中可以看出，在產(chǎn)量為15000 m3/d時(shí)井筒的壓力分布曲線最陡、壓降最大，產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)井筒的壓力分布曲線最平緩、壓降最小。說明產(chǎn)量對(duì)水平井井筒內(nèi)的壓力分布有明顯的影響，隨著產(chǎn)量的增加，水平井井筒的壓力降落越來越明顯。這說明在煤層氣水平井的生產(chǎn)過程中，把采氣速度的控制在一個(gè)合理的水平，有利于煤層氣井的生產(chǎn)。

2.3 不同水平段長度的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井內(nèi)徑為10 cm、產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了井筒水平段長度分別為300 m、400 m、500 m的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖5所示。

從圖中可以看出，在三種不同的水平井水平段長度下，壓力分布曲線的變化趨勢(shì)基本是相同的，各位置的井筒壓力對(duì)水平段長度的導(dǎo)數(shù)基本相同，說明水平井水平段長度基本不會(huì)影響井筒壓力分布曲線的形態(tài)，但是井筒壓降會(huì)隨著水平段井筒長度增加而增大。

3 結(jié)論

（1）用微元法對(duì)煤層氣裸眼水平井的井筒壓力分布規(guī)律進(jìn)行了研究，根據(jù)煤層氣水平井井筒內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)特點(diǎn)，推導(dǎo)并建立了煤層氣水平井的井筒壓力分布模型。

（2）利用所建立的壓力分布模型對(duì)不同內(nèi)徑、不同產(chǎn)量、不同水平段長度的水平井進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，得到了各種不同情況下水平井井筒中的壓力分布情況。

（3）井筒內(nèi)徑越小、產(chǎn)量越大時(shí)水平井井筒中的壓力分布曲線越陡，井筒壓力分布越不均勻；而井筒內(nèi)徑越大，曲線越平緩。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，適當(dāng)增大井筒內(nèi)徑同時(shí)控制合理的產(chǎn)量水平可以使水平井筒中的壓力分布更加均勻，降低水平井的井筒壓降，避免氣體錐進(jìn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，利于煤層氣井的生產(chǎn)；使井壁的入流更加均勻，減少煤粉產(chǎn)出及其對(duì)煤層和井筒的堵塞程度。

（4）在三種不同的水平井水平段長度下，壓力分布曲線的變化趨勢(shì)均一致，說明水平井水平段長度不會(huì)影響井筒壓力分布曲線的形態(tài)，但是水平段井筒長度越大，相應(yīng)的井筒壓降越大，水平井的長度存在一個(gè)最優(yōu)值。

參考文獻(xiàn)

[1] Novy， R.A.. Pressure Drop in Horizontal Wells： When Can They be Ignored[J]. SPE RE 1995：299.

[2] Dikken， B.J..Pressure Drop in Horizontal Wells and its Effects on Production Performance[J].JPT 1990：289.

[3] 汪志明，張松杰，薛亮，等.水平井筒射孔完井變質(zhì)量流動(dòng)壓降規(guī)律[J].石油鉆采工藝，2007，29（3）：4.

[4] 李笑萍，趙天奉.考慮變質(zhì)量湍流影響的水平井流入動(dòng)態(tài)分析[J].石油學(xué)報(bào)， 2002，23（6）：63.endprint

摘 要：國內(nèi)外大量相關(guān)研究表明若忽視水平井井筒中的壓降，將給水平井的生產(chǎn)計(jì)算分析帶來較大的誤差。本文對(duì)煤層氣水平井井筒壓力分布規(guī)律進(jìn)行了深入的研究，考慮到煤層氣水平井井壁入流和井筒內(nèi)流體變質(zhì)量流動(dòng)的實(shí)際情況，選取井筒中一微元段進(jìn)行分析，通過結(jié)合質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律推導(dǎo)并建立了水平井的井筒壓力分布模型。并利用所建立的壓力分布模型對(duì)不同內(nèi)徑、不同產(chǎn)量、不同水平段長度的水平井井筒進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，得到了三種情況下水平井井筒中的壓力分布情況。并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明井筒內(nèi)徑越小、產(chǎn)量越大時(shí)水平井井筒中的壓力分布曲線越陡，井筒壓力分布越不均勻。

