煤層氣勘探方法與技術(shù)課件

煤層氣勘探方法與技術(shù)2009年4月內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)煤層氣在煤礦生產(chǎn)中稱為瓦斯,它是煤層在煤化過程中生成并儲(chǔ)集于煤系地層中的非常規(guī)天然氣。因此，在國(guó)外油氣行業(yè)中，煤層氣也被稱為“煤層中的非常規(guī)天然氣”煤層氣的主要成份是甲烷（CH4），以吸附狀態(tài)為主賦存于煤層中。其儲(chǔ)集機(jī)理和生產(chǎn)特征有別于常規(guī)天然氣煤層氣的概念煤層氣與常規(guī)天然氣對(duì)比

煤層氣＊甲烷含量>95%＊埋藏淺，300—1200m＊滲透率低，井距小＊單井產(chǎn)量低（幾千m3/d)＊生產(chǎn)年限長(zhǎng)（20-30年）＊必須壓裂，提高單井產(chǎn)量＊產(chǎn)出方式：吸附氣，排水-降壓-解吸

天然氣＊甲烷和重?zé)N等烴類氣體＊埋藏深，>1500m＊滲透率高，井距大＊單井產(chǎn)量高(~幾十萬m3/d)＊生產(chǎn)年限短（8－10年）＊儲(chǔ)層壓力大，自噴＊生產(chǎn)方式：游離氣，在儲(chǔ)層壓力作用下直接流向井筒

