赫章縣煤層氣參數井試井分析

■岑明峰

（貴州省煤田地質局一一三隊貴州貴陽550081）

赫章縣煤層氣參數井試井分析

■岑明峰

（貴州省煤田地質局一一三隊貴州貴陽550081）

本文統計貴州省赫章縣煤層氣參數井，通過注入/壓降現場測試，其典型的特征曲線能反映區內煤儲層基本地質特征。使用EPS軟件和saphir軟件做了相關試井解釋分析，井的模型選用具有井筒儲集效應+表皮效應的模型，針對煤巖層特性，儲層模型選用均質油藏模型，數值模擬了5個煤層氣參數井12煤層的試井曲線，并根據實測曲線特征，利用雙對數和半對數曲線分析了主要煤層參數。貴州煤層氣地質條件具有儲層壓力和地應力高的特點[1]，而研究發現：研究區煤儲層壓降曲線下降至靜液柱壓力以下，儲層壓力較低，地應力中等偏低，分析認為可能與儲層屬陸相沉積與海陸交互相沉積[2]的過渡帶及其所屬的可樂向斜、野馬川向斜特殊性有關。

煤層氣赫章參數井地層特征注入/壓降

貴州省赫章縣5口煤層氣參數井12煤層次的試井測試，按設計要求對本勘查區七層煤層進行注入/壓降及原地應力測試，以獲取滲透率（k）、儲層壓力(Pi）、表皮系數（S）、儲層溫度（T）、破裂壓力（Pb）及閉合壓力（Pc)等煤儲層參數。測試采用裸眼測試。通過測試，分析赫章縣5口煤層氣參數井煤儲層物性特征。

1 試井原理及方法

1.1 試井原理

煤層氣試井測試是一種不穩定試井[3]，它遵循不穩定試井的基本原理。當儲層中流體的流動處于平衡狀態時，若改變井的工作制度即改變壓力，則在井底將造成一個壓力擾動，此擾動隨著時間的推移不斷向井壁四周儲層徑向擴展，最后達到一個新的平衡狀態。這種壓力擾動的變化規律記錄下來，通過分析，可以判斷和確定儲層的性質。

1.2 試井方法

煤作為儲層，具有天然裂隙發育、滲透率較低、吸附能力強等特征。煤層中割理的發育程度、面割理的走向、割理的寬度是控制煤層滲透率的主要因素。雖然基質孔隙也有一定的滲透性，但因其孔徑較小，滲透率可視為零。因此，煤層的滲透率取決于割理系統的滲透率。由于煤層基質滲透率遠遠小于煤層割理滲透率，流體只在割理中在流動，測試所反映的滲透率以割理滲透率為主。

基于煤儲層的特征，經過多年的實踐，注入/壓降試井作為一種常用試井方法在煤層氣井測試中被廣泛采用。在注入/壓降測試中，地層壓力高于氣體解吸壓力，煤層割理孔隙始終被水飽和，流體呈單相流狀態，這就為后續分析帶來了很大的便利。

貴州赫章縣煤層氣參數井采用注入/壓降試井方法，它是一種單井壓力瞬變測試，適用于高、低壓儲層，是目前煤層氣測試中最常用的試井方法。它是以較穩定的排量，低于煤層破裂壓力的注入壓力向井中注水一段時間，在井筒周圍產生一個高于原始儲層的壓力分布區，然后關井，使得壓力與原始儲層壓力逐漸趨于平衡。注入和關井階段采用壓力計記錄井底壓力隨時間的變化。通過分析數據，求取煤層的參數。由于注入階段控制排量難以達到非常穩定，難免會造成井底壓力的波動，所以壓降階段的數據分析通常最具有代表性。

測試采用井下封隔器封隔井筒與測試層，減小井筒儲集，用錄井鋼絲實現地下多次開、關井的注入/壓降測試、微破裂測試及原地應力測試。利用存儲式電子壓力計取得準確的壓力資料。

