煤層氣液面深度計算方法探討

■陳勇辜清黃勇

煤層氣液面深度計算方法探討

■陳勇1辜清2黃勇3

（1新疆華隆油田科技股份有限公司研究所新疆克拉瑪依834000；2新疆油田公司勘探開發(fā)研究院評價所新疆克拉瑪依834000；3中石油煤層氣公司韓城分公司陜西韓城715400）

煤層氣作為一種非常規(guī)油氣資源，具有獨特賦存狀態(tài)（以吸附態(tài)為主）、非常規(guī)儲層（典型的自生自儲、多重孔滲的有機儲層）和產(chǎn)出機理（排水—降壓—解吸—采氣）等特性，在產(chǎn)氣機理中，煤層氣井的液面測定是非常重要的環(huán)節(jié)。目前煤層氣液面監(jiān)測主要使用的方法有回聲測試、壓力梯度測試和持水率測井儀，本文就壓力梯度測試液面的幾種計算方法進行對比和評價，提出每種方法的適用性。

煤層氣動液面壓力梯度計算方法

中國陸上埋深2000m以內(nèi)的煤層氣資源量僅次于俄羅斯，資源量約36.8×1012m3，約占世界總資源量的13%，其資源前景十分廣闊。煤層氣以游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)和溶解狀態(tài)三種形式賦存于煤層中，而其中吸附態(tài)要占到絕大多數(shù)。要獲得工業(yè)產(chǎn)量，必須使甲烷從煤的表面解吸，煤層氣井的生產(chǎn)實際上是排水降壓采氣（排水—降壓—解吸—采氣）的過程，在煤層氣井排采過程中，其影響的主要參數(shù)是產(chǎn)水量、井口套壓和動液面深度。

1　煤層氣液面測試方法

煤層氣井的動液面測試特點是液面淺、要求精度高和連續(xù)監(jiān)測。目前，在煤層氣液面測試中使用的技術(shù)基本上是采用油田液面測試技術(shù)，主要包括回聲測試、壓力梯度測試和持水率測井儀三種技術(shù)?；芈暅y試技術(shù)適用性強，但是精度低；持水率測井儀工藝復(fù)雜，精度最高，目前尚未在我國煤層氣測試中推廣；壓力梯度測試工藝介于兩者之間，且精度較高，是目前煤層氣直井測試液面主要采用技術(shù)。

在煤層氣井測試壓力梯度時，要注意以下幾個問題：（1）保證一定長度內(nèi)的有效測壓點，即井筒內(nèi)不同流體狀態(tài)內(nèi)至少要測兩個點；（2）盡量消除測壓點壓力測量誤差對計算精度的影響，測壓點的位置要準(zhǔn)確，測壓點停點時間要足夠長；（3）測壓點順序要從井底至井口，消除地面溫度的影響。

2　液面計算方法

煤層氣井壓力梯度測試計算液面時采用的主要方法有交匯法、梯度法和比例法等。

（1）交匯法：氣體段與氣液混合段兩段的壓力回歸曲線的交點的位置，即液面的位置。且回歸曲線的斜率為梯度值。

（2）比例法：根據(jù)井筒內(nèi)不同梯度值對液面下測點壓力的貢獻進行加權(quán)處理，再用液柱段內(nèi)的第一測點處深度減去液柱高度，求取液面位置。

當(dāng)忽略氣體壓力影響時，式（1）簡化為：

如果氣段內(nèi)只有一個測壓點，用比例法可以較粗略的算出液面位置，如下式：

（3）梯度法：利用氣體和液柱折算壓力的公式可以求出液柱高度，再用液柱段內(nèi)的第一測點處深度減去液柱高度，求取液面位置。

當(dāng)忽略氣體壓力影響時，該式可以簡化為：

以上式中：D1，2，3，4，5---測點深度（圖1），m；De---液面深度，m；P1，2，3，4，5---D1，2，3，4，5處對應(yīng)的壓力，MPa；T1，2，3，4---D1，2，3，4，5之間計算的壓力梯度，MPa/m；

3　方法評價

對韓城煤層氣分公司1井和7井的2014年12月測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析偏差，在計算相對偏差系數(shù)時，1井以400m作為計算起點，7井以350m作為計算起點，得：

通過上表可以看出，交匯法計算結(jié)果的平均相對偏差變異系數(shù)都為最小，分別為4.93%和12.46%，比例法計算結(jié)果的平均相對偏差變異系數(shù)最大，分別為10.49%和21.66%。在實際測試過程中，當(dāng)測點位置和液面位置距離越接近，比例法計算結(jié)果偏差越大，因此，統(tǒng)計結(jié)果中比例法計算液面時偏差最大。也就是說，泡沫段流體組分比例對梯度的影響較大。

4　應(yīng)用實例

5井2015年6月3日測試壓力梯度，數(shù)據(jù)如下表：

4.1交匯法計算

根據(jù)實測數(shù)據(jù)點作5井壓力-深度圖（如圖1）。對氣段和氣液混合段壓力作回歸曲線得回歸方程，聯(lián)立氣段壓力和氣、液混合段壓力回歸方程，解得y=500.9，即液面位置為500.9m。

4.2梯度法計算

由式（4）得液面位置為：

4.3比例法計算

由式（1）得液面位置為：

該井使用三種方法計算出液面位置分別為：交匯法500.9m，梯度法499.2m，比例法500.8m。

5　結(jié)論

（1）梯度測試中，每種流體狀態(tài)必須有兩個或兩個以上的測壓點，否則液面計算值會有較大偏差。

（2）測壓點位置間隔越小，梯度法計算值精度越高，且該方法簡易，便于計算。但該方法計算液面值易受泡沫段內(nèi)含氣量大小影響，含氣量大時值偏小。

（3）使用交匯法計算液面偏差最小，且適用性最好。每種流體測壓點越多，交匯法液面計算值精度越高。

（4）當(dāng)井筒內(nèi)泡沫段較長時，或壓力波動較大時，比例法計算結(jié)果會產(chǎn)生較大誤差，也就是說，比例法不適用于泡沫段壓力波動較大的井。如果氣段的測壓點只有1個，用比例法可以較粗略計算出液面位置。

P624［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-92-1