煤層氣試井現(xiàn)場測試異常情況及處理

云愛民

(重慶一三六測試中心,重慶 400037)

煤層氣是指在成煤的過程中腐殖型有機物通過生物化學(xué)熱解作用產(chǎn)生的，一部分逸散，一部分以吸附、溶解或游離狀態(tài)賦存于煤層及局部石灰?guī)r裂隙、溶洞的自儲式天然氣體，其主要成分是甲烷，也稱瓦斯。

在煤礦進行開采過程中，瓦斯也隨之以不同形式從煤層中大量涌出，它能降低空氣中氧的含量，引起人員窒息；遇到高溫火焰能夠燃燒和爆炸，發(fā)生瓦斯爆炸或煤與瓦斯突出事故。另外，煤層氣熱值很高，燃燒后很潔凈；也可以進一步轉(zhuǎn)化成甲醚等高附加值的化工產(chǎn)品，是寶貴的能源，開發(fā)利用具有一舉多得的功效。目前世界各許多國家已大規(guī)模地開采利用煤層氣，我國也相繼出臺了各種政策，引導(dǎo)和鼓勵煤層氣資源的開發(fā)利用。

煤層氣試井是煤層氣田勘探開發(fā)過程中，認識儲層特性并確定儲層參數(shù)的不可缺少的重要手段。通過試井測試，可以獲得包括滲透率、儲存壓力、破裂壓力和閉合壓力在內(nèi)的各種煤層的特征參數(shù)描述。測試成果可以提供分析煤層氣井之間的聯(lián)通情況，進行煤層措施效果的評價，確定煤層分布的非均質(zhì)性、區(qū)域壓降效果、以及不同開發(fā)階段煤層的流體分布狀況等，為煤層氣氣藏數(shù)值模擬、開發(fā)方案編制和調(diào)整提供第一手重要數(shù)據(jù)。結(jié)合其它資料，可以估算測試層和測試井的許多特性參數(shù)，包括完井效率、井底污染、增產(chǎn)措施的效果、地層參數(shù)、地層壓力、邊界情況、井間連通情況等。

在現(xiàn)場測試過程中，由于設(shè)備、鉆孔等原因，可能會出現(xiàn)很多異常情況，下面就測試過程中遇到的幾個典型案例進行分析。

1 注入量大鉆孔環(huán)空返液

正常測試時，壓力加至0.5MPa，觀察到注入量較大，幾分鐘后，鉆孔環(huán)空返液。當時分析可能是油管或封隔器發(fā)生滲漏，封隔器坐封力不夠造成的。請示現(xiàn)場監(jiān)理后，決定重新對油管和封隔器進行試壓，以檢查其密封性。提出壓力計，下入關(guān)井試壓工具后開始試壓，壓力10MPa，觀察20min，壓力不降，說明油管和封隔器不滲漏。壓力計重新下井注入，環(huán)空依然返液。決定解封封隔器，上提油管。

封隔器提出地面后，拆開檢查未發(fā)現(xiàn)明顯損傷，組裝后地面試壓正常，確認非測試工具原因。通過巖心觀測，發(fā)現(xiàn)煤層頂板巖石裂隙垂直發(fā)育，導(dǎo)致封隔器上下貫通，環(huán)空返液是由鉆孔本身的地質(zhì)因素造成的。通過與甲方、現(xiàn)場監(jiān)理的溝通，認為本煤層的測試已不能獲取有效的煤儲層參數(shù)，故取消此煤層的現(xiàn)場試井作業(yè)。

2 測試數(shù)據(jù)異常

設(shè)備下到預(yù)定位置后，按規(guī)范設(shè)計要求完成了現(xiàn)場測試，但回放數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常；封隔器膠筒、芯軸、凡爾、密封圈等均有不同程度的損壞。

通過對測井資料、現(xiàn)場巖心仔細分析，發(fā)現(xiàn)煤層頂板坐封有一小段位置，由于鉆探原因，造成相對于其他井段井壁不規(guī)則、井斜，導(dǎo)致封隔器未完全實現(xiàn)坐封，在恢復(fù)階段孔內(nèi)井液壓力部分疊加，曲線異常。

明確故障原因后，試井隊換封隔器重新選擇位置坐封，測試效果良好，取得的壓力數(shù)據(jù)完整可靠。

3 加壓管柱上移

為了保證測試的準確性，減小測試誤差，盡量靠近煤層，封隔器在頂板的泥巖位置坐封。正常注入時發(fā)現(xiàn)管柱上移，坐封壓力加大后依然如此。上提油管對井下工具串進行檢查并試壓后，排除了井下工具串的問題。

通過查看巖心，發(fā)現(xiàn)坐封段的泥巖非常完整；測井資料顯示井徑十分規(guī)則。再加上泥漿形成的泥皮起到潤滑作用，封隔器坐封力相對較小。一旦加大注入壓力，封隔器就象活塞一樣向上移動，無法實現(xiàn)坐封。

經(jīng)請示，甲方同意在煤層頂板砂巖段坐封，坐封位置雖距煤層稍遠，但煤層頂、底板巖層均為不滲透地層，對測試結(jié)果基本無影響。再次測試未發(fā)現(xiàn)異常情況，證實判斷正確。

4 原地應(yīng)力測試壓力異常

在進行原地應(yīng)力測試時，發(fā)現(xiàn)進水量非常大，卻遠低于注入時的壓力。為了找出原因，下放關(guān)井工具重新坐封試壓觀察，發(fā)現(xiàn)壓力穩(wěn)定不變，確認封隔器膠筒完好；隨后大排量往管柱注入，井筒并未返液，證明封隔器坐封良好，排除了工具損壞的情況。

觀察煤層頂板均為破碎的粗砂巖，煤屑充填且松散。由于注入時壓力較低，在泥槳的封閉下，進水量較小；原地應(yīng)力測試前開井瞬間，上下壓差將長時間浸泡的泥槳沖開，失去泥皮保護的含有微裂隙的地層形成導(dǎo)水通道，致使進水量增大，壓力上不去。

甲方了解情況后，要求繼續(xù)按規(guī)范要求完成原地應(yīng)力測試工序。最終測試結(jié)束解封，上提力高達400kN，證明封隔器密封性能非常好。

5 設(shè)備下井遇阻

試井設(shè)備組裝、連接好后正常下井，離目的層位約50多米遇阻下不到底。提出設(shè)備重新下鉆掃孔到底，開泵循環(huán)，井口泥漿帶出大量大小不一的煤屑，證實是煤層垮塌導(dǎo)致起下鉆遇卡、遇阻。

煤層垮塌原因分析：現(xiàn)場巖心破碎、鉆機所用泥漿性能不適應(yīng)保護井壁需要；施工工具方鉆桿有彎曲，在深井鉆進中外甩力大，擴大了井徑，已嚴重超過封隔器坐封范圍。

這種情況下，繼續(xù)測試風(fēng)險極大，只能根據(jù)測井結(jié)果確定是否可以進行最低限度的煤層測試，否則換孔作業(yè)。

6 結(jié)語

在現(xiàn)場測試中，對于可能出現(xiàn)的各種意想不到的問題，如果處理不當，輕則測試失敗，重則設(shè)備損壞，甚至發(fā)生工程事故。所以準確的判斷和及時的處理顯得非常重要。通過不斷的分析總結(jié)，積累經(jīng)驗，找到相應(yīng)的解決措施，能最大限度地減少測試風(fēng)險。