本發(fā)明屬于煤層氣開采，具體涉及煤層氣井產能的高效、低成本預測，尤其涉及一種基于已開發(fā)區(qū)煤層氣的含氣組分預測未開發(fā)區(qū)的煤層氣井產能的方法。

背景技術：

1、煤層氣是優(yōu)質清潔能源，并且開發(fā)利用煤層氣可有效避免瓦斯突出，保障煤礦安全生產。煤層氣儲層具有較強的非均質性，導致煤層氣井產氣量差異較大，同一區(qū)塊內不同氣井的產氣量差異可達10倍以上，如何基于已有生產資料預測未開發(fā)區(qū)煤層氣井產能是當前重點需要解決的問題。

2、含氣量是煤層氣開發(fā)評價的關鍵參數(shù)，通常高含氣量區(qū)煤層氣井產氣量也明顯更高。當前測試煤層含氣量多采用現(xiàn)場解吸法，該方法具有兩方面的明顯不足：1)煤層氣以吸附態(tài)為主，導致煤層氣充分解吸(尤其是高含氣量、吸附飽和度高的煤層)需要較長的時間，當前行業(yè)標準更是規(guī)定解吸氣終止測試條件為：一周內解吸氣量小于10ml，無疑需要很長的時間去完成解吸過程；2)解吸法測試得到的含氣量由損失氣、解吸氣及殘余氣三部分組成，其中損失氣由解吸初期的氣體體積與時間擬合得到，擬合段選取差異易導致計算結果差異較大。另外，由于解吸現(xiàn)場易受巖心裝罐不及時等人為因素影響，同樣會導致?lián)p失氣計算結果產生誤差。雖然當前提出保壓取芯技術可提高損失氣計算精度，但保壓取芯成本顯著增大。因此，建立一種高效、低成本的煤層氣井產能預測方法具有現(xiàn)實意義。

3、煤層氣勘探階段往往需進行多次含氣組分測試，如國家標準《煤層氣含量測定方法》(gb/t?19559-2021)規(guī)定含氣量測試過程中需在1d、3d及5d采集氣樣測試含氣組分；行業(yè)標準《低煤階煤層含氣量測定方法》(nb/t?10018-2015)中規(guī)定的氣樣采集時間雖然不同，但也需采集三次氣樣進行含氣組分測試；因而在此過程中會得到大量含氣組分測試數(shù)據(jù)，與直接測試含氣量相比，測試含氣組分速度快、精度高且成本低。并且氣組分差異是煤層氣生成-運移-保存演化的結果，對煤層氣富集具有較強的指示意義。因此，含氣組分被認為是預測煤層氣井產能的潛在參數(shù)。

4、然而，當前關于煤層氣井產能預測的方法多是基于滲透率、孔隙度等參數(shù)變化來預測單井產氣量隨時間的變化規(guī)律，如中國專利cn?101806224?b公開一種井下煤層氣抽采產能預測方法，其先測取待測煤層原始參數(shù)，并以達西滲流定律為基礎，建立了基于抽采過程中滲透率變化的井下煤層氣產能預測的數(shù)學模型，再通過求解模型獲得抽采后的平均滲透率、抽采后的煤層氣壓力、抽采后的煤層氣平均含量以及煤層氣抽采量。也有技術人員提出煤層氣開發(fā)區(qū)優(yōu)選的方法，如中國專利cn112529443a提出一種基于模糊模式識別的煤層氣開發(fā)靶區(qū)優(yōu)選方法，其綜合利用煤層鏡質組含量、含氣飽和度及含氣量等參數(shù)評價不同區(qū)域煤層氣開發(fā)潛力，但該方案不僅沒能直接預測產能特征，并且優(yōu)選過程中需利用大量煤層參數(shù)，測試獲取難度和工作量明顯增大。

5、綜上所述，現(xiàn)有技術中未曾公開過利用含氣組分直接預測未開發(fā)區(qū)煤層氣井產能的高效、低成本方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種基于已開發(fā)區(qū)煤層氣含氣組分預測未開發(fā)區(qū)煤層氣產能的方法，利用該方法可高效進行產能預測，避免進行大量長時間、高成本的煤層含氣量測試。

2、為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：基于已開發(fā)區(qū)煤層氣含氣組分預測未開發(fā)區(qū)煤層氣產能的方法，包括如下步驟：

