淺析煤層氣勘探開發(fā)中常用試井測試技術(shù)

摘 要：試井測試源自與石油天然氣的勘探測試，可以有效精確地獲得目標(biāo)相關(guān)參數(shù)，目前在行業(yè)內(nèi)部獲得了較為廣泛的應(yīng)用。文章通過多年的從業(yè)經(jīng)驗，從各種試井測試技術(shù)的相互對比入手，主要討論煤層氣勘探開發(fā)中的試井測試技術(shù)。

關(guān)鍵詞：試井測試；煤層氣；勘探

中圖分類號：P631.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0038-01

煤炭資源對于我國的發(fā)展而言不可或缺，大量的開采行業(yè)促進(jìn)了一系列附屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。煤層氣，是指在煤炭中混雜的烴類氣體，附著在煤基質(zhì)顆粒的表面，廣泛存在煤礦內(nèi)，尤其是淺層煤礦中。然而，如何獲得煤層氣的具體數(shù)據(jù)，例如煤層氣所在位置，以及一些具體評價參數(shù)，依舊是目前廣泛關(guān)注的問題。目前，煤層氣勘探試井技術(shù)主要沿用石油天然氣試井的勘探技術(shù)，然而在實際過程中，煤層氣在諸多方面，例如儲集、運移、產(chǎn)出機(jī)理方面與常規(guī)石油天然氣之間有著不小的差異，因此適用于煤層氣開發(fā)的試井技術(shù)還需詳盡的研究。同樣，我國的煤層氣儲備在世界排名第三，按照國家有關(guān)部門的《煤層氣產(chǎn)業(yè)政策》，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)也是國家發(fā)展的趨勢。試井技術(shù)在煤層氣勘探中又有著極大的優(yōu)勢，也是我國目前發(fā)展較為薄弱的環(huán)節(jié)，對這一方面的研究有著極其重要的戰(zhàn)略意義。

1 行業(yè)內(nèi)常用的試井測試技術(shù)

煤層氣試井是煤層氣勘探和生產(chǎn)中一項常規(guī)工作，是確定儲層性質(zhì)、選擇增產(chǎn)措施、研究氣井產(chǎn)能、評價勘探區(qū)前景等的重要途徑。由于煤儲層滲透率和煤儲層壓力一般偏低，因此煤層氣試井多采用注入方式，如注入/壓降法、段塞法、水罐法、DST法等。

1.1 注入/壓降法

注入/壓降法實際上是通過對于煤層進(jìn)行壓力注入，其中注入的壓力一定要是一個穩(wěn)態(tài)過程，不能有大幅度的變動，其次注入的壓力不能破壞底層。然后，通過一段時間，觀察壓力的恢復(fù)狀況，以及隨時間的變化。因此在關(guān)閉井后的壓力數(shù)據(jù)的變化就顯得格外重要，也是通常獲得煤儲存參數(shù)的重要辦法。通常是注入一定的水，繼而并井，測試壓力變化。

設(shè)備上大致分為井外設(shè)備和井內(nèi)設(shè)備。在操作過程中，首先注意前期工作，主要包括測試裝置的數(shù)據(jù)連接，初始壓力校準(zhǔn)，以及井內(nèi)的密封校對。其次向目標(biāo)煤層注水，由于是吃去平衡的壓力，所以通常要求時間較長，大約在10 h左右，并準(zhǔn)確計算注入的量，并且關(guān)閉井。最后，進(jìn)行降壓測試，得出降壓曲線，模擬最后所需數(shù)據(jù)。

1.2 段塞法

段塞法類似于注入/壓降法，是通過向密封井內(nèi)瞬時注入或者抽取流體，然后查看井內(nèi)氣壓恢復(fù)到普通大氣壓所經(jīng)歷的時間，通過這一類計算得出滲透率和表皮系數(shù)等。

這一類方法需要在井內(nèi)多個地方設(shè)置壓力傳感器。相較于前一種方案，該方法價格低廉易于實施，但是使用范圍及其有限，難以測試壓力較高的試井，并且要求試井內(nèi)的滲透率較高，否則測試時間會特別長。

1.3 水罐法

水罐法依然源自于壓力測試，甚至是一種簡易版的注入/壓降法。是通過對煤層持續(xù)注入水流直至飽和狀態(tài)，通過壓力測試來測定煤單層的具體參數(shù)。這一種方法省去了第一種方法中的泵浦系統(tǒng)，同樣無需密封，經(jīng)常適用在易于水飽和的地層中。然而該方法的弊端就是測量半徑較小，如需擴(kuò)大測量半徑會導(dǎo)致較長的時間。

1.4 DST法

全稱為鉆桿測試法，是將鉆桿放置在井內(nèi)流體中，通過開關(guān)井，利用鉆桿內(nèi)設(shè)置的傳感器掌握鉆桿內(nèi)和鉆桿外的壓力差在流體平衡的變化過程，從而獲得煤氣層參數(shù)。然而，何時開井何時關(guān)井便成了一門學(xué)問，也需要累積實際操作來獲得。

2 試井測試技術(shù)的選擇

我國煤層氣資源豐富，據(jù)煤層氣資源評價，我國埋深

2 000 m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億m3，主要分布在華北和西北地區(qū)，華北地區(qū)以河南山西為主。而根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，我國的煤炭層擁有低壓、低滲透率的特點，因此對于我國煤層氣方面的發(fā)展帶來了很多困難。低滲透率意味著上述方法中，便宜簡便的方法難以實施，注入壓降法又過于昂貴，但為了高效地獲得煤層氣的相關(guān)參數(shù)，注入/壓降的方法依然應(yīng)用前景廣泛。

除了固守于傳統(tǒng)的試井測試技術(shù)，利用現(xiàn)在一些其他方式傳感器，對煤層儲量進(jìn)行探尋。例如通過溫度傳感器、以及氣體傳感器等，研制出專門吸收甲烷氣體的薄膜，逐次按點采樣，通過算法估算出大致的分布范圍，以及一些粗略參數(shù)。或者將煤層氣試井測試技術(shù)和電子類結(jié)合起來。由于煤炭中大量存在甲烷，而甲烷氣體的介電常數(shù)通常小于2，相比來說煤炭等礦石類的介電常數(shù)通常在4至5以上，通過電磁波在不同介質(zhì)中的傳播，利用接收天線接收到的波形，結(jié)合算法，能夠更為詳盡地構(gòu)建出煤層氣儲備的范圍，并且可以獲得三維視圖。然而，對于探地雷達(dá)發(fā)展尚不完善，而且要穿透高介電常數(shù)的厚厚的地層實屬不易，所以更多的還是以上述四種為主。尤其在我國比較普遍的低壓地區(qū)，水罐法和段塞法更加受人青睞。

3 結(jié) 語

煤層氣資源日前正受到國內(nèi)外許多公司的關(guān)注，而我過在煤層氣勘探、開發(fā)、運輸、適用方面的意識和技術(shù)都相對薄弱，這一領(lǐng)域的企業(yè)很少，即便存在多數(shù)也是借用國外技術(shù)聯(lián)合開采。如何在勘探煤炭資源的同時，高效率地利用煤層氣，不僅可以解決能源緊張的問題，而且可以有效的減少溫室氣體甲烷排放到空氣中，造成全球變暖。如此一舉兩得的壯舉，需要我國同行業(yè)的技術(shù)人員大力研發(fā)，使我國的煤炭勘探和利用率有長足的提升。

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