關(guān)鍵詞：煤層氣 水平井筒 壓力分布 煤粉

中圖分類號(hào)：TE331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（b）-0054-02

近年來，水平井技術(shù)在煤層氣田開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)水平井技術(shù)的研究也越來越受到重視。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)常規(guī)油氣藏的井筒壓降情況已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究[1～4]，但是關(guān)于煤層氣U型水平井井筒壓力分布及對(duì)煤粉產(chǎn)出的影響分析方面的研究卻很少見有文獻(xiàn)報(bào)道。如果煤層氣水平井井筒壓降增大，將導(dǎo)致趾端氣體錐進(jìn)，出現(xiàn)部分水平井筒不產(chǎn)氣的情況。對(duì)于水平井水平段長度較長和水平段井筒內(nèi)徑較小的井，在水平井筒跟端相對(duì)較容易出現(xiàn)不產(chǎn)氣的井段。而趾端的氣體快速突破將很大程度增加這部分井段的煤粉大量產(chǎn)出，從而會(huì)導(dǎo)致煤層的煤粉運(yùn)移堵塞流動(dòng)通道。

由于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)煤層氣水平井井筒的壓力分布情況對(duì)煤層氣井的生產(chǎn)開發(fā)有較大的指導(dǎo)意義，故本文對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。

1 考慮井筒變質(zhì)量流動(dòng)的煤層氣水平井井筒壓力分布模型

1.1 物理模型及假設(shè)

本文研究的是現(xiàn)場(chǎng)常用的采用一口水平井連通一口直井，通過直井進(jìn)行排水采氣來進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的煤層氣U型水平井。煤層氣U型水平井示意圖如圖1。

假設(shè)條件如下。

（1）煤層氣井水平段為裸眼完井。

（2）排水結(jié)束進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)，井筒中為單相氣體流動(dòng)。

（3）等溫、穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。

（4）忽略井壁入流引起的混合損失。

（5）煤層均質(zhì)、各向同性。

（6）井筒徑向無速度差異。

（7）流體與環(huán)境間無熱交換。

1.2 井筒壓力分布模型的建立

水平井井筒半徑為r，水平段長度為L，與水平方向夾角為θ，在距水平井跟端處選取長度為的井筒微元體進(jìn)行分析。儲(chǔ)層通過井壁向井筒的入流速度為vr，微元體左端入口處井筒軸向速度為vw1、井筒流動(dòng)壓力為p1，微元體右端出口處井筒軸向速度為vw2、井筒流動(dòng)壓力為p2，微元體井壁的摩擦阻力為τw，如圖2所示。

2 實(shí)例計(jì)算

以沁水盆地某區(qū)塊為例，該區(qū)塊煤層氣藏埋藏深度558 m，煤層厚度6 m，儲(chǔ)層壓力4.8 MPa，臨界解吸壓力3.2 MPa，煤層平均滲透率為0.2×10-3 μm2，煤層溫度為29.4 ℃，煤層氣相對(duì)密度為0.55。煤層氣水平井水平段長度選取300 m、400 m、500 m三種，井筒內(nèi)徑選取10 cm、12 cm、15 cm三種，水平井水平段井斜角為90°，水平井筒趾端流壓pwft為0.7 MPa，產(chǎn)量選取10000 m3/d、12000 m3/d、15000 m3/d三種。

下面采用本文所建立的井筒壓力分布模型，對(duì)其進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。

2.1 不同內(nèi)徑的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井水平段長度為500 m、產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了井筒內(nèi)徑分別為10 cm、12 cm、15 cm的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖3所示。

