几种煤层气含量测量方法的对比
几种煤层气含量测量方法的对比桑孝伟1 叶树刚1 芦 俊2 王 赞2(1.中国地质大学(北京),北京 100083; 2.中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029)摘 要:本文主要介绍几种现有的煤层瓦斯量的计算方法。
在其基础上,以淮南顾桥矿区现有的资料为基础,运用其中两种方法对其煤层瓦斯含量进行计算。
一种方法基于实验室解析数据,运用温度和压强对瓦斯吸附量的影响进行校正,得出校正值。
另一种方法以测井、地震资料为基础,在地震反演数据的基础上,应用Langmuir 方程来计算煤层的吸附瓦斯含量,并与其它方法做了对比。
综合分析认为:基于地震反演数据基础上的Langmuir 方程计算煤层吸附瓦斯量的方法与基于有限的单井计算得出整个煤层的瓦斯分布相比较,更能反映煤层沉积、构造及煤层气储层的细节。
关键词:煤层 瓦斯 煤层气 地震数据 Langmuir 方程C om parison of Methods for Measuring G as C ontent of C BMSang X iaowei 1,Y e Shugang 1,Lu Jun 2,Wang Z an 2(1.China G eology University (Beijing ),Beijing 100083;2.G eology and G eophysical ResearchInstitute of China Academy of Sciences ,Beijing 100029)Abstract :The paper mainly describes several existing methods for com putation of coalbed methane quantity ,based on which tw o methods are applied for calculation of the gas content of coal seam by using existing data from G uqiao mine in Huainan mine area.The first method is based on analytical data obtained from the labora 2tory.The results are corrected by using the in fluence of tem perature and intensity of pressure on ads orption quantity ,and the corrected value is then obtained.The other method is based on logging and seismic data.The overall analysis considers that when com pared with other method which is applied for calculation of gas dis 2tribution in the entire coal seam based on limited single well com putation data ,the Langmuir equation method for calculation of seam ads orption gas quantity based on seismic inversion data ,can better reflect the details of seam deposition ,structure and coalbed methane reserv oir.K eyw ords :C oal seam ;gas ;coalbed methane ;seismic data ;Langmuir equation 我国研究煤层气(甲烷)含量的测定是从20世纪50年代后期才开始的,采用的测定方法主要有直接法、解吸法和间接法。
