煤層氣注入／壓降試井分析中幾個(gè)問題的探討

1、作者簡介：岑明峰（1984- ），男，貴州貴陽人，助理工程師，中國礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院在讀工程碩士研究生，就職于貴州煤田地質(zhì)局一一三隊(duì)，從事煤層氣試井研究. TelE-mail:peakcen煤層氣注入壓降試井分析中幾個(gè)問題的探討岑明峰（貴州煤田地質(zhì)局一一三隊(duì)，貴州 貴陽 550001）摘要：本篇文章對(duì)壓降試井和油藏的壓力恢復(fù)進(jìn)行了比較和分析，推出了煤層氣注入/壓降試井的理論公式，并且探究和討論了在實(shí)際資料中的分析及應(yīng)用，以封閉型儲(chǔ)層作為例子對(duì)比分析了封閉型煤層注入壓降曲線后期資料與封閉油藏的壓降和壓恢曲線后期壓力響應(yīng)特征的異同，并對(duì)得出曲線圖進(jìn)行了探究。 關(guān)鍵詞：煤層氣

2、井；注入壓降試井；封閉儲(chǔ)層；壓力響應(yīng)特征DESIGN OF INJECTION/PRESSURE DROP COAL BED METHANE WELL TESTCEN Mingfeng（1. 113 Coal Geology Team, Coal Mine Exploration of GuiZhou Province,Guiyang ， 550001,China）1、前言近幾年廣泛應(yīng)用煤層注入/壓降試井的辦法，對(duì)煤層氣注入/壓降探查中求取煤層的儲(chǔ)層壓力和煤層滲透率，煤層氣注入/壓降試井的理論來源于油氣井的壓恢或者壓降，然而對(duì)煤層的測(cè)試區(qū)別于油氣井的測(cè)試方式，在這樣的情況下煤層氣注入/壓降試井

3、的分析探究的方法也區(qū)別于油氣井的分析探究的方法。2、注入/壓降試井理論推導(dǎo)2.1油藏試井壓力恢復(fù)公式的推導(dǎo)為了分析和對(duì)比油藏的壓力，首先推導(dǎo)油藏壓力的公式，如果油藏的儲(chǔ)層是均質(zhì)、無限大、各向同質(zhì)，然而地層中的流體不隨壓力的改變而改變，保持在一個(gè)相對(duì)恒定的狀態(tài)，井壁層面上，聚集著井壁附近無限薄的污染，在地面測(cè)試的時(shí)候關(guān)井傳到油層面上的流量為零1。根據(jù)以上的條件可以明白，在整個(gè)油藏的測(cè)試過程中無邊界干擾，處在無窮大的地層中，流體和地層又有恒定性，因此近似對(duì)數(shù)解和EI 函數(shù)都可以運(yùn)用。如 在這樣的推論中可以進(jìn)行直接運(yùn)用。表一是測(cè)試的是煤層的流量特征，是在變流量的條件下，表二是理論的恢復(fù)測(cè)試的特性，可

4、以依據(jù)疊加的辦法推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)的恢復(fù)分析的等式。 表一壓力恢復(fù)測(cè)試流量圖 表二壓力恢復(fù)測(cè)試壓力變化圖 依據(jù)表一、表二可以明白測(cè)試井是由兩個(gè)部分組成：可以得出以下結(jié)論： 井底的壓力特征用等式可以表示為 ;根據(jù)以上方程可以知道，當(dāng) 趨于無窮大同時(shí)的時(shí)候，右側(cè)等式的第二項(xiàng)等于零，同樣的辦法可以知道當(dāng)趨于無窮不成立的時(shí)候，2。 2.2煤層氣注入/壓降試井壓降公式的推導(dǎo)與表一、二的假設(shè)條件一樣，如煤層是均質(zhì)、無限大、各向同性，地質(zhì)中的流體不隨壓力的改變而改變和微可壓縮的單相液體，根據(jù)表三、四可以知道試井的壓降也是由兩個(gè)部分組成。 表三注入/壓降試流量圖 表四注入/壓降測(cè)試壓力變化圖 當(dāng) 時(shí)可以得到和對(duì)比可以

