第五、第六章 煤層氣井測(cè)井及試井

第一章緒論第二章煤層氣儲(chǔ)層特征第三章煤層氣鉆井技術(shù)與工程設(shè)計(jì)第四章煤層氣工程管理與質(zhì)量控制第五章煤層氣測(cè)井第六章煤層氣試井第七章煤層氣增產(chǎn)技術(shù)第八章煤層氣排采控制理論與工藝技術(shù)第九章煤層氣數(shù)值模擬《煤層氣開(kāi)發(fā)與開(kāi)采》2023/2/32地球物理測(cè)井第五章《煤層氣開(kāi)發(fā)與開(kāi)采》WirelineLoggingofCBMWell2023/2/335.1煤層氣測(cè)井種類概述5.2煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目5.3煤層氣測(cè)井技術(shù)要求5.4資料處理、解釋5.5煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求地球物理測(cè)井第五章2023/2/34§5.1煤層氣測(cè)井種類概述測(cè)井概念及重要性測(cè)井概念：通過(guò)電纜輸出井下特定儀器測(cè)量的井深函數(shù)-一種或多種物理特性，由這些物理特性推斷出儲(chǔ)煤儲(chǔ)層性質(zhì)、泥漿、套管侵蝕、水泥固結(jié)質(zhì)量等。通常測(cè)量煤儲(chǔ)層性質(zhì)有3種方法：取芯實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，試井測(cè)井應(yīng)用廣泛價(jià)格低廉2023/2/35§5.1煤層氣測(cè)井種類概述電阻率測(cè)井自然電位測(cè)井自然伽瑪測(cè)井聲波和中子測(cè)井密度測(cè)井地球化學(xué)和碳/氧測(cè)井2023/2/36§5.1煤層氣測(cè)井種類概述一、電阻率測(cè)井電流通過(guò)不同巖石時(shí)，電阻率不同，電阻率是深度函數(shù)種類：

雙側(cè)向測(cè)井雙感應(yīng)測(cè)井球面聚焦微電極測(cè)井作用：測(cè)量含氣飽和度雙側(cè)向測(cè)量煤層厚度-比感應(yīng)測(cè)井更加精確煤垂直裂隙定量測(cè)量2023/2/37§5.1煤層氣測(cè)井種類概述二、自然電位測(cè)井（SP測(cè)井）井內(nèi)某一深度與地表固定電極之間的電位差，來(lái)自于電化學(xué)反應(yīng)作用：

測(cè)量滲透率三、自然伽瑪測(cè)井測(cè)量巖層中放射自然伽瑪量，記錄地層中天然放射性，大小取決于地層中含有鈾、釷等放射性元素含量，劃分不同巖性地層的工作2023/2/38§5.1煤層氣測(cè)井種類概述四、密度測(cè)井測(cè)量巖石中吸收的散射伽瑪射線強(qiáng)度，其強(qiáng)度與巖石密度相關(guān)，稱為密度測(cè)井作用：

煤層與其它巖層吸收強(qiáng)度明顯不同，精確獲取煤層厚度

煤層評(píng)價(jià)，計(jì)算煤特性-工業(yè)分析，固定碳、水分、灰分、揮發(fā)分2023/2/39§5.1煤層氣測(cè)井種類概述五、聲波和中子測(cè)井聲波測(cè)井：研究聲波在不同巖石中傳播時(shí)間及不同變化特性作用：