煤層氣井排采井場(chǎng)煤層氣與常規(guī)天然氣對(duì)比＊天然氣井初始產(chǎn)量高，但衰減快＊煤層氣單井產(chǎn)量不如常規(guī)天然氣高，但氣井服務(wù)年限長(zhǎng)中國(guó)煤層氣資源分布及特點(diǎn)我國(guó)煤層氣資源十分豐富，與陸上常規(guī)天然氣資源量相當(dāng)（56萬億m3）埋深2000m以淺的煤層氣資源量達(dá)36.81萬億m3，可采資源量約為10萬億m3沁水盆地和鄂爾多斯盆地是煤層氣資源量最大的兩大盆地，均超過10萬億m3，為規(guī)模開發(fā)提供了資源條件埋深1500m以淺的煤層氣資源占總量的60%，有利于煤層氣的勘探和開發(fā)煤礦瓦斯一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患，近年來，煤礦重特大瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失我國(guó)每年因瓦斯爆炸死亡約2000人，2004年10月-2005年3月，四起特大瓦斯爆炸事故死亡礦工594人先采氣后采煤可以大大降低煤層中的瓦斯含量，有效減少重特大瓦斯爆炸事故，提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用的若干意見》（國(guó)辦發(fā)〔2006〕47號(hào)）中明確規(guī)定：“煤層中噸煤瓦斯含量必須降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以下，方可實(shí)施煤炭開采”有利于煤礦的安全生產(chǎn)煤層氣的主要成分甲烷是“溫室氣體”，其溫室效應(yīng)是CO2的21倍采煤之前先開采利用煤層氣，可以有效避免煤炭生產(chǎn)過程中的甲烷排放，變廢為寶，避免資源浪費(fèi)國(guó)辦發(fā)〔2006〕47號(hào)文中明確規(guī)定：“限制企業(yè)直接向大氣中排放煤層氣”2007年5月30日由國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》中明確將煤層氣的開發(fā)利用作為防止環(huán)境污染的重要手段，應(yīng)最大限度地減少煤炭生產(chǎn)過程中的能源浪費(fèi)和甲烷排放通過發(fā)展煤層氣產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)2010年可減少甲烷溫室氣體排放約2億噸二氧化碳當(dāng)量有效減排甲烷溫室氣體，變廢為寶國(guó)家十分重視煤層氣的開發(fā)利用溫家寶總理明確提出：“開發(fā)和利用煤層氣既可治理瓦斯，又可利用能源，一舉兩得，應(yīng)該加大科研、勘探、開發(fā)的力度。請(qǐng)發(fā)改委研究、制定規(guī)劃和措施。”為煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了新的方向和機(jī)遇：既要開發(fā)新能源，又要兼顧瓦斯治理內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)煤層氣勘探的方法野外地質(zhì)勘測(cè)：野外踏勘、露頭采樣、地質(zhì)剖面建立地震勘探：利用不同巖石地層對(duì)人工地震波反射特征的不同，識(shí)別地層界面、構(gòu)造和巖性的地球物理勘探方法，包括野外地震數(shù)據(jù)采集、資料處理與解釋、地層剖面和構(gòu)造剖面建立鉆井：利用機(jī)械方式鉆開地層，形成煤層氣產(chǎn)出的井筒通道，鉆井可以直接獲得地層和地層中流體的特征參數(shù)測(cè)井：利用不同巖石和不同流體的地球物理特性的差異（聲學(xué)、電學(xué)、放射性等）識(shí)別地層巖性和地層中流體特征的地球物理勘探方法，聲波測(cè)井、電法測(cè)井、放射性測(cè)井等測(cè)試：試井和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試等。試井用于獲取地層壓力、滲透率等參數(shù)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試用于獲取煤巖特征參數(shù)、煤巖工業(yè)成分?jǐn)?shù)據(jù)、含氣量數(shù)據(jù)和力學(xué)特征參數(shù)區(qū)域勘探與選區(qū)評(píng)價(jià)有利區(qū)塊確定開發(fā)區(qū)內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)地震勘探的實(shí)施過程野外數(shù)據(jù)采集：布置地震測(cè)線和野外儀器，激發(fā)地震波，獲得野外地震數(shù)據(jù)的磁帶和野外地震監(jiān)測(cè)記錄地震資料處理：利用計(jì)算機(jī)和專用軟件數(shù)據(jù)處理程序?qū)σ巴獠杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行資料處理，獲得用于地質(zhì)解釋的地震時(shí)間剖面地震資料解釋：運(yùn)用地震波傳播的理論和煤田地質(zhì)學(xué)的原理，綜合地質(zhì)、鉆探和其他資料，對(duì)地震時(shí)間剖面進(jìn)行研究分析，對(duì)各反射層相當(dāng)?shù)牡貙幼龀稣_的判斷，對(duì)目的層地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行解釋，繪制各種地震解釋圖件煤層地震反射波特征振幅特征:在縱向地層結(jié)構(gòu)中，由于主要可采煤層波阻抗大大低于圍巖，因此，煤層反射波振幅特征表現(xiàn)為強(qiáng)振幅亮點(diǎn)。當(dāng)煤層厚度小于1/4波長(zhǎng)時(shí)，煤層厚振幅強(qiáng)，煤層薄振幅相對(duì)較弱或反射波消失波形特征:在波形剖面中，煤層反射波通常以雙相位出現(xiàn)，波形穩(wěn)定，易識(shí)別，易對(duì)比。在時(shí)間剖面上，煤層反射波呈波狀起伏，且與相鄰波組呈不平行關(guān)系構(gòu)型特征:由于煤層沉積于地形凹陷部位，因此，煤層反射同相軸呈現(xiàn)明顯的向斜構(gòu)型，并在向斜邊緣消失頻率特征:一般的厚煤層視頻率低、復(fù)合波出現(xiàn)，薄煤層頻率高波阻抗特征:煤層的波阻抗與圍巖波阻抗相差很大，它們之間所形成的界面反射系數(shù)達(dá)0.2～0.5，是一個(gè)良好的反射界面。在相對(duì)波阻抗剖面上，煤層表現(xiàn)為低波阻抗條帶。煤層厚度變化的時(shí)間剖面圖地震技術(shù)在煤層氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用前景利用地震屬性提取技術(shù)和反演技術(shù)，進(jìn)行煤儲(chǔ)層描述和預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)煤儲(chǔ)層的空間展布及物性變化應(yīng)用高精度三維地震資料，建立靶區(qū)高精度構(gòu)造模型，優(yōu)化定向斜井、水平井井身軌跡設(shè)計(jì)，大大提高鉆井和開發(fā)的成功率應(yīng)用井間地震技術(shù),分析井間儲(chǔ)層及微裂縫分布利用AVO技術(shù)檢測(cè)煤層氣富集和裂縫分布規(guī)律：AVO技術(shù)是根據(jù)地震反射波振幅隨炮檢距變化而變化的規(guī)律，在疊前道集記錄上獲得諸如反射系數(shù)、振幅、頻率等多種有用的信息，并對(duì)這些信息加以分析，對(duì)油氣層進(jìn)行直接檢測(cè)的技術(shù)利用地震資料中的地震波波組特征（地震相）解釋地震相所反映的沉積環(huán)境，為制定煤層氣田開發(fā)方案提供依據(jù)應(yīng)用三維地震資料和聯(lián)井剖面，實(shí)現(xiàn)層序地層的等時(shí)對(duì)比，建立微構(gòu)造模型，合理劃分煤層氣田的開發(fā)單元，優(yōu)化開發(fā)方案，使煤層氣的開發(fā)與調(diào)整更有針對(duì)性煤層氣地震勘探階段及要求地震普查：了解區(qū)域構(gòu)造特征、建立與劃分地震地層層序、提供參數(shù)井井位和預(yù)探井井位地震詳查：查明主要煤系層段的分布與埋藏深度、厚度變化，查明主要斷裂系統(tǒng)的展布，指出進(jìn)行煤層氣勘探的有利區(qū)塊，提供評(píng)價(jià)井井位方案地震精查：進(jìn)一步查明主要煤系地層、斷裂系統(tǒng)的空間分布，對(duì)主要煤系層段的物性進(jìn)行研究與探討，提供開發(fā)井和開發(fā)井組方案煤層氣地震測(cè)線部署原則