其中,间接法广泛应用于科学研究,并应用于对直接测定法的验证。
基金项目 得到国家自然基金委员会“多分量转换波地震勘探中的面波法静校正研究”(编号:40574055)项目和科技部973“深部煤炭资源赋存规律、开采地质条件与精细探测基础研究”项目课题七“深部煤岩多相地质体的地球物理响应”(编号:2006C B202207)资助。
作者简介 桑孝伟,男,现在中国地质大学(北京)攻读硕士学位,在中国科学院地质与地球物理研究所进行学位论文的研究工作。
第6卷第3期 中国煤层气 V ol 16N o 132009年6月 CHI NA C OA LBE D METH ANE June 120091 方法介绍直接法是通过在实验室中进行脱气来测定煤层含气量的方法;解吸法是70年代以来出现的一种以测定钻孔煤心瓦斯解吸速度为基础的直接测定煤层瓦斯含量的方法;间接法是在对煤的物理、力学、化学等性质及其与甲烷相互作用研究的基础上,根据煤层中游离煤层气(甲烷)量和吸附量两部分之和来计算煤层中煤层气含量的。
目前,间接测量方法有很多种,使用比较多的方法一种是根据测井曲线的回归公式计算煤层气的含量,另一种是在实验室解析得出吸附参数的基础上,根据已有的吸附等温模式来计算煤层气含量。
吸附模式使用比较广泛的是Langmuir方程[1][2]。
111 直接法直接法是早期所采用的所谓密封容器法:从地质勘探钻孔中采取新鲜煤样,封闭在密封容器内,然后在实验室中脱气,测定单位重量煤中所含瓦斯体积。
为了考虑采样过程中的温度和压强的变化,需要将测定结果予以校正。
112 解吸法解吸法的步骤是利用普通煤芯管钻取煤芯,当煤芯提出孔口后,用密封罐采取含瓦斯煤样,利用解吸仪测定煤样瓦斯解吸量随时间的变化规律,并根据煤样暴露时间计算采样过程中损失的瓦斯量,然后将测完解吸规律的仍装有煤样的密封罐送到实验室,测定煤芯中残存瓦斯含量。
进行温度和压强校正后,解吸瓦斯量(包括解吸量与损失量)与残存瓦斯量的总和,除以煤芯重量,即得出煤的瓦斯含量。
解吸法测定煤层瓦斯含量适应于在地质勘探钻孔中采取煤芯测定煤层瓦斯含量及瓦斯成分。
其具体步骤可参考中华人民共和国国家标准G B/T19559 -2004煤层气含量测定方法。
113 间接法(1)利用测井曲线回归公式计算煤层气含量[4]目前评价煤层气的常规测井方法包括自然电位测井、电阻率测井、双侧向测井、微电极测井、补偿密度测井、自然伽马测井、声波时差测井、中子孔隙度测井以及井径测井等。
由测井资料计算含气量的方法有几种,使用比较多的方法是在根据测井资料求出煤层孔隙度和含气饱和度后[2],与密度测井曲线结合,计算煤层含气量。
用公式表达为:Q=<3S g/g(1)式中 Q———煤层含气量,m3/t; <———煤层孔隙度,%; S g———煤层含气饱和度,%; g———煤层密度,t/m3。
由于在利用测井资料计算煤层孔隙度和含气饱和度时,其计算公式都是回归性的,所以在求出含气量后应与煤芯解吸含气量对比,分析测井参数计算的可靠性。
(2)Langmuir计算方法Langmuir方程在理论上它来自于以下基本假设:煤分子与甲烷分子间的相互作用属于表面均匀的单分子层吸附;被吸附分子间无作用力;吸附平衡属动态平衡。
由于Langmuir公式能较好地描述甲烷在煤介质中的吸附规律,所以尽管理论受到限制,但仍较普遍使用。
Langmuir方程为:w g=abp1+bp(1-W-A)(2)式中w g是每吨煤的吸附瓦斯含量,m3/t;a、b为瓦斯吸附常数,m3/t;p为瓦斯压力,MPa; W、A分别表示水分与灰分,%,%。
