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煤层气井注入压降／试井测试技术研究

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煤层气井注入压降/试井测试技术研究
【摘要】通过对煤层气井的煤层进行原地应力测试，获取煤层的原地应力、
破裂压力及梯度等参数值。求取煤层的原始地层压力、渗透率、表皮系数、调查
半径、破裂压力、破裂压力梯度、闭合压力、闭合压力梯度，为该井下步压裂和
排采提供施工参数依据。

【关键词】煤层气；试井技术；原位应力测试
煤层气井注入压降/试井测试技术是在煤层气井完井后了解该井下步压裂和
排采参数的关键技术。

一、测试的方法和要求
煤层气井注入压降/试井测试技术是依据煤层气井的基础数据进行，基础数
据包括测试煤层、测试井段的完井数据及地层数据等。

1、测试方法
测试方法采用井下开关阀方法进行开关井操作，分别进行开井注入、关井压
降测试及原地应力测试，利用存储式电子压力计取得准确的压力资料。

2、测试要求
注入/压降测试过程中要求下入两支高精度（精度0.05%）电子压力计。配
套泵注系统，最高泵压32MPa、排量0～125L/min。测试工具采用国产井下关井
阀，录井钢丝下带存储式电子压力计，耐压6000 psi的控制头、活动管汇、计量
设备。要求甲方井场备过滤清水10m3。按中华人民共和国GB/T24504-2009《煤
层气注入/压降试井方法》执行，取全取准各项压力、温度资料。测试工作结束
后提交渗透率（k）、储层压力（Pi）、表皮系数（S）、调查半径（Ri）、储层温度
（T）及煤层破裂压力（Pb）、闭合压力（Pc）等煤层参数，为测试井的煤层气
生产潜能评价和开发试验提供可靠的参数依据。

二、测试项目及参数设计计算
1、测试项目
测试项目：
注入/压降试井：它是一种单井压力瞬变测试，适用于高、低压储层，是目
前煤层气井测试中最常用的一种试井方法。它是以稳定的排量，低于煤层破裂压
力的注入压力向井中注水一段时间，在井筒周围产生一个高于原始储层的压力分
布区，然后关井，使得井底压力与原始储层压力逐渐趋于平衡。注入和关井阶段
采用压力计记录井底压力随时间的变化。通过分析数据，求取目的层的参数。由
于注入阶段要控制注入排量非常稳定比较困难，难免造成井底压力的波动，所以
压降阶段的数据分析通常最具有代表性。通过分析求取渗透率、储层压力、压力
梯度、调查半径、表皮系数等。

原地应力测试：它是在注入/压降试井以后进行。该测试一般进行2～4个循
环，每个循环由注入段和关井压降段组成。通过分析注入段数据求取破裂压力以
及裂缝重张压力，分析压降段求取闭合压力。

2、参数设计计算
注入/压降试井中，测试时间、最大注入压力、最大注入排量的设计计算需
依据一些地层及流体的高压物性参数，煤层气井目的煤层测试目的煤层的参数设
计是参考以往试井测试的经验而提出的。以某区CQ2井10#煤层为例介绍参数
计算过程。

CQ2井10#煤层的参数选值及设计计算分别见表1-1。
表1-1 10#煤层测试设计计算结果
参数 数值 单位 参数 数值 单位
注入时间tinj 10～12 hr 地面最大注入压力 9.8 MPa
关井时间tfall 20～24 hr 最大注入排量qinj 4.7 L/min
三、注入/压降测试、原地应力测试施工工序及要求
1、试井测试设备、地面准备及要求
对测试设备、仪表、压力计等进行性能检验，合格后方可使用。确保井场提
升动力系统及指重表灵活可靠，井场备水10m3。对试井设备进行检查、保养。
封隔器地面装配，对封隔器进行地面膨胀试压。下测试管柱前充分循环钻井液，
确保测试管柱起下畅通、井底干净、测试煤层完全裸露。根据测井结果和岩心确
定封隔器坐封位置。丈量下井油管，做好油管记录。地面连接下井测试管柱，并
记录每一部件的名称、尺寸及长度。组织施工及有关协作人员，交待测试注意事
项并分工，确保测试顺利进行。进行安全检查，各方面准备工作经验收合格后方
可施工。

