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煤层气井常用测试方法及优选

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煤层 气井 常用 测试 方法 优选
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煤 层 气 井 常 用 测 试 方 法 及 优 选郝   宁 X 贾 江 丽   周 耀 周(中 原 油 田 煤 层 气 事 业 部 )摘 要   煤 层 气 井 测 试 是 煤 层 气 勘 探 开 发 过 程 中 不 可 缺 少 的 工 作 之 一 ,是 目 前 能 够 准 确 获 得 煤层 参 数 的 有 效 方 法 。 从 应 用 的 角 度 介 绍 了 目 前 国 内 现 场 所 采 用 的 主 要 煤 层 气 测 试 工 艺 方 法 ,并 对各 种 测 试 方 法 的 优 缺 点 和 适 用 范 围 进 行 了 比 较 ,提 出 了 煤 层 气 井 测 试 方 法 的 优 选 原 则 。主 题 词   煤 成 气   测 试   优 化 设 计煤 层 气 测 试 工 艺 是 一 种 对 煤 层 进 行 定 量 和 定 性 评 价 的 工 艺 方 法 。 其 主 要 目 的 是 获 得 地 层(煤 层 )的 评 价 参 数 ,为 下 一 步 施 工 提 供 可 靠 数 据 ,为 勘 探 开 发 评 价 提 供 科 学 依 据 。 通 过 煤 层 气测 试 获 得 的 主 要 地 层 参 数 有 :地 层 压 力 ,流 体 压 力 ,有 效 渗 透 率 ,流 体 产 量 ,地 层 应 力 值 ,表 皮 系数 等 。国 内 煤 层 气 井 测 试 的 主 要 方 法煤 层 气 井 的 测 试 方 法 很 多 ,目 前 国 内 所 使 用 的 主 要 方 法 有 灌 注 测 试 (水 箱 测 试 ) 、 注 入 试 和 测 试 等 。1. 灌 注 测 试灌 注 测 试 (水 箱 测 试 )主 要 应 用 于 负 压 状 态 下 储 采 层 的 测 试 。 其 基 本 原 理 是 当 测 试 层 压 力小 于 静 水 柱 压 力 时 ,通 过 静 水 柱 压 力 作 用 把 清 水 注 入 煤 层 ,使 之 在 井 筒 周 围 形 成 一 种 水 饱 和 状态 ,造 成 向 煤 层 注 入 清 水 的 单 相 流 体 流 动 。 完 成 灌 注 注 水 后 ,关 井 测 得 压 力 下 降 曲 线 ,资 料 解释 处 理 人 员 运 用 储 集 层 单 相 流 理 论 对 灌 注 和 下 降 两 个 阶 段 进 行 分 析 ,得 到 准 确 的 储 层 参 数 。具 体 测 试 方 法 是 将 测 试 管 柱 (下 部 带 测 试 开 关 阀 )下 至 预 定 位 置 后 ,管 柱 内 灌 满 清 水 ,然 后 坐 封封 隔 器 ,打 开 测 试 开 关 阀 ,钻 杆 内 的 清 水 在 液 柱 压 力 的 作 用 下 灌 入 煤 层 ,钻 杆 内 液 面 下 降 实 现与 煤 储 层 压 力 的 平 衡 。 在 灌 注 测 试 中 液 柱 压 力 和 注 入 流 量 均 为 变 量 ,因 此 在 测 试 资 料 的 解 释处 理 中 较 难 获 得 精 确 的 储 层 参 数 。灌 注 测 试 的 优 点 : (1)测 试 方 法 简 单 ,成 本 低 ,测 试 成 功 率 高 ; (2)对 有 效 渗 透 率 测 试 准 确 。灌 注 测 试 的 缺 点 : (1)局 限 应 用 于 地 层 压 力 低 于 静 水 柱 压 力 且 渗 透 率 较 高 的 井 ; (2) 获 得 的是 储 层 液 相 渗 透 率 ; (3)得 不 到 地 层 原 始 压 力 及 压 力 衰 竭 数 据 ; (4)得 不 到 地 层 流 体 产 能 和 流 体样 品 ; (5)得 不 到 地 层 应 力 值 ; (6)得 不 到 煤 层 温 度 。