瓦斯吸附常数a、b一般由矿区煤样解析试验获得;水分W与灰分A一般由煤岩煤质分析得到。
2 实际应用计算综合上述介绍,结合淮南顾桥矿区的实际情况和已有数据,对其测区煤层瓦斯含量的预测采用两种方法,一种是在实验室测量得出煤样瓦斯含量数据的基础上,进行温度和压强的校正,得出煤层的瓦斯含量值;另一种是在解吸法求得瓦斯吸附常数的基础上,结合三维三分量地震反演资料,运用Langmuir方程预测煤层的瓦斯含量。
211 校正法瓦斯含量随温度的升高会逐渐降低,在低温阶段,降低的速度快;在高温部分,降低逐渐趋缓。
以淮南矿为例[5],据所做煤样的等温吸附试验:从30℃～40℃,温度每升高1℃,煤样吸附量减少0115～0119cm3/g,平均减少0117cm3/g;从40℃～50℃,温度每升高1℃,煤样吸附量减少0107～0115cm3/g,平均减少0111cm3/g;从50℃～60℃,82中国煤层气 第3期温度每升高1℃,煤样吸附量减少0107cm 3/g ;从60℃～70℃,温度每升高1℃,煤样吸附量减少0104cm 3/g ;从70℃～80℃,温度每升高1℃,煤样吸附量减少0102cm 3/g 。
根据淮南顾桥矿区地温测量和地温统计数据可知,区内垂深300,平均地温为26℃,垂深500m ,平均地温3118℃,进入一级热害范围,垂深700m ,地温达37℃左右,进入二级热害区,垂深800m ,地温达40℃,全区平均增温率为3180℃/百米。
通过上述方法利用已知的各井各煤层底板深度可以得出不同深度下温度对瓦斯吸附量影响的具体数值。
煤层气吸附量随储层压力的增高而增加,并随着压力的增大,吸附量趋于一渐进固定值,因此在煤层气含量的计算中必须综合考虑。
一般地,煤层气勘探中压力的计算采用简单静水压法。
即由式p =ρgh 计算出不同深度各煤层的压强。
由于矿区煤层一般上覆较大盖层,无法准确得出盖层的真实密度,故使用密度平均值代替,然后由矿区煤样试验测得的瓦斯含量随瓦斯压力的变化曲线图拾取相应的瓦斯压力下瓦斯含量的值,从而得出压强对瓦斯吸附量的影响的具体数值。
综合温度对煤层气含量的负影响、压力对含量的正影响,由井坐标、校正后瓦斯含量值可以分别画出测区内煤层的瓦斯含量分布等值线图。
如下图1所示。
图1 使用校正法所绘制的目标测区11-2煤瓦斯分布等值线图212 基于地震反演数据的Langmuir 计算方法目前,Langmuir 方程在国内外的煤层气测量中被广泛使用。
但是,据其计算出的吸附瓦斯值都是基于单井的。
也就是说,其结果在单井范围上可靠,求取整个工区的瓦斯含量的分布情况则通过几口井测量值的插值来实现。
如果建立工区煤层瓦斯压力和地层压力的关系,则可通过地震反演数据对整个工区的瓦斯含量92第3期 几种煤层气含量测量方法的对比进行反演。
根据国内外对煤层瓦斯压力大量的观测结果显示,瓦斯压力随地层压力多成近似线性关系[1][7]。
煤层气主要储层参数测试
流。无限作用径向流是试井解释技术的基础。
在半对数座标中，无限作用径向流的压力响应为一 条直线。除早期响应以外，径向流的压力响应与时间的 对数呈比例关系。
4．储层边界响应
实际上，储层并不真正是无限大的。因此，无限作用径 向流阶段不可能一直持续下去，最终在测试的井中将会感觉 到储层边界的作用。 ①闭合边界 ②断层边界 ③常压边界
CH4
Coal Matrix
Coal Cleats
CH4 CH4 H2 O
CH4
CH4
CH4
3.2、煤层气产出三个阶段
阶段Ⅰ：压力下降比较少，井附近只有单相水流动。属于单相流阶段。 阶段Ⅱ：储层压力进一步下降，井筒附近有一定数量的甲烷从煤的表 面解吸，开始形成气泡，阻碍水流动，水的相对渗透性下降，但气泡是 孤立的，没有互相连接。这一阶段叫做非饱和单相流阶段。
