压降试井可靠性判识方法探讨 .pdf

第 25 卷 2 期 2013 年 2 月 中国煤炭地质 C O AL GE 0 L 0 GY OF C HIN A V o1 25 N o 0 2 F eb 20 13 doi 10 3969 i ssn 1674 1803 20 13 02 06 文章编号 l 674 1803 20 13 2 0024 03 煤层气储层注入 压降试井可靠性判识方法探讨 安 杰 柳 光伟 黑龙江省煤 田地质测试研究 中心 黑龙江 哈尔滨150046 摘要 注入 压降试井作为获取煤储层参数的一个重要手段 近年来获得 了广泛的应用 但 由于施工设计不合理 现 场操作不规 范 模型选择 不正确等 问题 导致测试过程异常和测试结果 失真 针对这些问题提出了几种判识方法 利 用储层压力值与末点压力值的关系来检验测试结果是否可靠 利用井储系数计算值与实测值的关系及双对数曲线 上 出现的异常点来检验封隔器是否密封及井下关井是否成功 为了提高注入 压 降试井测试过程和结果 的可靠性 建议采用推荐的检验方法对试井资料及解释结果进行分析判断 以便合理指 导后续勘探开发工作 关键词 煤储层 注入 压降试井 测试过程 和结果 可靠性 判识方法 中图 分 类 号 P 618 11 文 献 标 识 码 A P robe i nto C B M R eservoi r Injecti on P ressure D rop T est R el i abi l i ty Identi fi cati on M ethod A n Ji e L i u G uangw ei H ei l ongji ang Coal Geol ogi cal Testi ng and Research Center H arbi n H ei l ongji ang 1 5004 6 A bstract T he i njecti on p ressure drop test as an i m portant m eans i n coal reservoi r param eters acqui si ti on has achi eved extensi ve ap pl i cati on i n recent years B ut b ecause of i rrati onal constructi on desi gn n onstand ard si te op erati on and i n correct m odel sel ecti on i ssues h ave cause d test proced ure an om al y and resu l t l ack of fidel i ty In al l usi on to these i ssue s som e of i den ti ficati on m ethod s p ut forw ard u si n g rel ati on sh i p betw een reservoi r p ressu re val u e an d en d poi n t p ressure val ue to ch eck i f th e tested resul t rel i ab l e usi n g rel a ti on sh i p b etw een w el l bore stora ge coeffici ent cal cu l ated v al u e and m easu red val ue as w el l as ab norm al p oi nt com e from dou bl e l ogari th m curv es to ch eck i f th e pack er seal ed u p and i f dow nh ol e cl ose i n su ccee d T o prom ote i ecti 0n p ressu re drop test process an d resu l t rel i abi l i ty i t i s sug gested that u si n g i nspecti on m ethod s re com m en ded carry ou t anal ysi s and i d en ti fi ca ti on of tested data and i nterp reted resu l ts i n th e effect th at can reaso nabl y i nstru ct su bse quen t expl orati on and expl oi tati on w orks K eyw ords coal reserv oi r i njecti on ressure drop test test process and resul t rel i abi l i ty i denti fi cati on m ethod 注 入 压 降 测 试 作 为 获 取 煤 储 层参 数 的 一个 重 要手 段 近 年来 获得 了较广 泛 的应用 但 由于施T 设计 不合 理 现场 操作 不规 范 模 型选 择不 正确 等 问 题 使得测试分析结果偏离真实值 以至于很多人都 认为注入 压降测试的数据不可靠 无法指导后期工 作 这些 问题 实 际上 多是人 为 因素造 成 但 如何 识 别 获取 的参 数 是否 准确 就需 要对 测试 资 料及结 果 进 行分析判断 1 用储 层压力判断试 井分析结果 煤层气储 层压力是 指煤储层 中流体 的压力 一般 通过 注入 压 降试 井获 取压力 曲线 用 直线分 析法 或 拟合法计算推导出近似于储层压力的外推压力值l