孔隙度-微孔隙測(cè)量不好，精確度低煤層及煤級(jí)測(cè)量煤層力學(xué)性質(zhì)-泊松比及彈性模量等中子測(cè)井：發(fā)射中子源來(lái)了解煤組成特性補(bǔ)償中子測(cè)井可以進(jìn)行工業(yè)分析、估算含氣量2023/2/310§5.1煤層氣測(cè)井種類概述六、地球化學(xué)測(cè)井及碳/氧測(cè)井地球化學(xué)測(cè)井：測(cè)定化學(xué)元素組成，通過(guò)這些測(cè)井資料建立煤層模式，進(jìn)行不同井間矸層對(duì)比碳/氧測(cè)井：測(cè)定地層中碳含量，測(cè)量煤的發(fā)熱量2023/2/311§5.1煤層氣測(cè)井種類概述2023/2/312§5.2煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目1.煤層工業(yè)分析煤層的工業(yè)分析是指分析煤層的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四個(gè)項(xiàng)目。用至少2種測(cè)井參數(shù)(如密度和中子),利用體積模型就可以求出包括這四個(gè)項(xiàng)目的工業(yè)分析。煤層體積模型:把煤層體積分成純煤(包括固定碳和揮發(fā)分)、灰分(包括泥質(zhì)和其它礦物)、水分(孔隙中充滿的水)三部分一、煤層氣測(cè)井的作用ρ=Vc·ρc+Va·ρa(bǔ)+Vw·ρw,ΦN=Vc·Φc+Va·Φa+Vw·Φw,1=Vc+Va+Vw。ρ、ΦN分別為煤層對(duì)密度、中子測(cè)井的響應(yīng)值;ρc、ρa(bǔ)、ρw分別為純煤、灰分、水分對(duì)密度測(cè)井的響應(yīng)參數(shù);Φc、Φa、Φw分別為純煤、灰分、水分對(duì)中子測(cè)井的響應(yīng)參數(shù);Vc、Va、Vw分別為純煤、灰分、水分的相對(duì)體積（杜翔等，2007年）。2023/2/313§5.2煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目一、煤層氣測(cè)井的作用然后將體積含量換算為重量含量:Qc=Vc·ρc/ρ,Qa=Va·ρa(bǔ)/ρ,Qw=Vw·ρw/ρ。由于固定碳Qg與灰分Qa線性相關(guān):Qg=m·Qa+n,則用測(cè)井求得的灰分,利用上式可求出固定碳。揮發(fā)分Qv由計(jì)算的純煤減去固定碳求得:Qv=Qc-Qv。2023/2/314§5.2煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目一、煤層氣測(cè)井的作用2.含氣量估算各個(gè)地區(qū)的煤層含氣量和煤的體積密度具有線性關(guān)系（據(jù)李紀(jì)森等，1999年）2023/2/315§5.2煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目一、煤層氣測(cè)井的作用3.滲透率計(jì)算利用雙側(cè)向電阻率測(cè)井可以計(jì)算出煤層的滲透率等（杜翔等，2007年）。4.煤層識(shí)別利用密度、自然電位、自然伽瑪、中子孔隙度對(duì)煤層的響應(yīng)，可以識(shí)別煤層，劃分煤層厚度及含水及夾矸的情況。5.固井質(zhì)量檢測(cè)通過(guò)聲波中的聲幅測(cè)井可以檢查固井質(zhì)量。固井質(zhì)量測(cè)井包括聲幅測(cè)井、聲波變密度測(cè)井、自然伽瑪測(cè)井、磁定位測(cè)井等。利用補(bǔ)償聲波儀可以直接測(cè)量聲幅及聲波變密度。分析聲幅和聲波變密度可以判斷出水泥環(huán)兩個(gè)界面的膠結(jié)情況,從而評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的好壞;而自然伽瑪測(cè)井則用于深度校深,磁定位測(cè)井則確定套管接箍的位置,以確定煤層段內(nèi)有無(wú)套管接箍,為射孔和壓裂提供可靠的深度數(shù)據(jù)。2023/2/316§5.2煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目裸眼井：

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井：用以劃分地層、判別巖性。

綜合測(cè)井：用以進(jìn)行巖性分析、劃分煤層及夾矸、劃分和判斷含水層和含氣層。套管井：

固井質(zhì)量檢查測(cè)井：用以檢查固井質(zhì)量情況。

壓裂效果檢查測(cè)井：用以診斷壓裂裂縫高度，確認(rèn)壓裂效果。二、煤層氣測(cè)井的任務(wù)2023/2/317（一）、裸眼井測(cè)井1.標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井測(cè)井目的：通過(guò)對(duì)裸眼井進(jìn)行全井段標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井，用以劃分鉆井鉆遇地層和判別巖性。比例尺：1:500。§5.2

煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目2023/2/3181.標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井

雙側(cè)向（DLL）單位：Ω.m

自然電位（SP）單位：mv

自然伽馬（GR）單位：API

雙井徑（CAL）單位：cm測(cè)井項(xiàng)目：§5.2

煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目（一）、裸眼井測(cè)井2023/2/3192.綜合測(cè)井測(cè)井目的：通過(guò)對(duì)煤系及有必要井段進(jìn)行綜合測(cè)井，用以判斷測(cè)井段的巖性、劃分煤層及夾矸，劃分和判斷含水層。比例尺：1:50?！?.2

煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目（一）、裸眼井測(cè)井2023/2/3202.綜合測(cè)井雙測(cè)向（DLL）單位：Ω.m微球形聚焦（MSFL）單位：Ω.m自然伽馬（GR）單位：API自然電位（SP）單位：mv雙井徑（CAL1、CAL2）單位：cm補(bǔ)償密度（DEN）單位：g/cm3補(bǔ)償中子（CNL）單位：PU補(bǔ)償聲波（AC）單位：μs/m井溫（TEMP）（連續(xù)曲線）單位：℃測(cè)井項(xiàng)目：§5.2

煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目（一）、裸眼井測(cè)井2023/2/3213.技術(shù)要求采樣間距及回放要求：煤系地層采樣間隔0.05m,非煤系地層采樣間隔0.10m；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?！?.2

煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目（一）、裸眼井測(cè)井2023/2/322（二）、