2、CQ2井10#煤层注入/压降测试、原地应力测试施工工序及要求
CQ2井10#煤组裸眼井段预计1194.45-1201.33m、煤层厚度6.88m。
微破裂测试：目的是判断煤层破裂压力和闭合压力。
测试步骤是上提井下开关阀3-5m，井下开井，预计地面破裂压力
9.82-13.49MPa。启动地面注水泵，以最大排量向煤层注水，依此产生一个压裂
地层的瞬时压力脉冲，该过程仅仅持续几十秒钟，观察井口压力变化，记录注入
时间、总注入量。关闭井口旋塞阀，地面关井，记录关井时井口最大压力，关井
2小时。关井结束提出压力计，分析数据，判断煤层破裂压力值，确定最大注入
压力值。

注入/压降试井原则及要求：目的是求取煤储层渗透率、地层压力、污染系
数、调查半径、储层温度等。测试管柱灌满清水，选择合适的排量值进行注入，
注入排量应尽量保持稳定。注入时的最高泵压预计在5.89-9.8MPa，根据调节泵
压确定合理排量。最终地面注入泵压至少为6.55MPa。注入时间不少于10-12小
时。按设计的注入时间持续注入，同时记录井口压力、注入排量、累计注入量，
记录时间间隔每5—10分钟记录一次排量。注入结束后，在不停泵的情况下，下
放井下关闭阀关井，随后关闭井口阀门，观察井口压力变化，压确认井下可靠关
井后停泵。关井时间为24小时，关井测压降情况。关井结束后开井上提压力计
3-5m，开井放压停等30min，之后准备原地应力测试。

原地应力测试：共进行4个循环，每个循环注入分别注入0.5、1、2、4分
钟，关井压降20、30、30、40分钟，放压停等20分钟，预计注入地面破裂压力
9.82-13.49MPa。

四、结束语
煤层气井通过注入压降/试井测试技术获取煤层的有效渗透率、原始地层压
力、表皮系数及调查半径等参数；通过对煤层气井的煤层进行原地应力测试，获
取煤层的原地应力、破裂压力及梯度等参数值。求取煤层的原始地层压力、渗透
率、表皮系数、调查半径、破裂压力、破裂压力梯度、闭合压力、闭合压力梯度，
为该井下步压裂和排采提供施工参数依据。

参考文献
[1]《古榆树煤层气预查报告》.东北煤田地质局，2009年12月
[2]贺天才等《煤层气勘探与开发利用技术》.2007年12月

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高压气井测试技术研究.

高压气井测试技术研究.

高压气井测试技术研究垂直段管流压降分析本节利用质量、动量守恒导出了可压缩介质天然气的稳定一维管流的基本方程，在此基础上分析了垂直井筒的流动压降。

1、气相管流的基本方程将气相管流考虑为一个稳定的一维问题。

在管流中取一段垂直管作为分析象如图所示，以管子轴线为坐标轴Z ，规定坐标轴正向与流向一致。

定义管斜度θ为坐标轴Z 与水平方向的夹角。

图1 一维气相流动示意图1.1连续方程假设无流体通过管壁流出流入，由质量守恒定律得连续方程为d( A )dzv ρ=0 （1.1） 即 G= v ρA=常数上式表示任意管子截面z 上气体质量流量均保持不变。

式中ρ——气体密度，kg/m 3； v ——气体流速，m/s ；A ——管子流通截面=πD 2/4，m 2； D ——管子内径，m ； G ——气体质量流量，kg/s ；v ρ——流过单位截面面积的气体质量流量，kg/（m 2）； 对于等径油管，v ρ为常数。

1.2动量方程根据动量定理，作用于控制体的外力应等于流体的动量变化，即∑F z =ρA dzdvdz（1.2） 其中，作用于控制体的外力∑F z 包括：①质量力（重力）沿z 轴的分力（sin vAdz ρθ）；②管壁摩擦阻力（与气体流向相反，—w Ddz τ）；③压力pA —()P dp A +。