根據(jù)地質(zhì)任務(wù)，對(duì)全區(qū)進(jìn)行整體規(guī)化，統(tǒng)一部署，分期實(shí)施測(cè)線布置任務(wù)明確，針對(duì)性強(qiáng)，長(zhǎng)度夠，能控制所要研究的地質(zhì)對(duì)象地震普查、詳查測(cè)線必須形成閉合網(wǎng)主測(cè)線方向原則上要垂直構(gòu)造走向，為了特殊地質(zhì)目的，也可布置少量其它方向測(cè)線地震測(cè)線按直線施工，要精心選線，無法按直線施工時(shí)，可采取彎線施工地震測(cè)線要通過主要探井相鄰工區(qū)和不同年度的地震測(cè)線要滿覆蓋相互聯(lián)接煤層氣地震測(cè)網(wǎng)密度要求地震普查：主測(cè)線距8㎞，連絡(luò)測(cè)線距不大于16㎞地震詳查：主測(cè)線距2㎞，連絡(luò)測(cè)線距不大于4㎞地震精查：三維地震內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)煤層氣鉆井技術(shù)

直井按其目的一般分為參數(shù)井、參數(shù)+生產(chǎn)試驗(yàn)井、生產(chǎn)井。直井以其工藝簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用水平井按其工藝一般分為水平井、多分支水平井、U型井（末端對(duì)接井）、短半徑水平井等。水平井以其單井產(chǎn)量高、資金回收快等特點(diǎn)，也越來越受到關(guān)注多分支水平井與直井特點(diǎn)對(duì)比1)技術(shù)成熟，對(duì)施工設(shè)備的要求較低；2)地質(zhì)條件的適用性較強(qiáng)；3)鉆井過程中，井壁穩(wěn)定性較好，且能夠完成較為詳實(shí)的錄井工作；4)不足是鉆速較慢，對(duì)儲(chǔ)層傷害較大，單井建井周期長(zhǎng)。常規(guī)直井鉆井的工程特點(diǎn)

應(yīng)滿足鉆井、完井和生產(chǎn)的需要以及獲取參數(shù)的需要；應(yīng)充分考慮到出現(xiàn)漏、涌、塌、卡等復(fù)雜情況的處理作業(yè)需要（一般應(yīng)留有余地）；能保障鉆井工程安全、優(yōu)質(zhì)、快速、低成本施工。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則直井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖煤層氣常規(guī)直井井身結(jié)構(gòu)表

單位:mm20m煤Φ244.5mm表套Φ311.1mm鉆頭Φ139.7mmΦ215.9mm上返200m30m煤層氣直井井身結(jié)構(gòu)示意圖30m井身質(zhì)量：井身、井斜、井底位移等；鉆井液質(zhì)量：密度、失水、固相含量等；固井質(zhì)量：水泥漿比重，水泥返高，膠結(jié)程度等；錄井質(zhì)量：巖屑錄井，泥漿錄井，氣測(cè)錄井等；常規(guī)直井鉆井的工程質(zhì)量控制

井身質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

煤層氣井鉆井液匹配參數(shù)煤層氣井繩索取芯施工工程參數(shù)煤層氣直井生產(chǎn)套管試壓標(biāo)準(zhǔn)固井水泥膠結(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1、開鉆前驗(yàn)收煤層氣井鉆井工程的鉆前驗(yàn)收內(nèi)容包括井場(chǎng)布置、設(shè)備安裝、鉆井工程準(zhǔn)備、HSE等2、二開驗(yàn)收二開驗(yàn)收項(xiàng)目按二開要求進(jìn)行驗(yàn)收，不符合要求的要限期整改，經(jīng)整改后達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)才能二開鉆進(jìn)。3、鉆井完井交接驗(yàn)收鉆井完井后，7天內(nèi)由施工單位向中聯(lián)公司項(xiàng)目經(jīng)理部發(fā)出待交井申請(qǐng)書，由項(xiàng)目經(jīng)理部組織交接的雙方人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交接驗(yàn)收。交接內(nèi)容：井身質(zhì)量、取芯質(zhì)量、固井質(zhì)量、完井質(zhì)量、井場(chǎng)環(huán)保和鉆井工程地質(zhì)資料驗(yàn)收，并按中聯(lián)公司鉆井完井交接驗(yàn)收書項(xiàng)目進(jìn)行填寫交接驗(yàn)收。4、鉆井完井最終驗(yàn)收煤層氣鉆井驗(yàn)收程序空氣沖擊鉆井的工藝及特點(diǎn)

—以引進(jìn)美國(guó)雪姆公司T685為例1）空氣潛孔錘鉆進(jìn)效率高2）對(duì)儲(chǔ)層傷害較小3）對(duì)環(huán)境污染小4）設(shè)備自動(dòng)化程度高，易于搬遷，適合丘陵地區(qū)施工5）自動(dòng)化程度的提高，大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度車載頂驅(qū)空氣鉆機(jī)：T685空氣沖擊鉆系統(tǒng)配置