套管井測(cè)井1.固井質(zhì)量檢查測(cè)井：固井后對(duì)全井進(jìn)行聲幅測(cè)井、自然伽馬測(cè)井、套管接箍測(cè)井、聲波變密度測(cè)井，以檢查固井質(zhì)量。2.壓裂效果檢查測(cè)井：通過(guò)連續(xù)測(cè)量井溫儀測(cè)井或放射性示蹤劑/伽馬測(cè)井，以初步診斷煤層壓裂效果?！?.2

煤層氣測(cè)井的任務(wù)與項(xiàng)目2023/2/323§5.3

煤層氣測(cè)井技術(shù)要求測(cè)井儀器：地面控制及記錄設(shè)備：要求使用數(shù)控測(cè)井儀，并具有現(xiàn)場(chǎng)刻度、數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理及顯示特征等功能。井下儀器：當(dāng)鉆頭直徑大于200mm的井，宜使用外徑大于86mm的井下儀器及相應(yīng)強(qiáng)度的放射源，各類測(cè)井儀應(yīng)配有相應(yīng)的環(huán)境校正圖版。2023/2/324井下儀器刻度（1）雙側(cè)向及微球聚焦測(cè)井儀的儀器常數(shù)(K)應(yīng)采用實(shí)測(cè)值。（2）補(bǔ)償中子測(cè)井儀和自然伽馬測(cè)井儀應(yīng)有本年度在一級(jí)刻度井中的刻度資料（刻度井的井徑應(yīng)與實(shí)際井徑相當(dāng)）。（3）測(cè)井前、后在井場(chǎng)用三級(jí)刻度器進(jìn)行刻度和檢驗(yàn)，其結(jié)果應(yīng)符合儀器出廠指標(biāo)和附錄A之規(guī)定?！?.3

煤層氣測(cè)井技術(shù)要求2023/2/325附錄A§5.3

煤層氣測(cè)井技術(shù)要求2023/2/326對(duì)測(cè)井曲線圖基本要求（1）測(cè)井曲線圖上印有主刻度、測(cè)井前現(xiàn)場(chǎng)刻度檢查、測(cè)井后現(xiàn)場(chǎng)刻度檢驗(yàn)記錄。（2）各種曲線都要有50m以上井段的重復(fù)檢查測(cè)量。（3）曲線沒(méi)有畸變，沒(méi)有與井下條件無(wú)關(guān)的零值和負(fù)值。（4）圖面整潔,線條清晰,數(shù)據(jù)齊全。（5）除井溫測(cè)井外,應(yīng)自下而上測(cè)量。§5.3

煤層氣測(cè)井技術(shù)要求2023/2/327一、

準(zhǔn)備工作1.測(cè)井資料質(zhì)量檢查：對(duì)曲線除進(jìn)行一般質(zhì)量檢查外，還應(yīng)用交會(huì)圖、直方圖等方法進(jìn)行質(zhì)量檢查。2.測(cè)井資料校正：深度對(duì)齊：同次測(cè)井各種曲線深度要取齊，不同次測(cè)井深度要銜接好；環(huán)境校正：在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理前，應(yīng)對(duì)有關(guān)曲線做井眼環(huán)境校正。§5.4

資料處理、解釋2023/2/328二、

測(cè)井解釋技術(shù)內(nèi)容和要點(diǎn)1.測(cè)井資料質(zhì)量評(píng)價(jià)，著重分析各類曲線的可信度。2.分析所用解釋模型的合理性，列出處理程序中所依據(jù)的數(shù)學(xué)方程及所選用的參數(shù)。3.劃分煤層及夾矸，估算砂泥質(zhì)地層中砂、泥、水的體積百分含量。4.評(píng)價(jià)主要煤層的滲透性（可定性分為好、中、差三級(jí)）、含水性（可定性分為強(qiáng)、中、弱三級(jí)）。§5.4

資料處理、解釋2023/2/329二、

測(cè)井解釋技術(shù)要點(diǎn)5對(duì)煤層頂、底板地層的力學(xué)性質(zhì)、含水性、滲透性進(jìn)行分析。6固井質(zhì)量分析：分井段（著重主要煤層上下各30m井段）分析兩個(gè)界面水泥膠結(jié)程度。以自由套管的聲幅值（調(diào)為100%）、變密度波形的黑度為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。7測(cè)井解釋中的難點(diǎn)及其分析。8解釋結(jié)論及建議。§5.4