阶段Ⅲ ：储层压力进一步下降，
有更多的气解吸出来，则井筒附近 水中含气已达到饱和，气泡互相连 接形成连续的流线，气的相对渗透 率大于零。随着压力下降和水饱和 度降低，气的相对渗透率逐渐上升，
气产量逐渐增加。这一阶段叫做两
相流阶段。
3.3、试井机理
煤层气田大规模开发需要大量的初始投资，因此，在开发煤层 气田之前首先要查清煤层气储层的特性，并对煤层气井的长期产能 和最终采收率进行预测。
由于试井时间很短，所以在分析时，可以简化为两种模 型：描述径向流的模型和描述水力压裂井的模型。 径向流模型描述的是裸眼井或未经水力压裂激化的套管 井中的水流。 线性流模型用来描述水力压裂井中的流动状态，因为水 力压裂改变了近井地带的水流状态，形成了较强的线性水流。
径向流储层模型
煤及煤层气资源勘查
一、名词解释1煤炭可采储量:在工业储量中，可以采出来的那部分储量，即工业储量减去设计损失量。
2煤炭探明储量:地质勘查报告提交、经储量审批机关批准的能利用储量，是反映煤田地质勘查工作成果的主要指标。
3煤层气地质储量:在原始状态下，赋存于已发现的、具有明确计算边界的煤层中的、有现实经济意义的煤层气总量。
4煤层气资源量:根据一定的地质和工程依据估算的赋存于煤层中，当前可开采或未来可能开采的，具有现实经济意义和潜在经济意义的煤层气数量。
5等温吸附曲线法:在等温吸附曲线上通过废弃压力计算煤层气采收系数的方法，只能用于预测可采储量的计算，也可以作为控制可采储量计算的参考。
6体积法:又称容积法，块段法，是煤层气地质资源量/储量计算的基本方法，适用于各勘探阶段、各级别煤层气地质资源量/储量的计算，其精度取决于有关参数的控制精度和数量，并与对计算区煤层气地质条件和储层条件的认识程度密切相关。
7灰分:是指煤中所有可燃物质完全燃烧，煤中矿物质在一定温度下产生分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。
8挥发分:称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样1g，在隔绝空气、900℃土10℃的高温下加热7min，煤样减轻的质量占原煤样质量的百分数，减去煤的内在水分（Mad），即为煤样的挥发分产率，用符号Vad表示。
9煤炭开采技术条件:指影响煤矿建设、生产与安全的各种地质因素，包括：煤层的厚度、结构、煤的物理性质、煤层的产状及其变化、煤层顶底板、工程地质条件、水文地质条件以及瓦斯、煤尘、煤的自燃性、地温等。
10煤层气资源勘查:在充分分析地质资料的基础上，利用地震、遥感、钻井以及生产试验等手段，调查地下煤层气资源赋存条件和赋存数量的评价研究和工程实施过程。
11煤储层含气饱和度:实测含气量与原始储层压力对应的吸附气量的百分比。
12吸附势理论:吸附是由势能引起的，固体表面附近存在的势能场，称为吸附势。
距固体表面越近，吸附势能越高，吸附质浓度也越高，反之则越低。
煤层气几种试井测试工艺对比分析
煤层气几种试井测试工艺对比分析发布时间：2021-08-11T16:29:11.600Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第9期作者：何深平[导读] 煤层气田大规模开发需要大量的初始投资何深平新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所新疆乌鲁木齐 830000摘要：煤层气田大规模开发需要大量的初始投资，因此，在开发煤层气田之前首先要查清煤层气储层的特性，并对煤层气井的长期产能和最终采收率进行预测。
煤层气试井测试是为获得储层的评价参数，对煤层进行定量和定性评价的工艺方法，为煤层气井的勘探开发和生产潜能评价提供科学的依据。