2. 注 入 法 测 试注 入 法 测 试 与 灌 注 测 试 在 理 论 、 工 艺 和 方 法 上 大 致 相 同 ,也 分 为 两 个 过 程 ,即 注 入 过1999 年 12 月 油   气   井   测   试 第 8 卷   第 4 期X 郝 宁 ,男 ,工 程 师 ,1993 年 毕 业 于 西 安 石 油 学 院 石 油 工 程 专 业 ,现 从 事 煤 层 气 勘 探 开 发 生 产 管 理 工 作 。 地 址 :河 南 濮 阳中 原 油 田 煤 层 气 事 业 部 ,邮 政 编 码 :457001。程 和 关 井 压 降 过 程 。 所 不 同 的 是 注 入 测 试 增 加 了 地 面 泵 和 地 面 注 入 流 程 等 测 试 设 备 ,且井 下 还 必 须 装 有 开 关 井 的 测 试 阀 。 注 入 法 测 试 不 但 能 对 压 力 系 数 小 于 1 的 煤 层 进 行 测试 ,还 可 以 对 压 力 系 数 高 于 1 的 地 层 测 试 。 具 体 方 法 是 利 用 地 面 泵 控 制 注 入 压 力 和 注 入 排 量 ,关 井 后 测 压 力 下 降 ,反 复 分 阶 段 多 次 进 行 注 入 和 关 井 恢 复 ,解 释 资 料 得 到 地 层 的 渗 透 率 ,及 其它 测 试 方 法 得 不 到 的 地 层 应 力 和 地 层 破 裂 压 力 等 参 数 。 为 下 一 步 的 压 裂 施 工 、 造 洞 穴 施 工 提供 数 据 。注 入 法 测 试 的 优 点 : (1)具 有 灌 注 法 测 试 的 全 部 优 点 ; (2) 应 用 范 围 广 ,能 适 应 各 种 情况 下 的 地 层 ,成 功 率 高 ; (3)能 得 到 地 层 应 力 参 数 和 破 裂 压 力 值 。注 入 法 测 试 的 缺 点 : (1) 获 得 的 是 储 层 液 相 渗 透 率 ; (2) 得 不 到 地 层 流 体 产 能 ; (3) 得不 到 原 始 压 力 及 压 力 衰 竭 数 据 ; (4)得 不 到 地 层 流 体 样 品 ; (5)得 不 到 煤 层 温 度 。注 入 测 试 工 艺 施 工 中 需 要 注 意 的 问 题 :(1)尽 可 能 地 消 除 井 壁 污 染 。 因 为 污 染 严 重 可 能 造 成 液 体 注 入 困 难 ,测 试 结 果 反 映 的 是 污染 带 的 情 况 而 不 是 测 试 层 真 实 的 情 况 。 解 决 这 一 问 题 的 有 效 方 法 是 测 试 前 先 做 地 层 应 力 测 试实 验 消 除 污 染 ,后 做 注 入 测 试 。(2)注 入 排 量 的 调 整 和 控 制 。 在 施 工 中 由 于 受 泵 性 能 的 影 响 ,注 入 排 量 的 控 制 比 较 困 难 。假 如 控 制 不 好 排 量 ,注 入 压 力 忽 高 忽 低 ,就 可 能 造 成 测 试 的 失 败 。 因 此 注 入 期 内 应 有 一 个 较 长时 间 的 稳 定 流 量 ,这 一 稳 定 时 间 应 大 于 整 个 注 入 时 间 的 三 分 之 二 。 在 早 期 注 入 的 三 分 之 一 时间 内 调 整 排 量 ,观 察 井 口 压 力 上 升 速 度 ,然 后 选 定 一 个 合 适 的 排 量 注 入 到 关 井 。(3)注 入 的 液 体 必 须 保 证 不 污 染 煤 层 。(4)卡 准 煤 层 段 。 如 果 有 口 袋 现 象 ,应 采 用 双 封 跨 隔 测 试 工 艺 ,否 则 测 试 资 料 反 映 的 将 不单 是 煤 层 。(5)在 裸 眼 井 中 封 隔 器 的 坐 封 位 置 要 尽 量 避 开 有 垂 直 裂 缝 发 育 的 地 方 。3. 测 试 测 试 是 依 靠 地 层 流 体 的 流 动 、 产 出 和 压 力 恢 复 的 过 程 来 求 取 地 层 参 数 。 