資料處理、解釋2023/2/330§5.4

資料處理、解釋2023/2/331§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)前、測(cè)后刻度與標(biāo)準(zhǔn)值（在10.m—1000.m之間）相比其相對(duì)誤差應(yīng)不大于5%。在井徑規(guī)則、不滲透、非裂縫性的厚層泥巖段，深、淺雙側(cè)向值應(yīng)基本重合。在煤層，曲線一般不得出現(xiàn)平直（飽和）現(xiàn)象。重復(fù)曲線相對(duì)誤差不超過(guò)5%。套管內(nèi)，深、淺雙側(cè)向的記錄值應(yīng)不大于1.m。（1）雙側(cè)向2023/2/332單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)儀器動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)與雙側(cè)向的動(dòng)態(tài)范圍相當(dāng)。測(cè)井前、后刻度值與標(biāo)準(zhǔn)值（在10—1000.m之間）相比，其相對(duì)誤差應(yīng)小于5%。在井徑接近鉆頭直徑的非滲透性厚層泥巖層井段,其平均值應(yīng)與雙側(cè)向電阻率接近。在煤層，曲線不得出現(xiàn)平直（飽和）現(xiàn)象。在滲透層井段，重復(fù)曲線形態(tài)相似，相對(duì)誤差不大于10%。（2）微球聚焦§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/333單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井前、后刻度與標(biāo)準(zhǔn)刻度值之間的容限誤差為:

當(dāng)刻度值在100s/m--200s/m時(shí),為1.5s/m

當(dāng)刻度值在200s/m--650s/m時(shí),為3s/m自由套管內(nèi)應(yīng)為1875s/m。重復(fù)測(cè)量誤差應(yīng)小于10s/m。如遇周波跳躍，要重復(fù)測(cè)量，判明原因。（3）聲波時(shí)差§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/334單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井前、后用三級(jí)刻度器進(jìn)行刻度檢查，測(cè)前刻度容限誤差不超過(guò)0.01g/cm3，測(cè)后容限誤差小于0.03g/cm3。在井徑較規(guī)則或變化平緩、巖性均勻的厚層井段，所測(cè)密度值應(yīng)符合地區(qū)規(guī)律。重復(fù)測(cè)量誤差應(yīng)小于0.05g/cm3。（4）補(bǔ)償密度§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/335單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償中子應(yīng)在一級(jí)刻度井內(nèi)進(jìn)行刻度。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井前、后進(jìn)行刻度檢驗(yàn)，與標(biāo)稱值15P·U相比,誤差小于2P·U。在井徑較規(guī)則或變化平緩、巖性均勻的厚層井段，所測(cè)中子孔隙度值應(yīng)符合地區(qū)規(guī)律。重復(fù)曲線允許相對(duì)誤差當(dāng)孔隙度小于20P·U時(shí)，為10%，孔隙度大于20P·U時(shí)，為15%。（5）補(bǔ)償中子§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/336單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線右向?yàn)檎?左向?yàn)樨?fù),橫向比例適當(dāng)。重復(fù)曲線間相對(duì)誤差小于10%。每100m井段基線偏移小于2cm。（6）自然電位§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/337單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井前、后用三級(jí)刻度器刻度，其允許誤差小于10%。選擇泥巖井段，記錄統(tǒng)計(jì)起伏，時(shí)間不少于60s，應(yīng)符合統(tǒng)計(jì)起伏誤差規(guī)律。重復(fù)曲線相對(duì)誤差小于10%。（7）自然伽馬§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/338單條測(cè)井曲線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)兩條曲線在套管內(nèi)測(cè)量值相同,與套管內(nèi)徑相比允許誤差小于1.5cm。曲線最大值不得超過(guò)井徑腿全部張開(kāi)的值，所測(cè)最小值不得小于井徑腿閉合攏值。（8）雙井徑§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/339單條測(cè)井資料質(zhì)量評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量等級(jí)評(píng)定§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/340全井測(cè)井資料質(zhì)量評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量等級(jí)評(píng)定§5.5