2 煤層氣注入/壓降試井施工實例與數據分析

對研究區內煤層氣參數井注入/壓降試井測試特征的曲線進行分析，根據相關參數建立模型，采用Saphir軟件對試井測試數據進行解釋分析，對一些特征鮮明的試井曲線進行相關試井分析解釋，探索煤儲層特性。

圖1 區域構造位置圖（012345km）

2.1 區域地質背景

研究區大地構造位于楊子準地臺（Ⅰ）黔北隆起（Ⅱ1）畢節北東向構造變形區（Ⅳ）黔北斷拱的西端,屬陸相沉積與海陸交互相沉積[2]的過渡帶。構造單元位于黔北煤田西部，其構造走向有北東、北西及近東西，褶曲往往被斷層破壞而不完整。區域(圖1)內含煤地層大部分保留下來，保留在可樂向斜、野馬川向斜、陰底向斜、金盆向斜等向斜構造中，野馬川勘查區地處赫章背斜與姑開背斜的野馬川向斜中。研究區所含煤層主要為二疊系上統長興組、龍潭組和宣威組上部，含煤地層分布廣泛，發育完好，屬于海相和海陸過度相沉積。赫章野馬川1005和507孔含煤地層屬于二疊系上統龍潭組，結構勘查區204、905和J2孔測試煤層為二疊系上統宣威組煤層。煤層直接頂底板多為泥巖，粉砂巖，細砂巖，細碎屑巖與煤互層，巖性致密，且巖系內無明顯間斷和剝蝕，煤層圍巖巖性致密，封蓋性好，導水性差，一般難以構成水力聯系通道。

2.2 水文地質特征

區內地表水、地下水排泄條件好。上覆地層富水帶中地下水，正常情況下與煤系水無直接水力聯系。下腹茅口組富水帶與含煤地層之間，大部分地段有玄武巖相隔，對煤系充水影響甚微。含煤地層中斷裂帶導水性一般較弱，含煤地層富水性弱~中等。區內地下水呈封閉狀態，對煤層氣有封隔作用，有利于煤層氣保存[4]。

2.3 施工過程

組織現場工作人員，收集鉆探資料，連接地面設備，丈量管柱，測試管柱下井，安裝和連接地面裝置，下放井下設備，測試管柱試壓，循環頂替泥漿，封隔器坐封，平衡壓力，微破裂測試，注入/壓降測試，原地應力測試，提取壓力計，壓力計數據回放并備份，解封封隔器，起管柱，整個測試過程結束（圖2）

圖2 注入/壓降試井測試工藝流程圖

利用常規MFE測試工具對5口煤層氣參數井12層測試煤層進行注入/壓降試井測試工作，井下工具選用加拿大進口的DDI電子壓力計。測試主要包括三個過程:微破裂實驗、注入/壓降試井和關井。在注入/壓降測試前，先進行微破裂試驗[5]，旨在確定煤層的最大注入壓力，依據微破裂實驗結果對注入/壓降設計進行修改，確定最終注入/壓降施工設計。該井針對煤層進行了微破裂實驗、注入/壓降測試和原地應力測試，設備、工具選擇合理，施工程序安排緊湊。井下工具采用華北油田公司加工的井下關井工具串測試工具，地面注入泵采用高壓小排量計量泵。施工過程中封隔器作封良好，井下開關較為靈活，井底關井效果良好，地面設備運轉基本正常，注入壓力上升幅度平穩，注人排量相對比較穩定，數據采集符合要求（表1）。

表1 測試煤層注入/壓降數據表

2.4 施工實測曲線特征

通過對關井壓降測試數據進行分析，地層中部壓力普遍低于靜液柱壓力、煤巖層壓力系數極低，從壓力系數分析研究屬低壓力系統儲層（圖3）。研究區煤層試井解釋成果數據見表2。

