煤层气井常用试井方法及应用

煤层气井常用试井方法及应用学号: 2010050031 姓名: 张恒煤层气井常用试井方法及应用摘要:试井测试是目前能够准确获取煤层参数的有效方法。

现从实际应用的角度,重点介绍了煤层气井常用试井方法,并对各种试井测试方法的优缺点、适用范围进行了研究评价。

结合煤层渗透率及储层压力的特征,探讨了试井测试方法在煤层气勘探开发中的应用关键词:煤层气;试井方法;应用0引言煤层气的勘探、开发离不开煤层气试井,它是对煤层进行定量和定性评价的工艺方法,它在确定煤层基本参数方面具有明显的优势,其主要目的是获取储层的评价参数,为煤层气井的勘探开发和生产潜能评价提供科学的依据。

但煤层气属于非常规天然气资源,它在储集、运移、产出机理方面与常规油气之间存在明显差异。

目前试井测试的方法很多,主要依赖于常规油气井试井技术,尽管一些常规试井方法可用于煤层气试井测试,由于煤层气在储集、运移、产出机理方面与常规油气之间存在明显差异,这些试井技术的应用有一定的局限性。

大量的研究资料表明,我国煤储层具有低压、低渗的特点,即煤层的储层压力和渗透率普遍较低。

本文通过对煤层气常用试井方法研究评价,结合我国煤储层特点,探讨煤层气试井方法在煤层气勘探开发中的应用[1].1煤层气井常用试井方法煤层气试井测试方法有很多,目前国内外常用的试井测试方法主要有DST测试、段塞测试、注入/压降测试、水罐测试,微破裂试验测试技术等1.1DST测试[2]DST测试利用钻杆地层测试器进行,依靠地层流体的流动、产出和压力恢复的过程求取地层参数,是认识测试层段的流体性质、产能大小、压力变化和井底附近有效渗透率以及目的层段被污染状况的常用手段。

煤层气井DST测试目的与常规油气井有些不同,由于煤层气多以吸附状态存在于煤储层中,因此煤层气井DST测试主要是了解煤储层中水的能量、割理的渗透能力、储层压力以及判断原始游离气是否存在,为下一步的改善措施提供参数依据。

DST测试方法常用于渗透率和储层压力较高的储层中。

图1 DST测试半对数曲线示意图1.2注入/压降测试[3]注入/压降法试井是一种单井压力瞬变测试,或称不稳定试井,可以估算测试层和测试井的许多特性参数,包括完井效率、井筒污染、增产措施的效果、地层参数、边界情况、井间连通情况等。

压力瞬变测试即可提供包括渗透率和储层压力在内的、用于评价煤层气井生产潜能、采收率和经济可行性的重要资料,并可进行水力压裂井裂缝长度和裂缝导流能力的估算。

它是以恒定排量将水注入测试层中一段时间后关井。

注入和关井阶段都用井下压力计记录井下压力,这2个阶段的压力数据可独立用于分析求得渗透率。

其作业过程是:使用清水采完煤层、测井以后,将测试管柱、封隔器、井下关井工具、压力计等测试工具下入井内预定位置后连接地面设备,坐封封隔器,将地面泵系统通过测试管柱与煤层连通,压力计编程并下入井内(另一类是压力计随工具串一起下入),启动高压注水泵尽可能以恒定排量不间断地将水注入煤层一定时间后关井(新区注水前一般应作微破裂试验),转入压降测试阶段。

压降测试完成后即进行地应力测试,求取煤储层的破裂压力和闭合压力。

试井阶段井下压力计自动记录储层压力随时间的变化,通常取得的数据为3-5万组。

地应力测试完成后,提出压力计,读取数据,解封封隔器,用标准的试井分析软件对试井数据进行分析解释,求取各种储层参数。

注入/压降法试井的主要优点:(1)流体的注入提高了地层压力,保证了在测试过程中为单相流。

它适用于负压、正常压力和超压等各种情况的煤层气井。

(2)不需要井下机械泵送设备,简化了操作步骤,降低了成本。

(3)可以用标准试井分析方法来分析,结果比较可靠。

(4)探测半径较大,时间相对较短。

(5)可进行压裂后的分析。

DST和注入/压降两种不同测试方法对结果的影响1.3 段塞测试[1]段塞测试通过瞬时向井筒加入流体或从井筒抽出一定体积的流体,然后测量恢复过程中压力随时间的变化,直至地层初始压力,由此求取渗透率、井筒储集系数和表皮系数。

段塞测试常用于评价饱和水且原始地层压力低于静水柱压力的煤层。

段塞测试的时间主要与测试管径和地层渗透率有关。

对于高渗透率地层,选择小直径油管进行测试,在满足资料分析的前提下,可缩短测试时间,降低成本;对于低渗透率地层,选择大直径油管进行测试,通过延长测试时间,扩大探测半径,尽可能获取反映储层的信息1.4 水罐测试[1]水罐测试依靠罐内液面所产生的重力差,通过静水柱压力作用向煤层内持续注水,使之在井筒周围形成一种水饱和状态,产生向煤层注入的单相流体流动。