煤層氣測(cè)井質(zhì)量要求2023/2/341測(cè)井解釋報(bào)告目錄一前言二測(cè)井施工概況三綜合測(cè)井解釋成果四井身及固井質(zhì)量評(píng)價(jià)五測(cè)井解釋中疑難問(wèn)題分析六結(jié)論與建議§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/342測(cè)井解釋報(bào)告一前言簡(jiǎn)述測(cè)井任務(wù)來(lái)源、鉆井名稱、鉆井性質(zhì)、地理位置、所處構(gòu)造位置、目的煤層、完鉆井深及完鉆鉆遇層位、鉆頭程序、套管程序、測(cè)時(shí)井深、測(cè)量井段等一般性內(nèi)容。§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/343二測(cè)井施工概況簡(jiǎn)述歷次測(cè)井施工日期、測(cè)井目的、列表說(shuō)明測(cè)井項(xiàng)目、測(cè)量井段、各條曲線質(zhì)量評(píng)價(jià)、關(guān)于曲線質(zhì)量問(wèn)題的說(shuō)明。測(cè)井解釋報(bào)告§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/344三綜合測(cè)井解釋成果1概述綜合測(cè)井解釋模型及主要方程、處理軟件名稱、各曲線參數(shù)選取值(分井段列表說(shuō)明)。2列表顯示綜合測(cè)井解釋成果（必要時(shí)用文字分析說(shuō)明）。測(cè)井解釋報(bào)告§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/345四井身及固井質(zhì)量評(píng)價(jià)1井身情況：根據(jù)井身空間投影圖，分析井斜變化情況，給出本井最大全角變化率、最大水平位移以及它們各自出現(xiàn)的深度。2井徑情況：分析煤層及其他巖層井徑變化情況，著重分析井眼擴(kuò)大或縮小的原因。3固井質(zhì)量情況：分井段解釋兩個(gè)界面水泥膠結(jié)程度（要特別注意分析主要煤層上下各30m井段），固井質(zhì)量評(píng)價(jià)分為四級(jí)：優(yōu)（聲幅值＜10%，變密度圖上地層波顯示清晰，良（10%＜聲幅值≤20%,合格（20%＜聲幅值≤30%＝，不合格（聲幅值＞30%），自由套管（聲幅值為100%）。測(cè)井解釋報(bào)告§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/346五測(cè)井解釋中的疑難問(wèn)題及分析可就測(cè)井方法的選用、解釋模型、儀器刻度、合同、規(guī)程內(nèi)容、調(diào)度等問(wèn)題提出意見(jiàn)和建議。六結(jié)論與建議歸納上述分析，提出對(duì)該井下步施工意見(jiàn)和建議。測(cè)井解釋報(bào)告§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/347現(xiàn)場(chǎng)提交的資料（1）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。（2）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，格式見(jiàn)附錄E圖E.8。（3）記錄全套測(cè)井曲線的磁性介質(zhì)（軟盤或光盤）。（4）現(xiàn)場(chǎng)綜合報(bào)告（5）井斜測(cè)量記錄表§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/348§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/349§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/350§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/351§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/352§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/353§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件2023/2/354§5.6測(cè)井解釋報(bào)告及圖件第一章緒論第二章煤層氣儲(chǔ)層特征第三章煤層氣鉆井技術(shù)與工程設(shè)計(jì)第四章煤層氣工程管理與質(zhì)量控制第五章煤層氣測(cè)井第六章煤層氣試井第七章煤層氣增產(chǎn)技術(shù)第八章煤層氣排采控制理論與工藝技術(shù)第九章煤層氣數(shù)值模擬《煤層氣開(kāi)發(fā)與開(kāi)采》煤層氣試井《煤層氣開(kāi)發(fā)與開(kāi)采》WellTestingofCBMWell煤層氣試井主要方法概述注入/壓降試井主要內(nèi)容試井主要儀器及技術(shù)要求資料分析與解釋評(píng)價(jià)與建議

滲流力學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的測(cè)試工藝和測(cè)試手段，對(duì)煤層氣井進(jìn)行測(cè)試，獲得產(chǎn)量、壓力、溫度、時(shí)間之間的關(guān)系，再利用一定的軟件對(duì)上述信息進(jìn)行分析，確定反映測(cè)試井和地層特性的各種煤(1)儲(chǔ)層參數(shù)、(2)生產(chǎn)能力、(3)連通性等

試井概念測(cè)試部分解釋部分2023/2/358

試井的目的是通過(guò)合理的技術(shù)手段，正確獲取煤儲(chǔ)層參數(shù)，如滲透率、儲(chǔ)層壓力等，為油氣開(kāi)發(fā)和產(chǎn)能評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。試井目的:2023/2/359常規(guī)油氣試井分類（1）產(chǎn)能試井（2）不穩(wěn)定試井①穩(wěn)定試井②等時(shí)試井③修正等時(shí)試井①壓降試井②壓力恢復(fù)試井③變產(chǎn)量試井④干擾試井⑤脈沖試井⑥D(zhuǎn)ST試井(中途測(cè)試或鉆桿測(cè)試)§6.1試井方法2023/2/360§6.1試井方法2023/2/361煤層氣試井方法:(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）(2)段塞流測(cè)試（SlugTests）(3)注入/壓降法（Injection/Fall-offTests）(4)壓力恢復(fù)試井（PressureBuildupTests）(5)干擾試井（InterferenceTests）§6.1試井方法2023/2/362(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）DST測(cè)試是用鉆桿將測(cè)試工具下入井內(nèi)，在井下進(jìn)行開(kāi)關(guān)井操作，直接快速獲取井下壓力～時(shí)間關(guān)系曲線，分析曲線獲得地層參數(shù)?！?.1試井方法2023/2/363(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）§6.1試井方法2023/2/364(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）§6.1試井方法2023/2/365(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）§6.1試井方法鉆桿測(cè)試工具示意圖2023/2/366(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）§6.1試井方法2023/2/367(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）§6.1試井方法2023/2/368(1)DST測(cè)試（DrillStemTest）§6.1試井方法2023/2/369結(jié)果解釋-半對(duì)數(shù)horner§6.1試井方法原始地層壓力2023/2/370適用性，為保持單相水流，煤層要求欠飽和及儲(chǔ)層壓力遠(yuǎn)高于臨界解析壓力，防止氣體析出§6.1試井方法2023/2/371(2)段塞流測(cè)試（SlugTests）