目前国内外常用煤层气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、干扰试井和变流量试井。
本论文就煤层气ＤＳＴ测试、段塞测试、注入／压降测试、水罐测试、压力恢复测试和干扰试井进行对比分析，这几种测试工艺各有优势，可根据工程需求选择使用。
关键词：煤层气田、ＤＳＴ测试、段塞测试、注入／压降试井、水罐测试、压力恢复测试、干扰试井1试井基本原理所谓“试井”，就是对油气井或水井进行测试。
试井是一种以渗流力学理论为基础，以各种测试仪表为手段，通过对油气井或水井生产动态的测试来研究油、气、水层和测试井的各种物理参数、生产能力，以及油、气、水层之间的连通关系的方法。
无论是何种试井方法，均是通过钻孔向储层内注入或抽汲一定量流体，使储层发生压力瞬变，通过记录压力随时间的变化，利用渗流理论计算各种储层参数。
压力瞬变测试即可以提供包括渗透率和储层压力在内的、用于评价煤层甲烷气井生产潜能、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。
2主要试井方法2.1 注入压降试井以恒定排量将水注入储层，在井筒周围形成水饱和状态后关井。
注入和关井阶段都用井下压力计记录井底压力，根据注水排量和压力数据可以求得渗透率、储层压力等参数。
进行注入/压降试井最关健的考虑因素是地层破裂压力。
浅析煤层瓦斯含量测定方法对比
综述
２ ０ １ ５ 年６ 月 ・ ２ ６ ７・
浅析煤 层瓦 斯 含量 测 定 方法对 比
熊 云
贵 州工程应用技 术学院 ，贵 州毕 节 ５ ５ １ ７ ０ ０
摘 要： 现代 煤炭 开采工作 中，对煤层 ｇ ． ． ｇ － 含量的测定说必不可 少的工作 内容 ，因此衍 生出的瓦斯含 量测定 方法也极 为多样 ， 方便 于不 同情 况下的工作 需求 。 ‘ 本文对煤层 瓦斯含量 测定的现有方法进行 了介 绍与分析， 了解 了 目前为止得到 广泛应 用的几种
２ ． １便捷性对 比分析 煤层瓦斯含量 的测定在很多情况下需要非常及时， 以便于 保证煤炭开采 的工期 以及效率 。 如果单一地考虑测 定的便捷性 ， 那么地勘法相对来说在 目前具有较大 的优势 。同时 ，还可 以应 用等 温吸 附线计算 法与地勘法 所得到 的结果进 行相互 的验 证， 尽量在保证便捷性 的同时，增加测定 的准确率 。但如果 需要对 测定设备进行移动才能够完成整个测定工作 ，那么 自然解吸法 将具有更大 的优势 ，所 需要花费 的时 间也更低 。 ２ ． ２ 成 本 对 比分 析 在煤层瓦斯含量 的测定成本方面 ，通常 需要考虑到测定 的 单位 、需求等多方面 的因素 。以实 际的测定工作而 言，如果勘 探环境 中有相应 的可使用 的设备 ，那么选择设备所对应 的瓦斯 含量测定方法也就 能够使得成本更低 。就大多数情况来说 ，自 然解吸法配合等温 吸附线计算法 的测 定成本并不是很高 ，并且 由于技术水平 已经 发展 到较为成 熟的阶段 ，因此在很多情况下 据 能够 以较低 的成本满足整个 瓦斯含量测定环节 ， 性价 比很 高。 ２ ． ３ 可 靠 性 对 比分 析 虽然 便捷 性与成 本均 是瓦 斯含量 测定 中需要 考虑到 的 因 素 ，但煤炭开采工作 ，一直 以来就是一个高危职业 ，只有将瓦 斯含量测定 的可靠性放在首位 ，才能够保证其他相关工作人员 的生命安全 。而在煤层瓦斯含量测定 的可靠性方面 ，自然解吸 法无异于具有极为 明显 的优 点，一方面该方法所需要使用的设 备据能够很好地保证密封性 ，另一方面所得到 的瓦斯含量准确 度也 极高 ，是 目前 广泛应用 的测定方法 中准 确度最高 的一种。 另外 ，自然解吸法所 需要 的测定环境并不是很高 ，也方便 了该 技术 的深入发展 ，在成熟 的技术基础下可靠性能够更加突 出。 ２ ． ４未来发展分析 通过对 目前应用 的几种煤层 瓦斯含量测 定方法分析发 现， 自然解吸法是最稳 定、准确 、简便 的一种 ，因此未来 的该项工 作发展也将主要 以 自然解吸法为核心 。在此基础上 ，以测定准 确性更高 、测定时间更短、测定便捷性更好 、测定稳定性更 高、 可 适 用 范 围更 广 、测 定 影 响 性 更 小 等 多重 目标 为 原 则 ，让 我 国 的瓦斯含量测定技术得到更好 的发展 。 结 束 语 煤层瓦斯含量测定方法 出现过许 多种 ， 目前常用的包括 了 自然解吸法 、地勘法 以及等温吸 附线计算法等几种 ，其 中尤 以 自然解吸法具有很高 的发展前景 。而在实 际的应用过程 中，则 需要充分考虑 到具体 的煤层及其周 围环境条件 ，结合多种测定 方法 ，合理分配测定任务 ，科学调节 ，能够在更短 的时 间内准 确 得 出测 定 结 果 ，使 得 煤 炭 开 采 事 业 能 够 在 安 全 保 障 的基 础 上 迈 入 新 的一 次 巅 峰 。 参考文献
浅析煤层气勘探开发中常用试井测试技术
浅析煤层气勘探开发中常用试井测试技术摘要：试井测试源自与石油天然气的勘探测试，可以有效精确地获得目标相关参数，目前在行业内部获得了较为广泛的应用。
文章通过多年的从业经验，从各种试井测试技术的相互对比入手，主要讨论煤层气勘探开发中的试井测试技术。
关键词：试井测试；煤层气；勘探煤炭资源对于我国的发展而言不可或缺，大量的开采行业促进了一系列附属产业的发展。
煤层气，是指在煤炭中混杂的烃类气体，附着在煤基质颗粒的表面，广泛存在煤矿内，尤其是浅层煤矿中。
然而，如何获得煤层气的具体数据，例如煤层气所在位置，以及一些具体评价参数，依旧是目前广泛关注的问题。
目前，煤层气勘探试井技术主要沿用石油天然气试井的勘探技术，然而在实际过程中，煤层气在诸多方面，例如储集、运移、产出机理方面与常规石油天然气之间有着不小的差异，因此适用于煤层气开发的试井技术还需详尽的研究。
同样，我国的煤层气储备在世界排名第三，按照国家有关部门的《煤层气产业政策》，发展新能源产业也是国家发展的趋势。
试井技术在煤层气勘探中又有着极大的优势，也是我国目前发展较为薄弱的环节，对这一方面的研究有着极其重要的战略意义。
1 行业内常用的试井测试技术煤层气试井是煤层气勘探和生产中一项常规工作，是确定储层性质、选择增产措施、研究气井产能、评价勘探区前景等的重要途径。
由于煤储层渗透率和煤储层压力一般偏低，因此煤层气试井多采用注入方式，如注入/压降法、段塞法、水罐法、DST法等。
1.1 注入/压降法注入/压降法实际上是通过对于煤层进行压力注入，其中注入的压力一定要是一个稳态过程，不能有大幅度的变动，其次注入的压力不能破坏底层。
然后，通过一段时间，观察压力的恢复状况，以及随时间的变化。
因此在关闭井后的压力数据的变化就显得格外重要，也是通常获得煤储存参数的重要办法。
通常是注入一定的水，继而并井，测试压力变化。
设备上大致分为井外设备和井内设备。
在操作过程中，首先注意前期工作，主要包括测试装置的数据连接，初始压力校准，以及井内的密封校对。
煤层气测井
核磁共振成像 测井（MRIL）
•MRIL只测量被孔隙流体占据的孔隙空间，其孔隙度测 量与地层岩性无关，是煤层孔隙度精确测量的工具。
•研究地层沉积相与构造研究的地层倾角测井；
•用于获取地层机械参数的声波全波列测井；
其它测井技术 •用于研究裂缝的井下电视扫描测井； •用于检测固井质量的声波变密度测井及脉冲回声测井 等等。
素的原子序数，煤中主要元素C的原子序数为6，故光电俘获截面低。 – 声阻抗小：声阻抗等于介质声波速度与密度的乘积，煤层的声阻抗比其
它地层都要低。
华 北 柳 林 煤 层 气 试 验 区 井 煤 层 气 测 井 曲 线
ML1
三、煤层气测井评价
1、煤层的划分
