煤層氣測試中損失氣含量測試的方法改進

朱能闖　韓立強

摘要：煤層氣是一種賦存在煤層中，自生自儲的非常規(guī)天然氣資源，評價其富集程度的一個重要參數(shù)為含氣量。要想有效地評估某地區(qū)的煤層氣是否具有商業(yè)化的前景，必須建立準(zhǔn)確的含氣量評價數(shù)據(jù)，然后用這些含氣量數(shù)據(jù)進行氣藏模擬和生產(chǎn)預(yù)測。

關(guān)鍵詞：煤層氣，含氣量，準(zhǔn)確，評價

煤層氣含量主要由損失氣量、解吸氣量和殘余氣量三部分組成。在含氣量測試中，解吸氣量和殘余氣量數(shù)據(jù)都可以通過實際測試得到，而損失氣量是靠估算得到的，因此如何得到損失氣量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)是獲得準(zhǔn)確含氣量數(shù)據(jù)的根本。

1、損失氣量的計算

損失氣量也叫逸散氣量，指鉆頭鉆遇煤層后從鉆孔底部把煤樣取出到地面裝入解吸罐之前釋放出的氣量。

損失氣的含量取決于鉆孔揭露煤層到把煤樣裝到解吸罐的時間、煤的物理特性、鉆井液特性、水飽和度以及游離態(tài)氣體含量，這部分氣體無法計量，只能根據(jù)損失時間的長短及實測解吸氣量的變化速率來推算。

在鉆井循環(huán)介質(zhì)為清水和泥漿時，取芯筒提至鉆孔一半時的時間作為零時間;鉆井循環(huán)介質(zhì)為泡沫或空氣時，鉆遇煤層時間為零時間。損失時間為從零時間到裝罐結(jié)束的時間。

損失氣量計算采用USBM直線回歸法，解吸初期，解吸氣量與時間平方根成正比，以累計解吸量為縱坐標(biāo)，損失氣時間和解吸時間的平方根為橫坐標(biāo)作圖，將最初解吸的各點連線，延長直線與縱坐標(biāo)軸相交，則直線在縱坐標(biāo)軸的截距為損失氣量，所得的結(jié)果再除以樣品的重量，即損失氣含量，如圖1。

2、臨界解吸壓力

臨界解吸壓力是指解吸與吸附達到平衡時對應(yīng)的壓力，即壓力降低使吸附在煤微孔隙表面上的氣體開始解吸時的壓力。理論上，當(dāng)儲層壓力降低到臨界解吸壓力以下時，煤孔隙中吸附的氣體開始解吸，向裂隙方向擴散，在壓力差的作用下，從裂隙向井筒流動。目前，煤層氣開采大多是基于這一原理，通過排水降低壓力而達到采氣的目的。準(zhǔn)確確定臨界解吸壓力，是煤層氣井開

根據(jù)臨界解吸壓力定義可知道煤芯樣品從井底上提到井口時，在壓力高于臨界解吸壓力之前煤層氣是不會解吸出來的;而在USBM直線回歸法計算中采用的是提鉆時間的一半加上裝罐時間作為損失時間（鉆井循環(huán)介質(zhì)為清水和泥漿），在實際生產(chǎn)中，提鉆時間的一半即煤芯到達煤層深度一半時煤芯所受到的壓力往往都大于臨界解吸壓力，這時是不會有氣體解吸出來的，因此這種計算方法損失時間太長，計算出來的損失氣量也偏大。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)該使用氣體開始解吸時（即樣品達到臨界解吸壓力時）的時間為零時，樣品到達井口時的時間與裝罐時間之和作為損失時間，這樣再利用USBM直線回歸法計算出來的損失氣量就比較準(zhǔn)確一些。

通過對多個煤層解吸樣品的測試和計算，最后得出：在通過USBM直線回歸法測得煤層氣損失量后，再利用臨界解吸壓力對損失氣量校正一下所得到的煤層總含氣量和臨界解吸壓力結(jié)果較為準(zhǔn)確。下面以某地區(qū)XX井A7煤層部分樣品的解吸數(shù)據(jù)為例來驗證說明。圖2和表1為某地區(qū)XX井A7煤層的解吸數(shù)據(jù)和損失氣量校正圖。

由于臨界解吸壓力是根據(jù)實測總含氣量和等溫吸附數(shù)據(jù)計算出來的，而實測含氣量中的損失氣量數(shù)據(jù)偏大，因此再利用校正后的總含氣量來計算一下臨界解吸壓力，得到的臨界解吸壓力大于當(dāng)初的計算結(jié)果，然后進行第二次、第三次校正損失氣量，以便減少誤差。如表2、表3。

4、結(jié)論

通過對比（表4）第一次、第二次、第三次校正后的總含氣量、臨界解吸壓力，可以看出第二次和第三次的結(jié)果一樣，與第一次校正后的結(jié)果差別也不大，只是與未校正過的實測含氣量差別較大，因此只需要校正一次，然后重新計算算出總含氣量和臨界解吸壓力就可以了。

綜上，損失氣應(yīng)該重新定義為煤芯樣品開始解吸到裝罐結(jié)束時釋放出來的氣體。測試氣體含量時，仍然利用原來的自然解吸法測得解吸氣量、損失氣量及殘余氣量，并根據(jù)測試結(jié)果計算出臨界解吸壓力，最后利用臨界解吸壓力、煤層深度等數(shù)據(jù)對損失氣量進行一次校正，最后得出氣體總含量即可。

參考文獻

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作者簡介：朱能闖（1985-），安徽望江人，工程師，2008年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，從事地質(zhì)勘查工作。