3、1)判斷前期煤層氣組分及同位素測試結果數(shù)據(jù)是否充足，充足則直接跳至步驟4)，不足則進入步驟2)；

4、2)采集已開發(fā)煤層氣井產出氣樣；

5、3)測定煤層氣組分及同位素；

6、4)煤層氣成因劃分：基于地球化學測試成果及現(xiàn)有的成熟煤層氣成因判識圖版(如whiticar圖版等)，分析煤層氣中不同組分的成因，進而將煤層氣分為熱成因氣和混合成因氣兩類；之所以分為這兩類是因為煤層氣(ch4)多為生物成因氣及熱成因氣，生物成因氣的形成時間較晚，通常生成后與早期的熱成因氣混合并形成混合成因氣，雖然煤層氣中n2等次要組分還具有大氣等成因，但煤層氣主要關注ch4，所以基于ch4成因將煤層氣分為熱成因氣和混合成因氣兩類即可覆蓋煤層氣開發(fā)的多數(shù)區(qū)域；

7、5)預測參數(shù)選取：對于熱成因氣區(qū)，選取來源于大氣的組分作為煤層氣井產能的預測參數(shù)，如氬氣、氮氣等；對于混合成因氣區(qū)，結合地質信息分析煤層氣富集規(guī)律，選取單一成因且在煤層氣富集過程中濃度單調變化的組分作為預測參數(shù)。

8、對于熱成因區(qū)，煤層氣井產氣量多受控于地層封閉性，地層封閉性較差的區(qū)域含氣量及煤層氣井產氣量通常較低。來源于大氣中的組分濃度越高，指示大氣入滲強度越高，地層封閉性越差。所以對于熱成因氣區(qū)，可選取來源于大氣的組分作為煤層氣井產能的預測參數(shù)。煤層氣中氬氣為濃度最高的稀有氣體，并且來源于大氣，加之氬氣為穩(wěn)定組分，不易與地下水、巖石等發(fā)生反應，濃度變化主要受控于大氣入滲強度。因此，氬氣濃度高的區(qū)域指示與大氣連通性更強，相應地層封閉性較弱。煤層氣中雖然氮氣也多來源于大氣，但氮氣仍具有熱成因及生物成因等其他來源，部分地區(qū)氮氣對地層封閉性的指示意義可能較差。

9、6)產能預測圖版建立：利用步驟5)中優(yōu)選的參數(shù)建立與煤層氣井產氣量的關系，優(yōu)選相關性更強的組分建立產氣量預測圖版；

10、7)預測檢驗：以少量含氣量測試結果檢驗其與選取的氣組分濃度及產氣量的相關性，若含氣量與二者的相關性不匹配，則需回到步驟5)重新選取氣組分預測參數(shù)。

11、進一步地，步驟2)中，采集的是氣組分穩(wěn)定的排采時間1年以上的煤層氣井產出氣樣。

12、進一步地，步驟2)中，采樣過程若使用排水集氣法需防止co2等易溶組分溶解。

13、進一步地，步驟3)中，采用質譜法測定煤層氣組分及同位素，測定的同位素是c、h及n，同位素主要用于輔助分析煤層氣成因，所以僅需測試少量樣品。當前煤層氣組分多采用氣相色譜法測試，部分氣組分難以被色譜柱有效分離導致煤層氣中濃度較低的組分難以被檢測(如氬氣等)，但這些微量組分對煤層氣富集通常具有更強的指示意義。

14、進一步地，步驟5)中，對于混合成因氣區(qū)，選取單一成因且在煤層氣富集過程中濃度單調變化的組分作為預測參數(shù)，此處可以是僅選擇單一組分作為預測參數(shù)，也可以是選擇多個符合條件的組分并進行組合后作為預測參數(shù)。

15、進一步地，步驟6)中，利用排采時間1年以上的煤層氣井的產氣量結果。

16、本發(fā)明的有益效果為：

17、1.本技術以含氣量通常與產氣量呈正相關為基礎理論，采用含氣組分預測未開發(fā)區(qū)煤層氣井產能，避免了后續(xù)通過對未開發(fā)區(qū)開展大量長時間、高成本的煤層含氣量測試來預測煤層氣井產能，極大提升了煤層氣開發(fā)效率；

18、2.本技術分別建立熱成因氣及混合成因氣區(qū)產能預測參數(shù)選取流程，使得提出的方法更具普遍適用性；

19、3.測試煤層氣中稀有氣體等微量組分，以少量含氣量測試成果作為預測參數(shù)的檢驗依據(jù)，提高預測精度；且引入煤層氣中性質穩(wěn)定且來源于大氣的氬氣(當前煤層氣開發(fā)較少關注此組分)作為預測參數(shù)，更能反映不同區(qū)域與大氣的連通程度(即地層封閉性)；

20、4.采用長時間產氣量作為預測指標，使得產氣量預測結果主要受含氣量差異影響，減弱了排采制度等工程因素對預測結果的影響；

21、5.增強了對勘探階段煤層氣組分測試結果的利用，降低了后續(xù)開發(fā)評價過程的測試成本。

22、6.以質譜法代替色譜法檢測煤層氣組分，提高測試精度。