通过煤层与相邻砂岩、泥页岩测井响应的不同来识别煤层，并获取对应
•其它灰份，如细砂，对煤层的GR读数无影响。 •纯煤的电阻率一般较高；
自然伽马测井 （GR）
电阻率测井（R） •煤中粘土会使电阻率读数降低，因为粘土常常会含有结合
水是电阻率降低。 •相对于泥岩层，煤层对应的井径会减小；
•在套损井中，井径测井可以测量套损的位置和变形情况。 密度测井（DEN）•由于煤基质密度低，所以密度测井显示低密度值（高视孔 隙度）
径扩大率大。
2）煤层“四低（小）”测井响应特征 – 自然伽马低：煤层中铀、钍、钾的含量很低，一般为20-70API度，若煤
层自然伽马读数高，说明煤层中有天然放射性物质存在。
– 补偿密度低：煤主要有碳、氢、氧三种元素组成的碳氢高分子化合物， 具有较低的基质密度，因而具有较低的体积密度。
– 光电俘获截面低：光电俘获截面Pe定义为 Pe=（Z/10）^3.6,其中Z为元
四、问题的探讨
煤层气储层物性的定量评价？
5 煤层气含量测试和等温吸附
5 煤层气含量测试和等温吸附煤样分析测试的重点内容煤层含气量测试以及等温吸附，其中煤层气量测试贯穿了煤样分析测试的大部分过程：取样、自然解吸、开罐描述(煤岩学）和送样化验（煤质分析），同时缩分出等温吸附样进行高压等温吸附实验。
经过上述程序后得到最终的测试结果，完成参数井煤样分析测试的任务，得到相应的煤储层参数，比如煤层的气含量、气成分、煤岩、煤质特性、吸附能力、气饱和度和临界解吸压力等。
5.1 引言煤层含气量是进行煤层气资源勘探和开发可行性评价必不可少的重要参数。
含气量是确定煤层气资源量、地质储量及储量丰度的重要参数，可与煤层气分布面积、厚度、储层压力、储层物性（孔隙度、割理裂隙、渗透率和工业分析等）、吸附等温线等一起综合分析高产富集条件，预测产气能力，确定勘探开发方案。
煤层气含量是指单位重量煤中所含（标准状态下温度20℃、压力101.33kpa）气体的体积，单位是cm3/g或m3/t。
含气量测定方法：间接法和直接法。
间接法：通过瓦斯涌出量、吸附等温线和测井解释曲线等方法推测煤层含气量。
直接法：是利用现场钻井煤心和有代表件的煤屑测定其实际含气量。
直接法最早（1970年）由法国人Bertard首次提出，以后在美国矿业局加速甲烷排放项目研究中采用了此法，称之为直接法。
其后，美国矿业局又做了关键性的修改和完善，也被称之为矿业局法（USBM）。
直接法也称自然解吸法，其测定过程分3个部分：即损失气量、解吸气量和残余气量，煤层含气量为三者之和。
5.2 含气量测试过程5.2.1现场采样及要求1. 设备准备阶段(1)解吸罐(图5.1)：使用前要进行气密性检测。
向罐内注入空气至表压0.3MPa以上，关闭搁置时间12小时，压力表基本不变方可使用。
(2)解吸仪:使用前，要使量筒充满水。
打开阀门与大气接通，提升锥形瓶待水充满后关闭阀门，静置10min，水面保持不变方可使用。
图5.1解吸罐(3)恒温水浴: 温控精度±1℃。
煤层气井常用测试方法及优选
1999年12月油 气 井 测 试第8卷 第4期煤层气井常用测试方法及优选郝 宁Ξ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Π压降测试和DST常规测试等。
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。
关于煤层含气量的测井综合评价方法
图 1 煤层含气量与单一测井参数的相关分析
图 1（a）中显示，煤层的气体含量（V g）与自然 伽马（GR）成反比，相关度为 0.74。因为测井曲线 中自然伽马值反映了泥质含量的高低，伽马值越 高，泥质含量越高，煤层的有效空隙减少，导致煤 层含气量就会降低；反之，伽马值越低，煤层泥质 含量越低，煤层的有效孔隙增加，气体含量就会升 高。
在煤层中的旅行时间，当距离一定的时候，传播速