式中w τ——流体与管壁的摩擦应力（单位面积上的摩擦力），Pa ； D π——控制体的周边边界长，m ； P ——压力，Pa ；g ——重力加速度，9.81m/s 2； 将上述三项外力代入动量方程得sin w D dp dvg v dz A dzτπρθρ=--- （1.3） 根据资料表明：管壁摩擦应力与单位体积流体所具有的动能比成正比。

引入摩擦阻力系数ƒ，有：242w f v Dρτ=-⨯ （1.4）则摩擦阻力项可以表示为：224/42w w W DD v f A D D D τπτπτρπ==A D w πτ=4/D D 2w ππτ=D4w τ=ƒ2D 2ρυ （1.5） 动量方程即为压力梯度方程，其表示为2sin 2dp v dv g f v dz D dzρρθρ=--- （1.6） 上式总压降梯度可用下式表示为三个份量之和，即重力、摩擦阻力和动能压降梯度（分别用下标g ，ƒ和a 表示）。

煤层气井测试压裂解释及应用

煤层气井测试压裂解释及应用

煤层气井测试压裂解释及应用煤层气井测试压裂解释及应用煤层气是一种新型的能源，其开采与利用是当前我国能源领域的一项重要战略任务。

随着煤层气开采的深入，煤层气井开采压力逐步降低，致使煤层气的开采效率下降，这时需要采用压裂技术来提高采气效率，这就是煤层气井测试压裂技术。

一、煤层气井测试压裂技术概述煤层气井测试压裂技术是一种通过向煤层注入高压液体，使煤层产生裂缝，扩大煤层气通道，从而提高开采效率的技术。

该技术主要包括单硝酸甘油压裂、液压压裂、液体碎岩压裂、沙弹压裂等多种方法，其中以液压压裂最为常用。

液压压裂技术是一种将高压液体注入井内，通过井口充放口向井下送液强行将煤层撑起并裂开，煤层裂缝在拆除撑开压力后能够自行保持半永久性和可使煤层通气性和渗透性增加的技术。