段塞流測(cè)試是利用段塞流原理向煤層中注水，當(dāng)井口達(dá)到一定壓力時(shí)關(guān)井。然后測(cè)定壓力變化過(guò)程直至液注產(chǎn)生的壓力與地層壓力達(dá)到平衡。段塞測(cè)試常用的幾種分析方法有典型曲線法和流動(dòng)期分析法?！?.1試井方法修井機(jī)，用于試井準(zhǔn)備向井筒中注入一段水的設(shè)備(提水吊桶，小泵或真空車)井下壓力傳感器地面壓力數(shù)據(jù)記錄儀數(shù)據(jù)分析工具。段塞測(cè)試需要的主要設(shè)備：2023/2/372(2)段塞流測(cè)試（SlugTests）段塞試井是最簡(jiǎn)單、最廉價(jià)的一種測(cè)試，使用最少量的人力和設(shè)備，成本低設(shè)計(jì)和實(shí)施簡(jiǎn)單用典型曲線分析簡(jiǎn)單§6.1試井方法段塞測(cè)試的主要優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)兩相流無(wú)效儲(chǔ)層必須負(fù)壓探測(cè)半徑有限測(cè)試持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)難以解釋儲(chǔ)層非均質(zhì)性

段塞測(cè)試的主要缺點(diǎn)：2023/2/373(3)注入/壓降法（Injection/Fall-offTests）

注入/壓降法是通過(guò)向煤層恒量注水，分別測(cè)定注入期（壓力升高，Pwf-lgt）和關(guān)井后壓力降落期（壓力降低，Pws-lg[(t+△t)/t]）的井底壓力隨時(shí)間變化關(guān)系，通過(guò)霍納分析，求得各項(xiàng)儲(chǔ)層參數(shù)。§6.1試井方法2023/2/374§6.1試井方法

壓力恢復(fù)試井簡(jiǎn)稱恢復(fù)試井，這是將井從穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)入關(guān)井狀態(tài)，測(cè)量并分析關(guān)井后壓力上升的一種方法。等產(chǎn)量恢復(fù)試井變產(chǎn)量恢復(fù)試井關(guān)井壓力恢復(fù)規(guī)律地層中發(fā)生的壓力回升過(guò)程是井底壓力不斷升高，壓力回升面積不斷擴(kuò)大，而離井較遠(yuǎn)處地層中壓力逐步下降的過(guò)程。2023/2/376(4)壓力恢復(fù)試井（PressureBuildupTests）§6.1試井方法方法的優(yōu)點(diǎn)：*操作簡(jiǎn)單*相對(duì)較廉價(jià)(無(wú)需修井機(jī)工作)方法的不足：*壓力測(cè)量精度不大于一根油管的液柱重量*兩相流動(dòng)可能使分析復(fù)雜化*井筒儲(chǔ)集效應(yīng)通常很顯著*如果液面在一組射孔之下，壓力讀數(shù)就會(huì)不準(zhǔn)2023/2/377(5)干擾試井（InterferenceTests）

干擾試井是一種多井試井，由一口激動(dòng)井與一口或多口觀測(cè)井組成。干擾試井中，通過(guò)向激動(dòng)井注入或從井中抽汲流體對(duì)測(cè)試地層施加壓力瞬變，在激動(dòng)井和所有觀察井中連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)外加應(yīng)力的壓力響應(yīng)。干擾試井設(shè)計(jì)重要的是選擇低注入排量，不致壓裂地層。多井測(cè)試通常比單井測(cè)試得到的煤層甲烷儲(chǔ)層資料多。除了儲(chǔ)層靜壓和原始滲透率外，多井測(cè)試還能提供定向滲透率，孔隙度和壓縮系數(shù)乘積，鄰近含水層通過(guò)半滲透阻擋層的滲漏，或煤層中不滲透邊界或常水頭邊界位置。多井測(cè)試最有用的是確定定向滲透率。干擾試井既可用典型曲線也可用直線法分析。。§6.1試井方法2023/2/378(5)干擾試井（InterferenceTests）干擾試井的主要優(yōu)點(diǎn)：

*

煤儲(chǔ)層測(cè)試的范圍通常較大

*

提供更多的儲(chǔ)層資料干擾試井的主要缺點(diǎn)為：

*

昂貴

*

測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)

*

有時(shí)很難分析§6.1試井方法2023/2/379(5)干擾試井（InterferenceTests）干擾試井需如下設(shè)備：

*

修井機(jī)，做試井準(zhǔn)備

*

小排量泵(低達(dá)0．04gal／min)

*

小排量水量計(jì)