——以山西沁南地區(qū)為例T685WS頂驅(qū)車載鉆機(jī)主要設(shè)備空氣潛孔錘鉆頭1水平井的鉆井特點(diǎn)1)多分支水平井實(shí)現(xiàn)割理和裂隙更有效連通，使氣、水快速產(chǎn)出；2)多分支水平井避免了固井、壓裂對(duì)煤儲(chǔ)層的傷害；3)多分支水平井控制范圍大，降低了地面集輸工程的成本；4)多分支水平井減少了地表植被破壞，更加有利于環(huán)境保護(hù);但多分支水平井鉆井工藝技術(shù)復(fù)雜，鉆井成本高；適用范圍窄，要求目標(biāo)煤層穩(wěn)定，煤體結(jié)構(gòu)完整、煤巖強(qiáng)度較高。煤層氣水平井鉆井技術(shù)主水平井眼6～8分支水平井眼4口抽排直井1口主井眼常規(guī)直井4×4開發(fā)井網(wǎng)多分支水平井與直井對(duì)比2多分支水平井的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的程度，并非所有的地區(qū)所有的煤層都適合鉆多分支水平井，因此在施工前必須對(duì)目標(biāo)煤層進(jìn)行深入的研究；2)連通技術(shù)，連通一般此依靠旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定位系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)；3)井眼軌跡控制，利用LWD或MWD、EMWD等監(jiān)測(cè)井眼軌跡方位、井斜、工具面來實(shí)現(xiàn)井眼軌跡控制；4)井眼穩(wěn)定性控制。一是要優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二是合理控制鉆井液體系；三是鉆進(jìn)過程中，采取相對(duì)穩(wěn)定的井眼工程技術(shù)措施。煤層氣水平井鉆井技術(shù)3多分支水平井煤層的保護(hù)措施

1)鉆井液性能控制；2)完成井眼進(jìn)尺后，采取替漿洗井措施；3)采用平衡鉆井或欠平衡鉆井技術(shù)。煤層氣水平井鉆井技術(shù)4實(shí)例分析以晉城為例，根據(jù)地質(zhì)條件和煤層特性提出兩種井身結(jié)構(gòu)：方案一，在距水平井井口200m且與主水平井眼在同一剖面上設(shè)計(jì)1口垂直井，與主水平井眼在煤層內(nèi)貫通，保持井眼打開，用于排水采氣方案二，主水平井下泵直接抽排水采氣，分支井同方案一洞穴溝通兩井45°45°100m煤層主水平井眼分支水平井眼口袋直井排采方案一水平分枝井眼水平主井眼煤層方案二煤層氣水平井鉆井技術(shù)多分支水平井示意圖：生產(chǎn)井工程井多分支水平井工程井井身結(jié)構(gòu)和套管程序井眼軌跡三維投影圖DS01井眼軌跡三維投影圖DS01多分支水平井現(xiàn)場(chǎng)潘莊國(guó)際合作項(xiàng)目實(shí)施的6口多分支水平井軌跡多分支水平井—雙井連通U型井多分支水平井主要設(shè)計(jì)原則主水平井眼一般采用中（小）曲率半徑和“直—增—增—穩(wěn)（水平）”的連增復(fù)合型剖面，井眼軌跡圓滑、摩阻和扭矩小，造斜點(diǎn)選在煤層頂部砂巖或泥巖層內(nèi)；分支井眼采用中曲率半徑“增—穩(wěn)”剖面，與主水平井眼呈45°夾角。裸眼井標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井（4） 雙側(cè)向（DLL）、自然電位（SP）、自然伽馬（GR）、雙井徑（CAL）。綜合測(cè)井（9）雙測(cè)向（DLL）、微球形聚焦（MSFL）、自然伽馬（GR）、自然電位（SP）、雙井徑（CAL1）（CAL2）、補(bǔ)償密度（DEN）、補(bǔ)償中子（CNL）、補(bǔ)償聲波（AC）、井溫（TEMP）套管井全井進(jìn)行聲幅、自然伽馬、套管接箍測(cè)井、聲波變密度測(cè)井煤層氣測(cè)井技術(shù)

采樣間距及回放要求：煤系地層采樣間隔一般不大于0.05m，非煤系地層采樣間隔一般不大于0.10m；主要煤層及其上下各20m井段，回放1:50深度比例尺放大曲線，以精細(xì)研究煤層結(jié)構(gòu)為適應(yīng)地質(zhì)研究或生產(chǎn)需要，可選測(cè)下列測(cè)井項(xiàng)目：地層傾角測(cè)井、陣列聲波（或長(zhǎng)源距聲波）、核磁共振測(cè)井、微電阻率掃描、聲波掃描成像、擬穩(wěn)態(tài)井溫測(cè)井等。煤層氣測(cè)井技術(shù)要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井速度、深度比例尺、測(cè)量值單位表單條測(cè)井曲線質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)全井測(cè)井曲線質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)標(biāo)煤層氣測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)提交的資料單條（或單個(gè)組合下井儀）井場(chǎng)監(jiān)視測(cè)井曲線圖一套（1：200），供檢查質(zhì)量用綜合測(cè)井曲線現(xiàn)場(chǎng)合成圖一張（1：200），供現(xiàn)場(chǎng)解釋用記錄全套測(cè)井曲線的磁性介質(zhì)（軟盤或光盤）現(xiàn)場(chǎng)綜合報(bào)告井斜測(cè)量記錄表1、前言2、測(cè)井施工概況3、測(cè)井解釋模型及處理參數(shù)的選擇4、測(cè)井資料綜合解釋5、井身及固井質(zhì)量評(píng)價(jià)6、結(jié)論與建議測(cè)井解釋報(bào)告編制提綱內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)定方法1煤巖基質(zhì)特性測(cè)定2天然裂隙系統(tǒng)特性測(cè)定

煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)定方法煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測(cè)定1儲(chǔ)集能力測(cè)定

一般采用蘭格繆爾等溫吸附線測(cè)定，其方程式：V=VLP/PL+PV—吸附量；P—壓力；VL—蘭氏體積；PL—蘭氏壓力等溫吸附線的應(yīng)用以下四個(gè)方面:1)評(píng)價(jià)煤層的最大吸附能力；2）預(yù)測(cè)生產(chǎn)過程中煤層氣的臨界解吸壓力；3）預(yù)測(cè)生產(chǎn)過程中壓力降低時(shí)煤層氣產(chǎn)出量和產(chǎn)出速率（吸附時(shí)間）；4）確定儲(chǔ)層初始含氣飽和度。煤層等溫吸附曲線2煤層氣含量測(cè)定

直接法——直接測(cè)量從試驗(yàn)煤樣中釋放出的氣體；間接法——利用實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的等溫吸附等參數(shù)計(jì)算獲得。直接法測(cè)定煤層氣含量，包括三個(gè)部分：損失量、實(shí)測(cè)解吸量、殘余量。Q=32.0368（VLL+Vm+Vrd）/mQ—含氣量；VLL—損失量；Vm—解吸量；Vrd—?dú)堄嗔浚籱—煤樣重量換算成干燥無灰基:Qdaf=32.0368（VLL+Vm+Vrd）/mad(1-Aad-Mad)煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測(cè)定煤層生氣量與含氣量煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測(cè)定3滲透率測(cè)定控制煤層氣產(chǎn)量的最重要的儲(chǔ)層特征之一，通過試井估算ka、p、s等未知參數(shù)。試井?dāng)?shù)據(jù)是精確估算原地裂隙系統(tǒng)滲透率的唯一方法。應(yīng)用于煤巖雙孔隙度儲(chǔ)層模型的方程如下：qsi—流體的地表產(chǎn)量STB/d；Ka—絕對(duì)滲透率md；Kri—想對(duì)滲透率；H—儲(chǔ)層厚度ft；p—探測(cè)區(qū)平均壓力psi；pwf—井底壓力psi；Bi—地層體積系數(shù)；re—外邊界排水半徑ft；rw—井筒半徑ft煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測(cè)定4煤層氣井常用試井方法1）鉆桿測(cè)試（DST）2）段塞測(cè)試法3）注入/壓降測(cè)試法4）水箱測(cè)試法5）多井干擾測(cè)試法煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測(cè)定試井是一種以滲流力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以各種測(cè)試儀表為手段，通過對(duì)油氣井或水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的測(cè)試來研究油、氣、水層和測(cè)試井的各種物理參數(shù)、生產(chǎn)能力，以及油、氣、水層之間的連通關(guān)系的方法。

試井可以提供包括滲透率和儲(chǔ)層壓力在內(nèi)的、用于評(píng)價(jià)煤層甲烷氣井生產(chǎn)潛能、采收率和經(jīng)濟(jì)可行性的重要資料，并可進(jìn)行水力壓裂井裂縫長(zhǎng)度和裂縫導(dǎo)流能力的估算。

試井過程包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和試井解釋兩個(gè)階段煤層氣試井技術(shù)注入壓降試井是以恒定排量將水注入儲(chǔ)層，在井筒周圍形成水飽和狀態(tài)后關(guān)井。注入和關(guān)井階段都用井下壓力計(jì)記錄井底壓力，根據(jù)注水排量和壓力數(shù)據(jù)可以求得滲透率、儲(chǔ)層壓力等參數(shù)。

進(jìn)行注入/壓降試井最關(guān)健的考慮因素是地層破裂壓力。如果在注入階段超過了破裂壓力，則計(jì)算出的滲透率偏高。

注入/壓降試井方法

①流體的注入提高了地層壓力，保證了在測(cè)試過程中為單相流；它適用于負(fù)壓、正常壓力和超壓等各種情況的煤層氣井。

②不需要井下機(jī)械泵送設(shè)備，簡(jiǎn)化了操作步驟，降低了成本。

③可以用標(biāo)準(zhǔn)試井分析方法來分析，結(jié)果比較可靠。

④探測(cè)半徑較大；時(shí)間相對(duì)較短。

注入/壓降試井的主要優(yōu)點(diǎn)第一，地層傷害。其一，由于注入的流體可能與地層的化學(xué)環(huán)境不相容，發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生傷害。其二，有可能注入了會(huì)堵塞產(chǎn)層的微粒，產(chǎn)生傷害。因此，把取自被測(cè)試層位的地層水回注到測(cè)試井中是很理想的。至少應(yīng)當(dāng)采用與地層和氣藏流體相容的淡水。

