[发明专利]井下煤层气抽采产能预测方法

权利要求书

1.井下煤层气抽采产能预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)测取待测煤层原始参数，包括初始煤层气压力、煤的吸附常数、初始煤 层气渗透率、煤基质收缩系数、煤的容重、孔隙率、孔隙压缩系数、灰分和水 分；

2)将测得的煤层原始参数代入模型中进行求解，获得抽采后的平均渗透率、 抽采后的煤层气压力、抽采后的煤层气平均含量以及煤层气抽采量：

∂∂x(Kx∂P∂x)+∂∂y(Ky∂P∂y)+∂∂z(Kz∂P∂z)=A(P)∂P∂t;]]>

其中：

K=K0(1+(1-Rlgbp+1bp0+1)2-e3Cφ(p-p0));]]>

其中：p₀为初始煤层气压力，单位MPa；

p为煤层气压力，单位MPa；

b为煤的吸附常数，单位1/MPa；

R为煤基质收缩系数；

K₀为初始煤层气渗透率；

A(P)=2φμpN+100-W-A100*(1+0.31W)·μ·γm[ab(1+bP)+ab(1+bP)2]]]>

K为煤层渗透率，m²；

μ为煤层气的绝对粘度，Pa·s；

a为煤的最大煤层吸附量，单位m³/t

b为煤的吸附常数，单位1/MPa；

W为煤的水分，单位％；

A为煤的灰分，单位％；

P为煤层气压力，单位MPa；

γ_m为煤的容重，单位t/m³；

φ为煤层孔隙率；

c_φ为孔隙压缩系数；

p_N为1标准大气压，0.1013MPa；

所述，抽采后的平均渗透率为抽采一定时间后，抽采影响范围内的煤体的 渗透率；所述抽采后的煤层气压力为抽采一定时间后，抽采影响范围内的煤体 内残余的煤层气的压力；所述，抽采后煤层气含量为抽采一定时间后，抽采影 响范围内的煤体内残余的煤层气含量；所述煤层气抽采量为一定抽采时间段内， 抽采钻孔所抽出的煤层气量。

2.如权利要求1所述的井下煤层气抽采产能预测方法，其特征在于：所述 步骤2)的求解过程具体包括如下步骤：

21)将待测煤层原始参数作为初始值计算抽采范围，对抽采范围进行网格 划分；

22)根据步骤21)的网格划分，计算系数矩阵并建立求解矩阵：

系数矩阵一：

Ai,j=Ki-1,j(Δx)2]]>Bi,j=-[Ki-1,j(Δx)2+Ki+1,j(Δx)2+A(Pi,j)2Δt],]]>Ci,j=Ki+1,j(Δx)2,]]>

Di,j=-Ki,j-1(Δy)2Pi,j-1k+[Ki,j-1(Δy)2+Ki,j+1(Δy)2-A(Pi,j)2Δt]Pi,jk-Ki,j+1(Δy)2Pi,j+1k]]>

B1,jC1,j...0A2,jB2,jC2,j...00A3,jB3,jC3,j...0......000...Am-1,jBm-1,j]]>

系数矩阵二：

Ai,j′=Ki,j-1(Δy)2,]]>Bi,j′=-[Ki,j-1(Δy)2+Ki,j+1(Δy)2+A(Pi,j)2Δt],]]>

Ci,j′=Ki,j+1(Δy)2,]]>Di,j′=-Ki-1,j(Δx)2Pi-1,jk+12+[Ki-1,j(Δx)2+Ki+1,j(Δx)2-A(Pi,j)2Δt]Pi,jk+12-Ki+1,j(Δx)2Pi+1,jk+12]]>

Bi,1′Ci,1′...0Ai,2′Bi,2′Ci,2′...00Ai,3′Bi,3′Ci,3′...0......000...Ai,n-1′Bi,n-1′]]>

求解矩阵：

B1,jC1,j...0A2,jB2,jC2,j...00A3,jB3,jC3,j...0......000...Am-1,jBm-1,jP1,jP2,jP3,j...Pm-1,j=D1,jD2,jD3,j...Dm-1,j]]>

Bi,1′Ci,1′...0Ai,2′Bi,2′Ci,2′...00Ai,3′Bi,3′Ci,3′...0......000...Ai,n-1′Bi,n-1′Pi,1Pi,2Pi,3...Pi,n-1=Di,1′Di,2′Di,3′...Di,n-1′)]]>

A，B，C，D均代指系数矩阵；

Δx表示沿x方向的步长；

Δt表示t方向的步长；

23)计算第一个时间步长的各结点煤层气压力和渗透率；

24)将计算所得的各结点煤层气压力和渗透率赋为初值；

25)利用步骤24)所得的初值重新计算抽采范围并进行网格划分；

26)根据步骤25)的网格划分，计算系数矩阵并建立求解矩阵；

27)计算下一时间步长的各结点煤层气压力和渗透率，并返回步骤24)， 直到计算完成，计算完成的条件为