针对不同的地质情况，液压压裂可分为水力压裂、气体压裂、泡沫压裂和混合压裂等，水力压裂是其中应用最为广泛的一种技术。

在进行煤层气井测试压裂前，需要进行试压并测定井下地质参数，根据实测参数进行压裂方案设计。

设计方案通常包括压裂液种类的选择、注入量、注入压力及持续时间等。

在进行压裂过程中，需要不断监测井下压力、压裂液注入量及煤层气产量等参数，及时进行控制和调整。

二、煤层气井测试压裂技术的应用煤层气井测试压裂技术在煤层气井的开采中具有重要的应用价值。

其应用主要包括以下几个方面：1. 提高煤层气井开采效率通过测试压裂技术可以扩大煤层裂缝，增加煤层渗透性，使煤层气开采效率得到提高。

2. 优化煤层气井的产能分布煤层气井测试压裂可以改善煤层裂缝的分布情况，促进煤层气的集中开采，提高整体产能。

3. 降低生产成本测试压裂技术可以提高开采效率和产能，降低生产成本，提高井产值。

4. 提高井下安全性煤层气井压裂需要对井下地质参数进行测量及压裂过程进行监测和控制，从而提高井下施工的安全性。

5. 推进煤层气井开采技术进步煤层气井测试压裂技术是一种新型的能源开采技术，其应用可以带动煤层气产业链的升级，推进煤层气井开采技术的进步。

第七章 煤层气勘探开发测试技术

第七章 煤层气勘探开发测试技术


第七章 煤层气勘探开发基本参数测试技术
1. 基本参数测试方法 2. 试井技术 3. 原地应力测试 4. 实验室参数测试
3
一、基本参数测试方法
1 煤岩基质特性测定
特性 储集能力 吸附体积 气成份 储层几何形态 扩散率 测定方法 实验室等温吸附曲线测定 煤芯解吸试验 煤芯解吸试验/气相色谱 测井、录井及煤芯数据 煤芯解吸试验 或生产井采样测定 或地质分析 备注
二、试井技术
测试井生产系统
典型的钻柱测试管柱
二、试井技术
二次开井阶段： 时间30min-2h，为一关时间的4-8倍，可按 具体情况而定。 最终关井阶段（压力恢复阶段）： 所需时间至少与二次流动时间相当，一般 在后者的1.5倍以上，低渗储层更长。 经过第一次开井后，储层可能恢复到原始 状态，因此，第二次开井和关井常能获得准确 的地层参数
二、试井技术
2）平均储层压力
储层压力是煤层气开采过程中的关键参数，压力的原始状 态，标志着煤层气的原始吸附条件。压力的不断变化，预示着 吸附条件的改变，进而对煤层含气性变化产生影响。而试井是 得到煤储层压力的唯一有效方法。
3）煤层的伤害和改善
煤层在钻井完井过程中，会受到某种程度的伤害，进而影 响煤层气的产出。试井资料获得的表皮因子S，可以定量评价地 层被伤害的程度。若通过储层强化措施，还可以通过S值的降低 评价改造效果
关键技术：在注入过程中不得将地层压裂。同时，为使 应力对渗透率的影响最低，注入压力应尽可能的低。
二、试井技术
（1）概念
2）段塞测试
常用于评价饱和水且原始地层压力低于静水柱压力的煤层。
所谓“段塞”是指通过井筒瞬时向储层段注入水体或从井筒 抽出一定体积的水体，引起水位随时间的变化（即压力瞬变）， 然后测量恢复过程中压力随时间的变化，直至地层初始压力，由 此求取渗透率、井筒储集系数和表皮系数，达到储层评价的目的。 段塞法首先用于评价水井，经过工艺修改后用于油气井，实 质是钻杆测试的一个特例。 段塞测试（Slug Testing）就是通过钻孔向储层段注入或抽 取一定量的流体，根据实测压力曲线进行储层参数计算。
煤层气测井

煤层气测井


核磁共振成像 测井（MRIL）
•MRIL只测量被孔隙流体占据的孔隙空间，其孔隙度测 量与地层岩性无关，是煤层孔隙度精确测量的工具。
•研究地层沉积相与构造研究的地层倾角测井；
•用于获取地层机械参数的声波全波列测井；
其它测井技术 •用于研究裂缝的井下电视扫描测井； •用于检测固井质量的声波变密度测井及脉冲回声测井 等等。
素的原子序数，煤中主要元素C的原子序数为6，故光电俘获截面低。 – 声阻抗小：声阻抗等于介质声波速度与密度的乘积，煤层的声阻抗比其
它地层都要低。
华 北 柳 林 煤 层 气 试 验 区 井 煤 层 气 测 井 曲 线
ML1
三、煤层气测井评价
1、煤层的划分
通过煤层与相邻砂岩、泥页岩测井响应的不同来识别煤层，并获取对应
•其它灰份，如细砂，对煤层的GR读数无影响。 •纯煤的电阻率一般较高；
自然伽马测井 （GR）
电阻率测井（R） •煤中粘土会使电阻率读数降低，因为粘土常常会含有结合
水是电阻率降低。 •相对于泥岩层，煤层对应的井径会减小；
•在套损井中，井径测井可以测量套损的位置和变形情况。 密度测井（DEN）•由于煤基质密度低，所以密度测井显示低密度值（高视孔 隙度）
径扩大率大。
2）煤层“四低（小）”测井响应特征 – 自然伽马低：煤层中铀、钍、钾的含量很低，一般为20-70API度，若煤
层自然伽马读数高，说明煤层中有天然放射性物质存在。
– 补偿密度低：煤主要有碳、氢、氧三种元素组成的碳氢高分子化合物， 具有较低的基质密度，因而具有较低的体积密度。
– 光电俘获截面低：光电俘获截面Pe定义为 Pe=（Z/10）^3.6,其中Z为元
四、问题的探讨
煤层气储层物性的定量评价？