第二，壓開地層。由于注入過程中排量控制不好，使井底壓力超過了測(cè)試層的破裂壓力就可能會(huì)壓開地層，產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會(huì)產(chǎn)生認(rèn)為是自然滲透率或井筒傷害的假象，使測(cè)試不可靠。因此，在注入壓降過程中一定要保證井底壓力低于地層破裂壓力。注入壓降方法主要缺點(diǎn)在試井過程中，我們提供一個(gè)脈沖輸入（即流量的變化），然后監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層的響應(yīng)（即壓力的變化）。儲(chǔ)層的響應(yīng)由如下這些參數(shù)進(jìn)行描述：

表皮效應(yīng)、井筒儲(chǔ)集效應(yīng)、到邊界的距離、裂隙的特征、多孔效應(yīng)等等。

試井過程中的儲(chǔ)層響應(yīng)效應(yīng)

1．表皮效應(yīng)

壓力的傳遞并不是在整個(gè)儲(chǔ)層中均勻地發(fā)生的。特別是，經(jīng)常有這樣一個(gè)圍繞井筒的帶，由于有鉆井泥漿的泥皮或完井時(shí)水泥的影響，造成這一帶的滲透率比儲(chǔ)層的其它部分的滲透率降低，就好象一層表皮圍繞著井筒，導(dǎo)致過高的壓降。

這就是表皮效應(yīng)。

“表皮”造成的壓降△PS，是鉆井中實(shí)際測(cè)得的壓力與不受傷害時(shí)鉆井中應(yīng)有的壓力之差。

裸眼井壓裂井2．井筒儲(chǔ)集效應(yīng)

對(duì)于注入壓降試井來說，最重要的就是保持流量的恒定。但是如果采用井口關(guān)井，當(dāng)井一關(guān)閉，地面產(chǎn)量立即變?yōu)?，但在井底，液體仍然源源不斷地由管柱流入地層，直到最后井筒與周圍的地層壓力達(dá)到平衡，此時(shí)的井底流量才變?yōu)?。這就是所謂的井筒“續(xù)流效應(yīng)”。

由于井筒儲(chǔ)集的影響，井下記錄的壓力響應(yīng)一部分是井筒儲(chǔ)集效應(yīng)造成的，而不是儲(chǔ)層特征的響應(yīng)。因此試井時(shí)間必須足夠長(zhǎng)，使得井筒儲(chǔ)集效應(yīng)結(jié)束。

減小井筒儲(chǔ)集效應(yīng)的最好辦法是采用井底關(guān)井工具。

3．無限作用徑向流

一旦井筒儲(chǔ)集效應(yīng)結(jié)束，井底記錄的壓力變化則反映了從儲(chǔ)層傳遞出的壓力。隨著時(shí)間的推移，壓力響應(yīng)反映了距井筒越來越遠(yuǎn)的儲(chǔ)層條件。最終，壓力響應(yīng)會(huì)受到儲(chǔ)層邊界作用的影響。但是在到達(dá)邊界之前，從壓力響應(yīng)中所反映的好象是無限大儲(chǔ)層一樣。這個(gè)中間時(shí)間段的壓力響應(yīng)，即在早期井筒儲(chǔ)集為主的響應(yīng)與晚期邊界為主的響應(yīng)之間的一段，稱為無限作用階段。

在無限作用階段，最易識(shí)別和最重要的流動(dòng)類型之一是徑向流。無限作用徑向流是試井解釋技術(shù)的基礎(chǔ)。

4．儲(chǔ)層邊界響應(yīng)

實(shí)際上，儲(chǔ)層并不真正是無限大的。因此，無限作用徑向流階段不可能一直持續(xù)下去，最終在測(cè)試的鉆孔中將會(huì)感覺到儲(chǔ)層邊界的作用。

①閉合邊界

②斷層邊界

③常壓邊界

5．調(diào)查半徑

由于壓力響應(yīng)符合擴(kuò)散原理，對(duì)于無限大儲(chǔ)層，那么鉆井中的壓力改變應(yīng)當(dāng)在整個(gè)儲(chǔ)層中的每一處都能感覺到。但是，從實(shí)際情況看，總是存在一定距離外的某一點(diǎn)，在這一點(diǎn)上的壓力響應(yīng)十分微弱，根本監(jiān)測(cè)不到，該點(diǎn)確定了在測(cè)試過程中被測(cè)試的儲(chǔ)層的范圍。我們把鉆井到該點(diǎn)的距離稱為調(diào)查半徑。

由于試井時(shí)間很短，所以在分析時(shí)，可以簡(jiǎn)化為兩種模型：描述徑向流的模型和描述水力壓裂井的模型。

徑向流模型描述的是裸眼井或未經(jīng)水力壓裂激化的套管井中的水流。

線性流模型用來描述水力壓裂井中的流動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)樗毫迅淖兞私貛У乃鳡顟B(tài)，形成了較強(qiáng)的線性水流。