*

供水

*

鋼絲繩(電纜)，用以在測(cè)試井和觀察井中安裝壓力計(jì)

*

井下壓力計(jì)§6.1試井方法2023/2/380§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)1.根據(jù)設(shè)計(jì)的施工進(jìn)程選擇合適的井下存儲(chǔ)電子壓力計(jì),將壓力計(jì)編好程序,裝入測(cè)試工具下端的篩管中;2.將整套測(cè)試工具安裝好,按預(yù)定深度下放到測(cè)試層的上方,坐封封隔器。并將測(cè)試管柱上端與地面流程連接;3.開(kāi)泵向油管中灌滿水,觀察液面上升情況,檢查測(cè)試管柱的密封性;4.打開(kāi)注入閥,按設(shè)計(jì)的注入壓力和速率向煤層注水,記錄注入壓力和水量變化;5.按設(shè)計(jì)的時(shí)間停止注水并關(guān)井,記錄壓力降落;6.進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試;7.結(jié)束測(cè)試,解封封隔器,起出測(cè)試工具。通過(guò)以上的測(cè)試工藝程序,可獲取需要的壓力、溫度和流量數(shù)據(jù),采用試井解釋軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,求取煤層參數(shù)。注入-壓降試井流程2023/2/381§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)注入-壓降測(cè)評(píng)分析A點(diǎn)測(cè)試工具接好,壓力計(jì)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù);A—F是分段下入油管過(guò)程,中間的停點(diǎn)是向油管內(nèi)灌水;F—G為連接地面注入設(shè)備,向油管內(nèi)灌水至井口的過(guò)程;G點(diǎn)為油管加壓坐封封隔器,再加壓打開(kāi)井下閥過(guò)程,G′點(diǎn)記錄到的瞬間高壓力,表明井下閥開(kāi)啟正常;H點(diǎn)為注水后,井下壓力上升,H′記錄的是改變注水速率引起的井下壓力的波動(dòng);I點(diǎn)停注并關(guān)井;I—J記錄壓力降落過(guò)程;J—K為地應(yīng)力測(cè)試過(guò)程;L—M為起測(cè)試管柱過(guò)程,至M點(diǎn)壓力計(jì)起到井口。2023/2/382

試井設(shè)計(jì)是依據(jù)勘探開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)被測(cè)試井的鉆井資料和鄰近井的試井資料，通過(guò)分析計(jì)算，確定合適的測(cè)試時(shí)間、注入排量、最大注入壓力，選擇最佳施工方案及試井設(shè)備組合，合理安排施工進(jìn)度，正確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試施工。6.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/3831）測(cè)試井的基本數(shù)據(jù)2）注入流體及參數(shù)計(jì)算3）試井方案的確定4）試井設(shè)備技術(shù)要求5）施工進(jìn)度計(jì)劃6）施工步驟及技術(shù)要求7）資料錄取要求6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/3846.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容1）測(cè)試井的基本數(shù)據(jù)

測(cè)試井?dāng)?shù)據(jù)：井號(hào)，井別，坐標(biāo)，地理位置，構(gòu)造位置，完井層位，井身結(jié)構(gòu)等。測(cè)試層數(shù)據(jù)：層號(hào)，厚度，煤層結(jié)構(gòu)，頂、底板深度，頂、底板巖性及厚度等。鉆井液數(shù)據(jù)：類型，比重，粘度，含砂量，PH值，泥皮厚度等。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)：井徑，井深，井斜，測(cè)試層厚度、深度，頂?shù)装搴穸取⑸疃鹊?。結(jié)合鉆井、測(cè)井及鄰近井資料，綜合分析，估計(jì)測(cè)試層的基本參數(shù)。

§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/3852）注入流體及參數(shù)計(jì)算

（1）注入流體選擇為減小注入流體對(duì)煤層的傷害，對(duì)于含水煤層，注入流體應(yīng)優(yōu)先選擇被測(cè)試層中的地層水，在現(xiàn)場(chǎng)條件無(wú)法滿足的情況下，可以選擇潔凈淡水。對(duì)于不含水和富含游離氣的煤層，應(yīng)選擇注入氮?dú)狻?/p>

6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/3862）注入流體及參數(shù)計(jì)算

（2）測(cè)試時(shí)間選擇測(cè)試時(shí)間包括注入時(shí)間和關(guān)井時(shí)間。測(cè)試時(shí)間的選擇原則：對(duì)于滲透性好的煤層注入和關(guān)井時(shí)間可以短些，對(duì)于滲透性差的煤層可適當(dāng)延長(zhǎng)注入和關(guān)井時(shí)間。要求注入時(shí)的影響半徑一般不小于5m。測(cè)試時(shí)間可以通過(guò)計(jì)算公式求得：