圖3 8煤層注入/壓降測試壓力、溫度實測歷史曲線

從圖4統計點數看出，赫章可樂向斜儲層壓力極低，壓力系數為0.36~0.73，野馬川向斜儲層壓力極低，壓力系數為0.43~0.70，均屬異常低壓力儲層。

2.5 儲層解釋曲線及儲層物性特征

表2 測試煤層基本參數

圖4 8測試煤層壓力系數范圍統計

通過對關井壓降曲線雙對數－導數曲線圖形特征 [6]（圖5）診斷分析，初期雙對數－導數曲線井筒儲集階段持續時間長，雙對數－導數曲線沿斜率為1上升，約3個對數周期，表明煤巖層物性很差；在導數曲線后期有明顯徑向流反應，導數曲線形態反應在探測范圍內儲層呈均質特征；從疊加函數曲線（或霍納曲線）圖（圖6）可看出，半對數曲線形態與雙對數－導數曲線形態一致反映為均質儲層特征煤巖特征。整個曲線形態反應煤巖層為低滲透特征。

圖5 905孔4#煤層注入/壓降試井雙對數分析圖

依據曲線診斷分析結果，試井解釋中選用具有井筒儲集效應+表皮效應+均質油藏的模型；針對煤巖層特性，儲層模型選用均質油藏理論模型，通過現代試井理論擬合分析，取得了分析成果（表4）。本次試井解釋結果說明，煤層滲透性很差，屬于低滲透性儲層，注入量很低；井筒儲集系數很小，說明采用井下關井方式工藝合理，有效降低了井筒儲集效應對測試數據分析的影響；表皮系數為小，表明井筒附近煤巖層完善程度較好。

表3 煤層原地應力測試取得破裂壓力、閉合壓力數據表

表4 試井成果數據表

圖6 905孔4#煤層注入/壓降試井半對數分析圖

圖7 507孔7#煤原地應力測試第二循環壓力實測歷史曲線

圖8 507孔7#第二時間平方根曲線：P(MPa)-dt(hr)0.5

研究區破裂壓力（表3）梯度為0.145~0.02178 MPa/m，閉合壓力梯度為0.0097~0.0168 MPa/m，屬中等偏低的破裂壓力梯度和閉合壓力梯度。

研究區煤層屬薄至中厚，滲透性差至滲透性儲層、導流能力一般，流動系數為 0.0123× 10-3μm2?m/MPa?s~0.45μm2? m/MPa?s。 表 皮 系 數 為 -0. 923~-7.90，表面井筒附近煤巖層受泥漿的影響較低程度酸化和受微破裂測試的影響有很低的壓裂。溫度梯度為 2.27~4.87℃/100m。

3 結論（The summary）

（1）含煤地層為富水性弱的龍潭組和宣威組地層，頂底板為良好的隔水層，相互間無直接的水力聯系，對注入壓降測試的影響較小。

（2）從實測壓力溫度曲線圖看出，注入段前兩小時調整期壓力上升至預設壓力，后期注入排量穩定，測試曲線滿足測試要求。

（3）使用saphir軟件，選用具有井筒儲集效應+表皮效應+均質油藏的模型分析煤儲層，煤巖層物性較差，曲線后期有明顯徑向流反應，導數曲線形態反應在探測范圍內儲層呈均質特征。

（4）從壓力、溫度實測曲線壓降段分析，研究區煤儲層壓降曲線下降至靜液柱壓力以下，儲層壓力較低，地應力中等偏低。

（5）表皮系數結果表面表面井筒附近煤巖層受泥漿的影響較低程度酸化和受微破裂測試的影響有很低的壓裂。

[1]秦勇,高第.貴州煤層氣資源潛力預測與評價 [M].徐州:中國礦業大學出版社，20012.12.4-5.

[2]熊孟輝，秦勇，易同生.貴州晚二疊世含煤地層沉積格局及其構造控制 [J].中國礦業大學學報，2006:35（6）.

[3]陳志勝.煤層氣井常用試井方法及應用 [J].陜西煤炭，2003，1.

[4]傅雪海，秦勇，韋重韜.煤層氣地質學 [M].煤層氣地質學.徐州：中國礦業大學出版社，2007:106-109.

[5]陳志勝.煤層氣井微破裂試井測試技術及應用 [J].中國礦業大學學報，2003，32 (1)：53-56

[6]劉能強，實用現代試井解釋方法 [M].北京：石油工業出版社，1996

TD82[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-90-3

岑明峰（），男，工程師，研究方向為煤層氣試井。