5、知道 井底的壓降壓力的特點(diǎn)可以表示成：當(dāng) 趨于無窮的時(shí)候同時(shí) ，右側(cè)等式的第二項(xiàng)等于零， 同樣的道理可得到趨于無窮不能成立的時(shí)候，推導(dǎo)出的等式在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)中有著非常重要的意義，能夠?yàn)樯a(chǎn)起到指導(dǎo)性的作用，在以往推導(dǎo)中得出實(shí)測(cè)的末點(diǎn)壓力值小于儲(chǔ)層壓力，這是錯(cuò)誤的，這樣的理論在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。3表五、表六是我國某一煤層氣的參數(shù)井注入/壓降雙對(duì)數(shù)分析圖和實(shí)測(cè)曲線圖。依據(jù)雙對(duì)數(shù)圖的顯示特點(diǎn)，相關(guān)人員取中間的水平直線段作為徑向流段，得到的結(jié)果是儲(chǔ)層的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于實(shí)測(cè)曲線的末點(diǎn)壓力，相鄰區(qū)塊滲透率的值也相差和大，對(duì)該井進(jìn)行了擬合分析，得出的結(jié)果是實(shí)測(cè)曲線的末點(diǎn)壓力高于儲(chǔ)層壓力值，滲透率的值可

6、以和周圍的井相比較，以此可以得出雙對(duì)數(shù)中的直線段并不是徑向流段，可能是使用的軟件存在一定變數(shù)或者存在問題，而導(dǎo)致偽徑向流的情況。 表五 雙對(duì)數(shù)曲線的擬合圖 表六 實(shí)測(cè)壓力曲線圖3、注入/壓降試井曲線分析油藏試的壓恢曲線和典型壓降及典型注入/壓降曲線的中期段與早期段是相同的，探究的方法也很類似，現(xiàn)在以封閉行儲(chǔ)層為例子，分析對(duì)比封閉油藏的壓降及壓恢后期與封閉型煤層壓降后期有什么不相同。3.1封閉油藏生產(chǎn)過程中的壓降測(cè)試在封閉的矩形油藏中，在穩(wěn)定產(chǎn)量生產(chǎn)的前提下，壓力下降的的過程里，壓力傳送到所有邊界的時(shí)候，儲(chǔ)層的壓力慢慢衰竭，這時(shí)流體也得不到補(bǔ)充，在這樣的情況下會(huì)出現(xiàn)擬穩(wěn)定流動(dòng)的特點(diǎn)，這時(shí)油藏中的

7、每一個(gè)壓力點(diǎn)隨著時(shí)間的變化率是相同的，非常容易的推導(dǎo)出，現(xiàn)階段的導(dǎo)數(shù)曲線和壓力曲線，斜率全都表現(xiàn)為1，4如表七 表七導(dǎo)數(shù)曲線和油藏壓降后期的響應(yīng)特點(diǎn)3.2封閉油藏的壓力恢復(fù)測(cè)試一個(gè)封閉的矩形油藏中， 經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)后，關(guān)井并且開始?jí)毫謴?fù)測(cè) 試，當(dāng)壓力波觸到一條邊界時(shí)就會(huì)上升一個(gè)階梯，在這樣的條件下，再次觸到一 條邊界就會(huì)再次上升一個(gè)階梯， 持續(xù)的觸到邊界就會(huì)使曲線持續(xù)的上升，在測(cè)試 時(shí)間足夠長的情況下， 壓力波觸碰完所有的邊界后，壓力波會(huì)逐漸的慢慢變得平 衡， 不在發(fā)生太大的變化， 在這個(gè)時(shí)候油藏中的每一個(gè)壓力都會(huì)保持在一個(gè)常數(shù) 上，不在隨著時(shí)間的改變而發(fā)生變化，從而達(dá)到相對(duì)的穩(wěn)定。此時(shí)