6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/387注入時(shí)間：式中：φ—孔隙度

μ—流體粘度（mPa.s）

Ct—綜合壓縮系數(shù)（MPa－1）

ri—影響半徑（m）

k—煤層滲透率（10-3μm2）關(guān)井時(shí)間：tfall＝2~3

tinj

式中：tfall—關(guān)井時(shí)間（hr）

tinj—注入時(shí)間（hr）6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/388（3）最大注入壓力選擇最大注入壓力是注入階段的一個(gè)重要參數(shù)，它的設(shè)計(jì)應(yīng)以不壓破煤層為依據(jù)，最大注入壓力值可以通過(guò)微破裂試驗(yàn)或采用計(jì)算公式求得：

式中：—最大注入壓力（MPa）

—煤層最小主應(yīng)力（MPa）

—流體密度（g/cm3）

D—煤層中部深度（m）注入階段的注入壓力應(yīng)控制在80～90%

以下為宜。6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/389（4）注入排量選擇

注入排量應(yīng)依據(jù)地層的具體情況確定。確定下限時(shí)，應(yīng)使地層中具有足夠的壓力變化值，以保證測(cè)量精度；確定上限時(shí)，應(yīng)使注入壓力的上升幅度在設(shè)計(jì)注入時(shí)間內(nèi)低于煤層破裂壓力。注入過(guò)程中要求注入排量穩(wěn)定，波動(dòng)值不超過(guò)10%。

6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/390式中：qinj—最大注入排量（m3/d）

k—煤層滲透率（10-3μm2）

h—煤層厚度（m）

pmax—最大注入壓力（MPa）

pi—原始儲(chǔ)層壓力（MPa）

B—流體體積系數(shù)（m3/m3）

μ—流體粘度（mPa.s）

tinj—注入時(shí)間（h）

φ—孔隙度

Ct—綜合壓縮系數(shù)（MPa-1）

rw—井筒半徑（m）

S—表皮系數(shù)6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)最大注入排量可以通過(guò)以下計(jì)算公式求得：2023/2/3913）試井方案的確定

對(duì)于不同的測(cè)試目標(biāo)煤層，需根據(jù)測(cè)試的具體要求選擇試井方案。一般應(yīng)結(jié)合試井設(shè)備具體情況和設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇注入/壓降測(cè)試方案。設(shè)計(jì)有原地應(yīng)力測(cè)試，應(yīng)在注入/壓降測(cè)試后進(jìn)行。對(duì)于新區(qū)或資料比較少的地區(qū)，在注入/壓降試井前，建議安排一次微破裂試驗(yàn)，以確定煤層的最大注入壓力，這對(duì)注入/壓降測(cè)試中注入壓力的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用。6.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/392（1）注入／壓降測(cè)試根據(jù)試井設(shè)計(jì)的測(cè)試時(shí)間、注入排量、最大注入壓力等參數(shù)值，進(jìn)行注入/壓降測(cè)試施工。（2）原地應(yīng)力測(cè)試原地應(yīng)力測(cè)試采用微型壓裂法，一般進(jìn)行四個(gè)循環(huán)周期。注入周期注入時(shí)間(min)關(guān)井時(shí)間(min)

1

0.5

20

2

1

30

3

2

30

4

4

606.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容§6.2注入/壓降試井設(shè)計(jì)2023/2/393設(shè)備清單§6.3

試井設(shè)備技術(shù)要求名稱注水泵水罐高壓注水膠管控制管線鋼絲絞車關(guān)井工具座節(jié)封隔器電子壓力計(jì)油管筆記本計(jì)算機(jī)2023/2/3941.地層及流體參數(shù)選值進(jìn)行資料分析時(shí)，基本參數(shù)必須給定，如煤的割理孔隙度（φ）、流體壓縮系數(shù)（Cw）、流體粘度（μ）、流體體積系數(shù)（B）、及綜合壓縮系數(shù)（Ct）等高壓物性參數(shù)，在目前條件下尚無(wú)法獲得，只能通過(guò)產(chǎn)量歷史擬合及實(shí)驗(yàn)室測(cè)定得到。高壓物性參數(shù)可以依據(jù)國(guó)內(nèi)外資料給出。§6.4資料分析與解釋2023/2/395§6.4資料分析與解釋參數(shù)數(shù)值單位煤層凈厚度（h）m煤層中部深度（D）m孔隙度（φ）%流體密度（ρ）103kg/m3流體粘度（μ）mPa.s流體地層體積系數(shù)（B）

流體壓縮系數(shù)（Cw）MPa-1綜合壓縮系數(shù)（Ct）MPa-1井筒半徑（rw）m注入時(shí)間（tinj）h關(guān)井時(shí)間（tfall）h地面最大注入壓力（P）MPa注入排量（qinj）m3/d試井資料分析所用參數(shù)選值2023/2/3962.分析方法

（1）試井解釋模型解釋理論模型包括三個(gè)部分：基本模型：均質(zhì)模型內(nèi)邊界條件：壓裂井