煤層氣井注入壓降/試井測試技術(shù)研究

【摘要】通過對煤層氣井的煤層進行原地應(yīng)力測試，獲取煤層的原地應(yīng)力、破裂壓力及梯度等參數(shù)值。求取煤層的原始地層壓力、滲透率、表皮系數(shù)、調(diào)查半徑、破裂壓力、破裂壓力梯度、閉合壓力、閉合壓力梯度，為該井下步壓裂和排采提供施工參數(shù)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】煤層氣；試井技術(shù)；原位應(yīng)力測試

煤層氣井注入壓降/試井測試技術(shù)是在煤層氣井完井后了解該井下步壓裂和排采參數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。

一、測試的方法和要求

煤層氣井注入壓降/試井測試技術(shù)是依據(jù)煤層氣井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括測試煤層、測試井段的完井?dāng)?shù)據(jù)及地層數(shù)據(jù)等。

1、測試方法

測試方法采用井下開關(guān)閥方法進行開關(guān)井操作，分別進行開井注入、關(guān)井壓降測試及原地應(yīng)力測試，利用存儲式電子壓力計取得準確的壓力資料。

2、測試要求

注入/壓降測試過程中要求下入兩支高精度（精度0.05%）電子壓力計。配套泵注系統(tǒng)，最高泵壓32MPa、排量0～125L/min。測試工具采用國產(chǎn)井下關(guān)井閥，錄井鋼絲下帶存儲式電子壓力計，耐壓6000 psi的控制頭、活動管匯、計量設(shè)備。要求甲方井場備過濾清水10m3。按中華人民共和國GB/T24504-2009《煤層氣注入/壓降試井方法》執(zhí)行，取全取準各項壓力、溫度資料。測試工作結(jié)束后提交滲透率（k）、儲層壓力（Pi）、表皮系數(shù)（S）、調(diào)查半徑（Ri）、儲層溫度（T）及煤層破裂壓力（Pb）、閉合壓力（Pc）等煤層參數(shù)，為測試井的煤層氣生產(chǎn)潛能評價和開發(fā)試驗提供可靠的參數(shù)依據(jù)。

二、測試項目及參數(shù)設(shè)計計算

1、測試項目

測試項目：

注入/壓降試井：它是一種單井壓力瞬變測試，適用于高、低壓儲層，是目前煤層氣井測試中最常用的一種試井方法。它是以穩(wěn)定的排量，低于煤層破裂壓力的注入壓力向井中注水一段時間，在井筒周圍產(chǎn)生一個高于原始儲層的壓力分布區(qū)，然后關(guān)井，使得井底壓力與原始儲層壓力逐漸趨于平衡。注入和關(guān)井階段采用壓力計記錄井底壓力隨時間的變化。通過分析數(shù)據(jù)，求取目的層的參數(shù)。由于注入階段要控制注入排量非常穩(wěn)定比較困難，難免造成井底壓力的波動，所以壓降階段的數(shù)據(jù)分析通常最具有代表性。通過分析求取滲透率、儲層壓力、壓力梯度、調(diào)查半徑、表皮系數(shù)等。

原地應(yīng)力測試：它是在注入/壓降試井以后進行。該測試一般進行2～4個循環(huán)，每個循環(huán)由注入段和關(guān)井壓降段組成。通過分析注入段數(shù)據(jù)求取破裂壓力以及裂縫重張壓力，分析壓降段求取閉合壓力。

2、參數(shù)設(shè)計計算

注入/壓降試井中，測試時間、最大注入壓力、最大注入排量的設(shè)計計算需依據(jù)一些地層及流體的高壓物性參數(shù)，煤層氣井目的煤層測試目的煤層的參數(shù)設(shè)計是參考以往試井測試的經(jīng)驗而提出的。以某區(qū)CQ2井10#煤層為例介紹參數(shù)計算過程。