8、 。 能夠推導(dǎo)出壓力曲線為一條水平的直線， 這時(shí)壓力的變化率的導(dǎo)數(shù)曲線突然間變 為了零，如表八所示 表八 封閉煤儲(chǔ)層注入/壓降后期壓力導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)特點(diǎn) 雖然后期的資料是穩(wěn)定流的特點(diǎn)， 但是這時(shí)候的平衡是因?yàn)閮?chǔ)層能量沒有得 到及時(shí)的補(bǔ)充而造成的恢復(fù)平衡，這時(shí)的原始儲(chǔ)層壓力高于井底壓力。5 3.3 封閉煤儲(chǔ)層的注入/壓降測(cè)試 一個(gè)封閉的儲(chǔ)層中， 注入測(cè)試后期的資料后，與封閉油藏中的恢復(fù)壓力測(cè)試 非常類似，表現(xiàn)出的現(xiàn)象也很類似，不同的地方在于這時(shí)達(dá)到的平衡，導(dǎo)數(shù)曲線 迅速變?yōu)榱愕脑蚴怯捎谶吔绱嬖?，此時(shí)的壓力沒有辦法向外傳輸出去，這時(shí)原 始儲(chǔ)層的壓力低于井底壓力6。 在以往的許多學(xué)術(shù)文章中對(duì)煤層注入/

9、壓降的闡釋中，認(rèn)為當(dāng)出現(xiàn)導(dǎo)數(shù)曲線 斜率靠近 1 的時(shí)候，往往解釋為是封閉儲(chǔ)層的特點(diǎn)，這樣的解釋是錯(cuò)誤的。出現(xiàn) 這樣的現(xiàn)象原因是在井口關(guān)井的時(shí)候壓力的曲線值經(jīng)過平衡點(diǎn)的壓力時(shí)， 根據(jù)超 低滲儲(chǔ)層或在變井儲(chǔ)效應(yīng)中， 如表九所示，又因?yàn)榇鎯?chǔ)在啟動(dòng)壓力里的流體流動(dòng) 不能夠滿足達(dá)西滲流而形成，如表十所示 表九變井儲(chǔ)效應(yīng)造成曲線的持續(xù)上翹 表十非達(dá)西流造成曲線的持續(xù)上翹 結(jié)論： 1、通過對(duì)煤層氣注入壓降試井分析中幾個(gè)問題的探討，推導(dǎo)出了井底壓 力的公式是： 并且還推導(dǎo)出了，當(dāng) 趨于無窮大的時(shí) 候 當(dāng) 趨于無窮大不成立的時(shí)候， ，這個(gè)公式在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)中有 非常重要的意義， 能夠?qū)γ簩託庾⑷?壓降起到指導(dǎo)性作

10、用， 因此對(duì)煤層氣注入 壓降試井分析中幾個(gè)問題的探討非常的重要，能夠加快我國煤層方面的發(fā)展， 為煤層的發(fā)展提供理論依據(jù)和創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件 7 。在過去推導(dǎo)出的試井資料 中，有出現(xiàn)一些了錯(cuò)誤，認(rèn)為實(shí)測(cè)的末點(diǎn)壓力值小于儲(chǔ)層壓力，這樣的理論是不 正確的，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，這是不可能出現(xiàn)的，這樣的資料不但不能幫助 人們對(duì)煤層的研究，還誤導(dǎo)了學(xué)者們的探究。 2、 封閉儲(chǔ)層的測(cè)試中， 封閉油藏中的壓力恢復(fù)測(cè)試和煤層注入壓降測(cè)試 的后期非常的類似，但也存在不同點(diǎn)，在測(cè)試的后期導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)的持續(xù)上翹， 最終造成斜率為1的原因不同， 煤層氣注入/壓降測(cè)試中是因?yàn)榫陉P(guān)井時(shí)壓降的 曲線值經(jīng)過井口的平衡點(diǎn)壓力的時(shí)候，由超低滲透層或者在變井儲(chǔ)效應(yīng)中，依據(jù) 存在里面的啟動(dòng)壓力， 不滿足流體流動(dòng)的達(dá)西滲流而行成的，然而完全不同于油 藏的壓降測(cè)試。 參考文獻(xiàn)： 1 劉能強(qiáng)，實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法M北京：石油工業(yè)出版社，2002，58 2 劉日武， 張大為等 線性組合邊界中煤層氣井的不穩(wěn)定壓力數(shù)值分析J 天 然氣工業(yè)，2005，25(8：9093 3 韓永新， 莊惠農(nóng) 煤層氣井注入壓降試井測(cè)評(píng)分析J 油氣井測(cè)試， 2009， 8(1：5056 4孫萬祿等中國煤層氣盆地M北京：地質(zhì)出版社，200524(5：1720 5孫斌 鄂爾多斯盆地大寧一吉縣地區(qū)煤層氣分布特征J 天然氣工業(yè)， 2004， 2