运用储集层单相流理论对灌注和压降两个阶段的数据进行分析,以获取储层参数。

水罐测试适用于高渗透、低储层压力、水饱和的煤层,是一种简化的注入/压降测试方法。

与注入/压降测试相比,水罐测试使用成本较低的水罐代替注水泵,节约了施工成本。

既有效避免了注入过程中将地层压裂的可能性,还可以考虑较长的注入时间以获取较大的探测半径。

1.5 微破裂试验测试技术[4]微破裂试验作为注入/压降试井的一种辅助测试方法,在煤层气试井过程中起着重要作用.尤其对勘探开发新区,煤层气勘探井非常少,储层参数资料有限,这给试井设计带来一定困难.微破裂试验提供了一种揭示真实储层的方法,是煤层气井试井设计及试井施工的重要依据.它是一种瞬时压裂煤层的测试方法,通过向目标煤层注水,依此产生一个压裂煤层的微破裂试验是一种瞬时压裂煤层的测试方法,通过向目标煤层注水,依此产生一个压裂煤层的瞬时压力脉冲,根据注入流量的变化,在确认煤层被压裂后井底关井,观测压力变化趋势.采用压力计记录井底压力随时间的变化规律,通过分析,可以判断和确定储层的参数性质.微破裂试验测试中需特别考虑的因素:1)注入流体的选择:注入流体是造成煤层污染的一个因素,由于流体中固体颗粒对煤层孔隙的堵塞而导致煤层孔隙的连通性降低,因此对注入水的水质应加以控制,可选用清水注入,以防止对煤层造成伤害.2)注入流体体积的控制:大量的流体进入煤层后对煤层(特别是低渗透的薄煤层)的恢复非常不利,通过优化泵注设备,在满足瞬时压裂煤层的前提下,减少注入时间,控制进入煤层的流体体积.3)测试时间的选择:测试时间的选择原则:缩短注入时间,延长关井时间.在测试过程中缩短注入时间,可以减少注入流体体积,煤层产生的裂缝小,因此关井后裂缝很快闭合;另外,适当延长关井时间,有利于地层压力的恢复,对随后进行的注入/压降试井分析不会产生太大影响.2 常用试井方法评价各种试井测试方法因测试目的、工艺原理等方面的差异,其设备配置、适用范围不同。

常用试井方法的优缺点及适应性见表表2 常用试井方法比较3试井方法的应用3.1 我国煤储层主要特征[5]新一轮全国煤层气资源评价结果表明(表3),我国42个主要含气盆地埋深2000 m以内浅煤层气地质资源量36. 81×1012m3,埋深1 500 m以内浅煤层气可采资源量10. 90×1012m3。

煤层气资源主要分布在东部、中部、西部以及南方等四个大区,地质资源量分别占全国的31%、28%、28%和13%;可采资源量分别占全国的40%、18%、26%、16%。

从层系分布看,中生界和上古生界煤层气资源最为丰富,地质资源量分别占全国的56%和44%,新生界分布较少。

从深度分布看,我国煤层气资源埋深小于1000 m的资源量最大,地质资源量占全国的39%,可采资源量占全国的58%;1000-1500 m的煤层气地质资源量占全国的29%,可采资源量占全国的42%; 1500-2000m的煤层气地质资源量占全国的32%,考虑到现阶段煤层气的开发水平,新一轮全国煤层气资源在此深度范围内不计煤层气的可采资源量。

从地理环境分布看,煤层气资源集中分布于丘陵、山地、黄土塬地区,其地质资源量分别占全国的33%、22%、17%,可采资源量分别占全国的36%、14%、29%。

根据单层煤厚、含气量、煤层埋深、煤层渗透率和煤层压力特征等五项参数指标,进行综合评价,将煤层气资源分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类三个资源类别。

Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类地质资源量分别占全国的35%、60%、5%,可采资源量占全国的43%、52%、5%。

表3 我国煤层气资源分布情况(×1012m3)我国煤层气资源具有主要含气盆地集中分布、中小盆地资源量有限的特征。

其中煤层气地质资源量大于1×1012m3的盆地有8个:伊犁、吐哈、鄂尔多斯、滇黔桂、准格尔、海拉尔、二连、沁水盆地,合计地质资源量达28. 01×1012m3(表4)。

地质资源量在(0. 1~1)×1012m3之间的含气盆地有川南、黔北等16个。

地质资源量在(0. 02~0. 1)×1012m3之间的含气盆地有阴山等6个。

地质资源量小于0. 02×1012m3的含气盆地有辽西等11个。

表4 煤层气地质资源量大于1×1012m3含气盆地资源量根据全国范围内十几个主要煤层气勘探开发区共六十余层煤的试井结果,对煤层的渗透率、储层压力数据进行统计分析,见表5。

数据结果表明,渗透率小于1.0 md的煤层所占比例接近90%;储层压力梯度小于1.0 MPa/100m(静水柱压力)的煤层所占比例接近80%。

我国煤储层具有低压、低渗的特点,即煤层的储层压力和渗透率普遍较低。

表5 煤层主要参数数据统计结果3.2测试的选择煤层气井试井方法的选择除受测试井的井况制约外,煤层的渗透率、储层压力及地层流体性质是确定测试方式的关键因素。

对于储层压力较高、渗透率比较好且地层流体能够产出到地面的煤层,可选择工艺简单的DST测试方法;如果地层流体不能产出到地面则选择注入/压降测试方法。

对于渗透性好的低压煤储层,可选择操作简单、费用低廉的水罐测试方法。

对于低压低渗的煤层,选择注入/压降试井方法可以提高测试成功率,能够获取可靠的储层参数。

从目前国内实际施工的煤层气井的测试情况来看,我国绝大多数煤层属于低压低渗地层,地层流体无法流到地面。

DST测试、水罐测试及段塞测试在许多勘探开发区往往难以实行,注入/压降测试方法以其适用范围广、获取参数可靠在煤层气井中得到广泛应用。

4 结束语煤层气试井方法很多,每一种测试方法都有其优缺点和适用范围,测试方法选用不当,直接影响测试资料的准确性,甚至导致测试失败。

目前,我国煤层气勘探开发工作正逐步开展,煤层气勘探新区比较多,为满足资料数据的准确性及经济性要求,针对不同的地区,根据地层条件选择合理的测试方法至关重要。

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