CQ2井10#煤層的參數(shù)選值及設(shè)計計算分別見表1-1。

表1-1 10#煤層測試設(shè)計計算結(jié)果

參數(shù)數(shù)值單位參數(shù)數(shù)值單位

注入時間tinj10～12hr地面最大注入壓力9.8MPa

關(guān)井時間tfall20～24hr最大注入排量qinj4.7L/min

三、注入/壓降測試、原地應(yīng)力測試施工工序及要求

1、試井測試設(shè)備、地面準備及要求

對測試設(shè)備、儀表、壓力計等進行性能檢驗，合格后方可使用。確保井場提升動力系統(tǒng)及指重表靈活可靠，井場備水10m3。對試井設(shè)備進行檢查、保養(yǎng)。封隔器地面裝配，對封隔器進行地面膨脹試壓。下測試管柱前充分循環(huán)鉆井液，確保測試管柱起下暢通、井底干凈、測試煤層完全裸露。根據(jù)測井結(jié)果和巖心確定封隔器坐封位置。丈量下井油管，做好油管記錄。地面連接下井測試管柱，并記錄每一部件的名稱、尺寸及長度。組織施工及有關(guān)協(xié)作人員，交待測試注意事項并分工，確保測試順利進行。進行安全檢查，各方面準備工作經(jīng)驗收合格后方可施工。

2、CQ2井10#煤層注入/壓降測試、原地應(yīng)力測試施工工序及要求

CQ2井10#煤組裸眼井段預(yù)計1194.45-1201.33m、煤層厚度6.88m。

微破裂測試：目的是判斷煤層破裂壓力和閉合壓力。

測試步驟是上提井下開關(guān)閥3-5m，井下開井，預(yù)計地面破裂壓力9.82-13.49MPa。啟動地面注水泵，以最大排量向煤層注水，依此產(chǎn)生一個壓裂地層的瞬時壓力脈沖，該過程僅僅持續(xù)幾十秒鐘，觀察井口壓力變化，記錄注入時間、總注入量。關(guān)閉井口旋塞閥，地面關(guān)井，記錄關(guān)井時井口最大壓力，關(guān)井2小時。關(guān)井結(jié)束提出壓力計，分析數(shù)據(jù)，判斷煤層破裂壓力值，確定最大注入壓力值。

注入/壓降試井原則及要求：目的是求取煤儲層滲透率、地層壓力、污染系數(shù)、調(diào)查半徑、儲層溫度等。測試管柱灌滿清水，選擇合適的排量值進行注入，注入排量應(yīng)盡量保持穩(wěn)定。注入時的最高泵壓預(yù)計在5.89-9.8MPa，根據(jù)調(diào)節(jié)泵壓確定合理排量。最終地面注入泵壓至少為6.55MPa。注入時間不少于10-12小時。按設(shè)計的注入時間持續(xù)注入，同時記錄井口壓力、注入排量、累計注入量，記錄時間間隔每5—10分鐘記錄一次排量。注入結(jié)束后，在不停泵的情況下，下放井下關(guān)閉閥關(guān)井，隨后關(guān)閉井口閥門，觀察井口壓力變化，壓確認井下可靠關(guān)井后停泵。關(guān)井時間為24小時，關(guān)井測壓降情況。關(guān)井結(jié)束后開井上提壓力計3-5m，開井放壓停等30min，之后準備原地應(yīng)力測試。

原地應(yīng)力測試：共進行4個循環(huán)，每個循環(huán)注入分別注入0.5、1、2、4分鐘，關(guān)井壓降20、30、30、40分鐘，放壓停等20分鐘，預(yù)計注入地面破裂壓力9.82-13.49MPa。

四、結(jié)束語

煤層氣井通過注入壓降/試井測試技術(shù)獲取煤層的有效滲透率、原始地層壓力、表皮系數(shù)及調(diào)查半徑等參數(shù)；通過對煤層氣井的煤層進行原地應(yīng)力測試，獲取煤層的原地應(yīng)力、破裂壓力及梯度等參數(shù)值。求取煤層的原始地層壓力、滲透率、表皮系數(shù)、調(diào)查半徑、破裂壓力、破裂壓力梯度、閉合壓力、閉合壓力梯度，為該井下步壓裂和排采提供施工參數(shù)依據(jù)。

參考文獻

[1]《古榆樹煤層氣預(yù)查報告》.東北煤田地質(zhì)局，2009年12月

[2]賀天才等《煤層氣勘探與開發(fā)利用技術(shù)》.2007年12月

作者簡介

孫連鳳，1970.09.08，女，漢，調(diào)兵山市，1993年畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)院，現(xiàn)在東煤101隊，地質(zhì)高級工程師。