采 用 二开 二 关 的 工 作 制 度 ,一 开 消 除 井 壁 污 染 ,二 开 得 到 地 层 产 能 ;一 关 得 到 地 层 最 高 压 力 ,二 关 得 到压 力 恢 复 资 料 。 通 过 二 开 二 关 的 对 比 ,还 可 得 到 地 层 压 力 衰 竭 数 据 。煤 层 气 的 优 点 : (1)能 获 得 地 层 原 始 压 力 ; (2) 如 果 地 层 流 体 能 够 流 到 地 面 ,可 获得 地 层 流 体 的 产 量 、 样 品 。 特 别 是 对 气 体 来 讲 ,气 体 的 产 量 只 能 由 试 工 艺 获 得 ; (3) 随着 流 体 的 产 出 可 测 得 准 确 的 最 高 地 层 温 度 ; (4) 获 得 地 层 压 力 衰 竭 数 据 (只 有 工 艺 可以 获 得 ) 。煤 层 气 的 缺 点 : (1)不 适 用 于 地 层 压 力 特 别 低 且 渗 透 性 差 的 煤 层 测 试 ; (2)不 能 获得 地 层 应 力 参 数 ,而 地 层 应 力 参 数 对 以 后 的 完 井 方 法 、 煤 层 改 造 、 评 价 煤 层 都 是 不 可 少 的 。测 试 方 法 的 选 择煤 层 气 井 的 测 试 方 法 较 多 ,但 由 于 地 层 条 件 的 差 异 以 及 工 艺 方 法 、 测 试 管 柱 与 工 具 的 不同 ,现 场 施 工 中 不 可 能 使 用 所 有 的 测 试 方 法 。 而 方 法 选 用 不 当 会 影 响 测 试 资 料 的 录 取 准 确 性 ,甚 至 无 法 录 取 到 某 些 资 料 。 因 此 根 据 地 层 条 件 优 选 合 理 的 测 试 方 法 至 关 重 要 。07 油   气   井   测   试 1999 年 12 月正 确 的 测 试 方 法 要 根 据 测 试 前 对 煤 层 的 性 质 、 地 层 流 体 性 质 及 井 况 的 评 价 来 确 定 ,例 如 对于 低 压 低 渗 层 的 地 层 使 用 就 不 是 最 好 的 测 试 方 法 ,因 为 地 层 压 力 恢 复 困 难 ,难 以 出现 径 向 流 ,使 测 试 资 料 无 法 处 理 。 对 于 低 渗 透 的 不 含 水 的 煤 层 ,就 不 能 采 用 注 水 的 方 式 进 行 测试 ,因 为 水 饱 和 度 的 增 加 将 在 很 长 的 一 段 时 间 内 严 重 影 响 气 体 的 产 能 ,同 时 测 试 结 果 也 不 很 可靠 。选 择 使 用 测 试 方 法 的 原 则 (要 求 ) :(1)对 测 试 目 的 及 获 取 参 数 的 要 求 ;(2)井 况 条 件 、 煤 层 性 质 及 地 层 流 体 性 质 的 影 响 ;(3)设 备 、 工 具 、 仪 器 配 套 完 好 性 及 人 员 的 技 术 素 质 ;(4)经 济 性 评 价 。正 确 选 择 测 试 方 法 主 要 的 一 点 要 根 据 地 层 条 件 (压 力 、 流 体 性 质 ) 来 判 断 地 层 流 体 是 否 能流 到 地 面 ,如 能 流 到 地 面 则 应 以 为 主 ;如 果 流 体 流 不 到 地 面 则 应 以 注 入 方 法 测试 为 好 ,可 以 得 到 以 地 应 力 、 渗 透 率 为 主 的 地 层 参 数 。 注 入 法 得 不 到 的 其 他 资 料 可 以 在以 后 排 采 过 程 中 得 到 。 从 目 前 国 内 实 际 施 工 的 煤 层 气 井 的 情 况 来 看 ,绝 大 多 数 煤 层 属 于 低 压 、低 渗 的 地 层 ,地 层 流 体 无 法 流 到 地 面 , 和 灌 注 法 测 试 往 往 难 以 实 行 或 得 不 到 准 确 参 数 ,因 此 目 前 现 场 基 本 采 用 注 入 法 进 行 测 试 。实   例   分   析某 煤 层 气 勘 探 评 价 井 ,对 两 个 煤 层 分 别 都 进 行 了 和 注 入 法 测 试 。 