試井分析模型

原地應(yīng)力測(cè)試，一般采用微型壓裂法。測(cè)試時(shí)用注入泵以大排量向煤層注水，迅速使煤層產(chǎn)生裂縫，對(duì)壓降曲線進(jìn)行分析，獲得裂縫的閉合壓力。

微型壓裂一般需要進(jìn)行三至四個(gè)周期的注入壓降測(cè)試。在第1周期注入時(shí)，地層開始破裂，其最高點(diǎn)為破裂壓力，而后壓力突然下降并延伸，延伸段為裂縫的延伸壓力，關(guān)井以后，由于流體流動(dòng)，摩擦壓力梯度迅速降低，隨著流體滲入地層，當(dāng)井底壓力等于最小原地應(yīng)力時(shí)，裂縫閉合。反映裂縫閉合時(shí)的壓力即瞬時(shí)關(guān)井壓力。其后，當(dāng)流體繼續(xù)滲入到測(cè)試地層時(shí)，井底壓力不均衡地降低到原始地層壓力。

在第2周期時(shí)，當(dāng)壓力超過最小原地應(yīng)力時(shí)，裂縫重新張開，第2周期的最高壓力為重張壓力，破裂壓力與重張壓力之差為抗張強(qiáng)度。原地應(yīng)力測(cè)試及分析方法

內(nèi)容1煤層氣資源及開發(fā)煤層氣的重大意義2煤層氣勘探的目的與任務(wù)3煤層氣勘探的方法與階段劃分4煤層氣地震勘探技術(shù)5煤層氣鉆井技術(shù)6煤層氣儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)試技術(shù)7煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)煤層氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)要求根據(jù)現(xiàn)行《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》（DZ/T0216—2002）要求：1、從地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和資源等方面，對(duì)煤層氣儲(chǔ)量可靠性和開發(fā)可行性作出評(píng)價(jià)；2、對(duì)儲(chǔ)量規(guī)模、資源豐度、埋藏深度、儲(chǔ)層物性等作出評(píng)價(jià)分類。煤層氣資源構(gòu)成煤層氣資源量和儲(chǔ)量定義資源量是指根據(jù)一定的地質(zhì)和工程依據(jù)估算的賦存于煤層中，當(dāng)前可開采或未來可能開采的，具有現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義和潛在經(jīng)濟(jì)意義的煤層氣數(shù)量。

地質(zhì)儲(chǔ)量是指在原始狀態(tài)下，賦存于已發(fā)現(xiàn)的具有明確計(jì)算邊界的煤層氣藏中的煤層氣總量。煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量原始可采儲(chǔ)量（簡(jiǎn)稱可采儲(chǔ)量）：是地質(zhì)儲(chǔ)量的可采部分。是指在現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)條件和政府法規(guī)允許的條件下，采用現(xiàn)有的技術(shù)，預(yù)期從某一具有明確計(jì)算邊界的已知煤層氣藏中可最終采出的煤層氣數(shù)量。經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量：原始可采儲(chǔ)量中經(jīng)濟(jì)的部分。是指在現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)條件和政府法規(guī)允許的條件下，采用現(xiàn)有的技術(shù)，預(yù)期從某一具有明確計(jì)算邊界的已知煤層氣藏中可以采出，并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)認(rèn)為開采和銷售活動(dòng)具有經(jīng)濟(jì)效益的那部分煤層氣儲(chǔ)量。經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量是累計(jì)產(chǎn)量和剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量之和。剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量：是指在現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)條件和政府法規(guī)允許的條件下，采用現(xiàn)有的技術(shù)，從指定的時(shí)間算起，預(yù)期從某一具有明確計(jì)算邊界的已知煤層氣藏中可以采出，并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)認(rèn)為開采和銷售活動(dòng)具有經(jīng)濟(jì)效益的那部分煤層氣數(shù)量。分類依據(jù)經(jīng)濟(jì)效益█經(jīng)濟(jì)的▆次經(jīng)濟(jì)的▄內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的煤層氣資源/儲(chǔ)量分類與分級(jí)分級(jí)依據(jù)地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度

