Performance Analysis of Fractured Wells with Stimulated Reservoir Volume in Coal Seam Reservoirs

Analyse des Performances de Puits fracturés avec un volume de réservoir stimulé dans des gisements de charbon

¹ State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, P.R. China
² Chengdu North Petroleum Exploration and Development Technology LTD, Chengdu, Sichuan 610500, P.R. China
e-mail: 373104686@qq.com

^* Corresponding author

Abstract

CoalBed Methane (CBM), as one kind of unconventional gas, is an important energy resource, attracting industry interest in research and development. Using the Langmuir adsorption isotherm, Fick’s law in the matrix and Darcy flow in cleat fractures, and treating the Stimulated Reservoir Volume (SRV) induced by hydraulic fracturing as a radial composite model, the continuous linear source function with constant production is derived by the methods of the Laplace transform and Duhamel theory. Based on the linear source function, semi-analytical solutions are obtained for a fractured vertical well producing at a constant production rate or constant bottom-hole pressure. With the help of the Stehfest numerical algorithm and computer programing, the well test and rate decline type curves are obtained, and the key flow regimes of fractured CBM wells are: wellbore storage, linear flow in SRV region, diffusion flow and later pseudo-radial flow. Finally, we analyze the effect of various parameters, such as the Langmuir volume, radius and permeability in the SRV region, on the production performance. The research results concluded in this paper have significant importance in terms of the development, well test interpretations and production performance analysis of unconventional gas.

Résumé

Le gaz de houille (CoalBed Methane, CBM), en tant que gaz non conventionnel, est une ressource d’énergie importante, qui attire l’intérêt industriel en matière de recherche et de développement. En utilisant l’isotherme d’adsorption de Langmuir, la loi de Fick dans la matrice et le flux de Darcy dans les fractures clivées, et en traitant le volume de réservoir stimulé (Stimulated Reservoir Volume, SRV) induit par la fracture hydraulique comme un modèle composite radial, la fonction de source linéaire continue avec une production constante est obtenue par les méthodes de la transformée de Laplace et de la théorie de Duhamel. Sur la base de la fonction de source linéaire, des solutions semi-analytiques sont obtenues pour un puits vertical fracturé produisant à un taux de production constant ou à une pression de fond constante. En s’aidant de l’algorithme numérique de Stehfest et de la programmation informatique, des courbes de test de puits et de déclin de taux de production sont obtenues, et les régimes d’écoulement clés des puits CBM fracturés sont les suivants : stockage de puits de forage, flux linéaire dans la zone SRV, flux de diffusion et flux pseudo-radial ultérieur. Enfin, nous analysons l’effet de différents paramètres, tels que le volume de Langmuir, le rayon et la perméabilité dans la zone SRV, sur les performances de production. Les résultats mentionnés dans cet article ont une importance significative en termes de développement, d’interprétations de test de puits et d’analyse des performances de production des gaz non conventionnels.