使 用 时 ,第 一 层 二 开 后 有 气 泡 显 示 ,测 试 二 开 双 对 数 曲 线 如 图 1 所 示 ;第 二 层 二 开 后 气 泡 显 示极 弱 ,测 试 二 开 双 对 数 曲 线 如 图 3 所 示 。 图 2 和 图 4 是 相 对 应 的 采 用 注 入 法 测 试 第 一 、图 1   第 一 层 二 开 双 对 数 曲 线 分 析 图                 图 2   第 一 层 压 降 期 双 对 数 曲 线 模 拟 图第 二 层 的 压 降 期 双 对 数 曲 线 。 图 示 结 果 表 明 ,当 第 一 层 煤 层 流 体 可 以 到 达 地 面 时 , 试 和注 入 法 测 试 的 分 析 结 果 较 接 近 ;第 二 层 煤 层 流 体 难 以 到 达 地 面 , 和 注 入 法测 试 的 结 果 差 别 很 大 ,其 中 的 结 果 很 难 处 理 解 释 。 因 此 在 地 下 情 况 不 是 很 清 楚 的 情况 下 ,特 别 是 对 于 勘 探 新 区 ,需 要 确 定 选 用 何 种 测 试 方 法 来 保 证 资 料 数 据 的 准 确 性 及 经 济 性 要求 。 从 现 场 经 验 来 看 ,采 用 注 入 法 测 试 成 功 率 较 高 ,多 数 情 况 下 能 获 得 可 靠 的 地 层 参 数 。因 此 注 入 法 也 是 目 前 国 内 普 遍 采 用 的 煤 层 气 测 试 技 术 。17第 8 卷   第 4 期 郝 宁 等 :煤 层 气 井 常 用 测 试 方 法 及 优 选    图 3   第 二 层 二 开 双 对 数 曲 线 模 拟 图             图 4   第 二 层 压 降 期 双 对 数 曲 线 分 析 图结 论 与 建 议煤 层 气 测 试 的 方 法 很 多 ,每 一 种 测 试 方 法 都 有 其 优 缺 点 ,都 有 其 适 用 地 区 和 条 件 ,对 于 不同 的 地 区 ,不 同 的 地 层 条 件 应 合 理 优 选 不 同 的 测 试 方 法 。 层 压 力 较 高 、 渗 透 率 比 较 好 的 地 层 ,可 以 使 用 方 法 成 熟 ,工 艺 简 单 的 试 技术 ;灌 注 测 试 法 操 作 简 单 、 费 用 低 廉 ,适 用 于 渗 透 性 好 的 低 压 地 层 。3. 注 入 法 测 试 技 术 适 用 面 广 ,尤 其 对 于 低 压 低 渗 的 地 层 测 试 成 功 率 比 较 高 ,多 数 情况 下 能 获 得 可 靠 的 地 层 参 数 。4. 对 于 勘 探 新 区 的 资 料 探 井 ,在 地 下 情 况 不 是 很 清 楚 的 情 况 下 ,为 满 足 资 料 数 据 的 准 确 性及 经 济 性 要 求 ,必 须 优 选 合 理 的 测 试 方 法 。 必 要 时 可 使 用 两 种 测 试 方 法 配 合 获 取 及 验 证 资 料 。本 文 收 稿 日 期 :1999 - 06 - 14   编 辑 :刘 振 庆27 油   气   井   测   试 1999 年 12 il 1999(4) 8 :55 - 58 , 3 n as on of as . 1)to in to to of up of it is an to 1999 (4) 8 :59 - 62 o. 2 he is an to at to be to of as a to 7 of in 1999 (4) 8 :63 - 68 , he on is an of of in a to on of in of in to of of to in a on of in 0s ,a on as or ,of to up in a on in an in of be in of 1999(4) 8 :69 - 72 of is an in of it is to of of in of   气   井   测   试 1999 年 12 月
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