從圖中可以看出，在井筒內(nèi)徑為10 cm時(shí)井筒的壓力分布曲線最陡、壓降最大，井筒內(nèi)徑為15 cm時(shí)井筒的壓力分布曲線最平緩、壓降最小。說明井筒內(nèi)徑對(duì)水平井井筒內(nèi)的壓力分布有明顯的影響，隨著井筒內(nèi)徑的減小，水平井井筒的壓力降落越來越明顯。這說明在鉆井時(shí)適當(dāng)增大水平井筒的內(nèi)徑可以較好地控制水平井筒的壓力均勻分布，但是水平井鉆井與常規(guī)的直井鉆井不同，若水平段井筒內(nèi)徑鉆得過大，有可能會(huì)造成井壁坍塌的發(fā)生，所以必須結(jié)合井壁的力學(xué)特征進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 不同產(chǎn)量下的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井水平段長度為500 m、內(nèi)徑為10 cm時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了水平井產(chǎn)量分別為10000 m3/d、12000 m3/d、15000 m3/d的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖4所示。

從圖中可以看出，在產(chǎn)量為15000 m3/d時(shí)井筒的壓力分布曲線最陡、壓降最大，產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)井筒的壓力分布曲線最平緩、壓降最小。說明產(chǎn)量對(duì)水平井井筒內(nèi)的壓力分布有明顯的影響，隨著產(chǎn)量的增加，水平井井筒的壓力降落越來越明顯。這說明在煤層氣水平井的生產(chǎn)過程中，把采氣速度的控制在一個(gè)合理的水平，有利于煤層氣井的生產(chǎn)。

2.3 不同水平段長度的水平井筒內(nèi)壓力沿水平段長度的分布

煤層氣水平井內(nèi)徑為10 cm、產(chǎn)量為10000 m3/d時(shí)，根據(jù)本文建立的模型計(jì)算了井筒水平段長度分別為300 m、400 m、500 m的情況下沿水平井井筒長度的井筒壓力分布，并繪出井筒流壓沿井筒長度的分布曲線，如圖5所示。

從圖中可以看出，在三種不同的水平井水平段長度下，壓力分布曲線的變化趨勢(shì)基本是相同的，各位置的井筒壓力對(duì)水平段長度的導(dǎo)數(shù)基本相同，說明水平井水平段長度基本不會(huì)影響井筒壓力分布曲線的形態(tài)，但是井筒壓降會(huì)隨著水平段井筒長度增加而增大。

3 結(jié)論

（1）用微元法對(duì)煤層氣裸眼水平井的井筒壓力分布規(guī)律進(jìn)行了研究，根據(jù)煤層氣水平井井筒內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)特點(diǎn)，推導(dǎo)并建立了煤層氣水平井的井筒壓力分布模型。

（2）利用所建立的壓力分布模型對(duì)不同內(nèi)徑、不同產(chǎn)量、不同水平段長度的水平井進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，得到了各種不同情況下水平井井筒中的壓力分布情況。

（3）井筒內(nèi)徑越小、產(chǎn)量越大時(shí)水平井井筒中的壓力分布曲線越陡，井筒壓力分布越不均勻；而井筒內(nèi)徑越大，曲線越平緩。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，適當(dāng)增大井筒內(nèi)徑同時(shí)控制合理的產(chǎn)量水平可以使水平井筒中的壓力分布更加均勻，降低水平井的井筒壓降，避免氣體錐進(jìn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，利于煤層氣井的生產(chǎn)；使井壁的入流更加均勻，減少煤粉產(chǎn)出及其對(duì)煤層和井筒的堵塞程度。

（4）在三種不同的水平井水平段長度下，壓力分布曲線的變化趨勢(shì)均一致，說明水平井水平段長度不會(huì)影響井筒壓力分布曲線的形態(tài)，但是水平段井筒長度越大，相應(yīng)的井筒壓降越大，水平井的長度存在一個(gè)最優(yōu)值。

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