度越快，那么旅行时间就会越短。因此声波时差对
气层很敏感，因为声波在气层中的传播速度相对
于固体传播慢，因此在气层中的旅行时间就会延
长，声波时差就会增加。
图 1（d）中显示，煤层的气体含量与补偿中子
（CNL）相关性较差。在煤层中，实际孔隙度通常较
低，不足 10%，而高含量的氢易使中子测井显示
图 1（b）中显示，煤层的气体含量与体积密度 （DEN）成反比，相关度为 0.72。因为测井密度值与 煤层孔隙度有关，煤层越致密，那么密度值就会越 大，孔隙度就会降低，煤层的含气量也会降低；反 之，煤层越松软，含气量就会升高。密度测井对气 层识别是十分有效的，密度测井值呈现急剧下降 特点。
图 1（c）中显示，煤层的气体含量与声波时差 （A C）成正比，相关度为 0.67。声波时差是指声波
［关键词］ 测井评价；煤层含气量；综合因子 K ［中图分类号］ TD84 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1672蛳9943（2019）03蛳0148蛳03
0引言
我国当今的常规天然气产量越来越难以满足 经济的快速发展，非常规天然气的勘探和开发尤 为重要。目前，煤层含气量（V g）的评价方法主要 包括钻孔岩心测量瓦斯含量法、概率统计模型法、 煤层含气梯度法咱1-7暂。其中概率统计模型就是测井 模型，该方法具有更多的数据点，主要用于煤层气 的勘探和开发，但概率统计模型存在很强的主观 性，对参数选择不准确性都会产生累计误差，导致 煤层含气量的预测精度不高咱8-9暂。因此，本文重点 研究如何构建一个切实可用的测井评价模型。首 先 ，利 用 煤 层 含 气 量 与 单 一 测 井 参 数 的 相 关 分 析咱10-11暂，建立单一测井参数模型；其次，利用煤层 含气量与综合因子 K 进 咱12-13暂 行了相关分析，得到 含气量计算模型；最后，进行含气量的验证评价， 判断该含气量测井评价模型是否有效。
煤层含气量测定方法
r r0 e kt
式中
r——解吸时间为t1时的煤层气解吸速率，mL/s； r0——解吸时间开始(t =0)时刻煤的煤层气解吸速
率，mL/s； k——常数。
从 t0到t1时间间隔内损失煤层气量为：
Q t1 rdt r0（ekt1 1）
t0
k
二、煤层含气量测定影响因素
对于这两种方法，虽然 t 法是最为常 用的，但对于构造煤，采用负指数函数法 计算损失气量，误差更小。
的解吸煤层气量与时间平方根，大致呈直线关系的各测 定坐标，用最小二乘法求出；
t1——装罐前煤样暴露解吸煤层气时间，min； t2——装罐后煤样解吸煤层气时间，min。
二、煤层含气量测定影响因素
（2）负指数函数法
负指数函数法是我国科研人员在采集钻孔煤屑测试煤层气
含量时常用的计算损失量的方法，该方法认为钻孔煤屑解 吸煤层气速率与解吸时间之间为负指数函数关系。即：
不同结构类型煤样，采用不同的解吸时间段计算煤层气损失 量，有不同结果。对于煤层气解吸速率快的煤样，在计算损失 量时采用的解吸时间段应该短一些；而对于煤层气解吸速率慢 的煤样，在计算损失量时解吸时间段可以适当取长一些。
二、煤层含气量测定影响因素
（3）不同损失量计算方法下的数据对比
不同计算方法下构造煤煤样煤 层气解吸速率变化曲线
指煤心装入解吸罐之后解吸出的气体总量。 实验过程中需要求出气量随时间的变化规 律，结合一些基础数据计算解吸气量。解 吸过程一般延续两周至四个月，根据解吸 气量的大小而定。一般在一周内平均解吸 速度小于10cm3/d时可终止解吸。
指终止解吸后仍留在煤中的那部分气体。需 将煤样装入球磨罐中密封，破碎后，放入恒 温装置中，待恢复到储层温度后按规定的时 间间隔反复进行气体解吸，直至连续7 天解 吸的气体量平均小于或等于10cm3/d，测定 其残余气量。