▄

預(yù)測(cè)的

▆

控制的

█

探明的分類經(jīng)濟(jì)的：在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，生產(chǎn)和銷售煤層氣在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、地質(zhì)上可靠并且整個(gè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)能夠滿足投資回報(bào)的要求。次經(jīng)濟(jì)的：在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，生產(chǎn)和銷售煤層氣活動(dòng)暫時(shí)沒有經(jīng)濟(jì)效益，是不經(jīng)濟(jì)的，但在經(jīng)濟(jì)環(huán)境改變或政府給予扶持政策的條件下,可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)的。內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的：在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，由于不確定因素多，尚無法判斷生產(chǎn)和銷售煤層氣是經(jīng)濟(jì)的還是不經(jīng)濟(jì)的，也包括當(dāng)前尚無法判定經(jīng)濟(jì)屬性的部分。煤層氣資源/儲(chǔ)量分類與分級(jí)分級(jí)預(yù)測(cè)的：初步認(rèn)識(shí)了煤層氣資源的分布規(guī)律，獲得了煤層氣藏中典型構(gòu)造環(huán)境下的儲(chǔ)層參數(shù)。因沒有進(jìn)行排采試驗(yàn)，僅有一些含煤性﹑含氣性參數(shù)井工程，大部分儲(chǔ)層參數(shù)條件是推測(cè)得到的，煤層氣資源的可靠程度很低，儲(chǔ)量的可信系數(shù)為0.1～0.2。控制的：基本查明了煤層氣藏的地質(zhì)特征和儲(chǔ)層及其含氣性的展布規(guī)律，開采技術(shù)條件基本得到了控制，并通過單井試驗(yàn)和儲(chǔ)層數(shù)值模擬了解了典型地質(zhì)背景下煤層氣地面鉆井的單井產(chǎn)能情況。但由于參數(shù)井和生產(chǎn)試驗(yàn)井?dāng)?shù)量有限，不足以完全了解整個(gè)氣藏計(jì)算范圍內(nèi)的氣體賦存條件和產(chǎn)氣潛能，因此煤層氣資源可靠程度不高，儲(chǔ)量的可信系數(shù)為0.5左右。探明的：查明了煤層氣藏的地質(zhì)特征、儲(chǔ)層及其含氣性的展布規(guī)律和開采技術(shù)條件（包括儲(chǔ)層物性、壓力系統(tǒng)和氣體流動(dòng)能力等）；通過實(shí)施小井網(wǎng)和/或單井煤層氣試驗(yàn)或開發(fā)井網(wǎng)證實(shí)了勘探范圍內(nèi)的煤層氣資源及可采性。煤層氣資源的可靠程度很高，儲(chǔ)量的可信系數(shù)為0.7～0.9。煤層氣資源/儲(chǔ)量分類與分級(jí)煤層氣資源/儲(chǔ)量分類與分級(jí)體系單井產(chǎn)量下限：煤層氣儲(chǔ)量起算條件煤層氣儲(chǔ)量計(jì)算以單井產(chǎn)量下限為起算標(biāo)準(zhǔn)，即只有在煤層氣井產(chǎn)氣量達(dá)到產(chǎn)量下限的地區(qū)才可以計(jì)算探明儲(chǔ)量。根據(jù)國(guó)內(nèi)平均條件，確定單井平均產(chǎn)量下限值見下表。儲(chǔ)量起算單井產(chǎn)量下限標(biāo)準(zhǔn)各級(jí)煤層氣儲(chǔ)量勘查程度和認(rèn)識(shí)程度要求煤層氣儲(chǔ)量計(jì)算單元與計(jì)算邊界煤層氣儲(chǔ)量計(jì)算單元與計(jì)算邊界類比法體積法地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算方法類比法主要利用與已開發(fā)煤層氣田（或相似儲(chǔ)層）的相關(guān)關(guān)系計(jì)算儲(chǔ)量。計(jì)算時(shí)要繪制出已開發(fā)區(qū)關(guān)于生產(chǎn)特性和儲(chǔ)量相關(guān)關(guān)系的典型曲線，求得計(jì)算區(qū)可類比的儲(chǔ)量參數(shù)再配合其它方法進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。類比法可用于預(yù)測(cè)地質(zhì)儲(chǔ)量的計(jì)算。Gi=0.01AhDCad

式中：Gi---煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量，108m3；A---煤層含氣面積，km2；h---煤層凈厚度，m；D---煤的容重，t/m3。煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算方法數(shù)值模擬法產(chǎn)量遞減法采收率計(jì)算法可采儲(chǔ)量計(jì)算方法數(shù)值模擬法等溫吸附曲線法產(chǎn)量遞減法類比法Gr=Gi

Rf

Gr--可采儲(chǔ)量Gi--地質(zhì)儲(chǔ)量Rf--采收率%煤層氣可采儲(chǔ)量計(jì)算方法煤層氣可采儲(chǔ)量計(jì)算方法——產(chǎn)量遞減法產(chǎn)量遞減法是通過研究煤層氣井的產(chǎn)氣規(guī)律、分析氣井的生產(chǎn)特性和歷史資料來預(yù)測(cè)儲(chǔ)量，一般是在煤層氣井經(jīng)歷了產(chǎn)氣高峰開始穩(wěn)產(chǎn)并出現(xiàn)遞減后，利用產(chǎn)量遞減曲線的斜率對(duì)未來產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算。產(chǎn)量遞減法實(shí)際上是煤層氣井生產(chǎn)特性外推法，運(yùn)用產(chǎn)量遞減法必須滿足以下幾個(gè)條件：有理由相信所選用的生產(chǎn)曲線具有氣藏產(chǎn)氣潛能的典型代表意義；可以明確界定氣井的產(chǎn)氣面積；產(chǎn)量—時(shí)間曲線上在產(chǎn)氣高峰后至少有半年以上穩(wěn)