l I 公式 1 是典型注入 压降曲线的井底压力推导式 21 Pws P l g 1 凡 作者 简介 安 杰 19 82一 男 丁程师 2007 年研究 生毕业 于吉林 大 学地球科学学院 从事煤层气测试及相关研究工作 收稿 日期 20 12 11 30 责 任 编 辑 唐 锦 秀 式 中 尸 s 关 井压力 kPa 生产时 间 h 一 储层 压力 kPa 关井 时间 h q 产 量 m 3 d 体积 系数 无量纲 流体粘度 无量纲 对于特 定 的煤 层 为一常数 用 m 表 c rL 示 公式 1 又 可写为 Pws m l g 2 下 面分两种 情 况讨论 如何 用获 取 的外推 压力 值 判断分析结 果是否准 确 注入 压降测试未到达储层边界 此时储层特 征一般 表现为均质 无限大储层 特征 在 霍纳 曲线上找 出径 向流直线 段 半对 数直线段 的延长线 在横坐标为 1 的时候 的压力 即为外推压力 也就是假设关 井时间 为无穷大时的井底压力值 因为储层不可 能是均 质 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 期 安杰 等 煤层气储层注入 压降试井可靠性判识方法探讨 25 无 限 大 的 只是 没有 测试 到储 层 的边 界 所 以这个 压 力值要大于或等于真实的储层压力值 把 实 测 曲线 上 最 后 一 个 点 的压 力 称 为 末 点 压 力 在注入 压 降试井 中 末 点压力和外推储层压力 值有固定的关系 即末点压力 外推压力 推 导过 程 如下 设 末点 压 力为 At t 时刻 的井 底压 力 外 推 压力 为 A t t2时刻 的井 底压 力 且 已知 P ws t2 原 理 l g 丘 警 为 一 减函 数 假 设 末点 压 力为 t t 时刻的压力值 外推压力为 At t2时的压力值 由条件已知 Pw s t2 B t2028kPa 应用这个原理 可以推断试井分析的结果是否 正 确 如果 出现 与 上述 分析 相反 的结 论 说 明分 析肯 定 是错 误 的 有 可 能是 径 向流段 选择 不 正确 也 有可 能 是模 型选 择不 正 确 总 之 分 析结 论 包括 渗透 率 表皮系数等参数都不能作为后期工作的参考 如 在很 多实 际的测 试 资料 中 双对 数 和半 对数 曲线并未出现明显的径 向流段 但分析人员却将类 似 于 直线 的过 渡段 或 尾 部 效 应 段 作 为 径 向流 分 析 从而使解释结果与真实值大相径庭 图 1A 井为我 国某区块一 口参数井 的试 井实测 压 力 图和 半对 数 直 线分 析 图 由 图 1 a 读 出该 井 的 末 点压 力 为 12 028kPa 而 半对 数分 析 结果 外 推 压力 值为 12 122kPa 图 2 b 末点压力 外 推压力 说 明该井 的分析 存 在 问题 一 十 I 一 12 122 k P a 岫 e e l l 一 L fa1注入 压降实测压力曲线及末点压力 b H om er直线分析及外推压力 图 1 A 井注 入 压 降试 井 实测 压 力 曲线 及 H om er直线 分 析 图 Fi gure 1 M easured pressure curves and H orner strai ght l i ne anal ysi s chart of i njecti on pressure drop test i n w el l A 测试过程 中已达到边界 在已经测得储层边 界的情况下 径 向流直线段的外推压力值会高于拟 合分 析方 法 获取 的储 层压 力值 此 时不能 用 径 向流 直线段分析获得 的外推压力值替代储层压力值 但 当各 流 动段 的特 征直 线都 已经 出现 的话 可 以用 特 征直线的分析结论求得储层压力值或者用拟合分析 方法 计算 求得 储 层压 力值 结 果 的准 确性 当然也 受 控于 模 型 的选 择 和特 征直 线 的甄别 2用井储 系数判 断封 隔器 坐封及关 井效果 井筒储集系数 简称井储系数 定义了纯井筒流 动期 间压 力 变化 的速 率 对 于一个 充 满单 相 流体 的 井 井筒储集系数可用流体压缩系数来表示 31 C 1 A V A P C 0V 式中 C 厂 流体压缩系数 一 井简 体积 m 就煤 层 气注 入 压 降试井 来 说 井 筒 内流 体 只有 水 因此 值 为一定值 也就是说 C 值的大小也就表 征 了井 筒 体 积 的大 小 因此井 储 系 数 C 值 可 以作 为 判断井下关井和封隔器是否坐封的可靠依据 例如 1 O00m 深的井 下 入 2 油管 使 用井下 封 隔器 封 隔煤 层 地 面关 井 只考 虑 油 管 影 响 时 计 算 出 C 1 O 00 1 4m 3 M Pa 如果 该井 采 用井 下关 井 的话 井储 系数会 小 于 或远小于 0 00 1 4m 3 M Pa 而当该井测试封隔器失封 的话 井储 系数会 远 大于 0 001 4m 3 M Pa 图 2 是 B 井 测试 资料 该 井 采 用 井 下关 井 封 隔器 及关 井 阀 以下井 简体 积 为 0 366m 水 的压 缩 系 数 为 4 44 x l O M Pa 实 际 计 算 出 的 井 储 系 数 为 0 000 163m 3 M Pa 而 测 得 的井 储 系 数 为 0 0 18 3m M Pa 图 3 由此 可 以判 断 该 井 在 测试 过程 中 出现 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 中 国 煤 炭 地 质 第25卷 亡 兰 拦嚣i 拦 干 硐 一 平 再 再一一 1抖卅一 一 卜 日 匠三E p F雨 一L i i i i i t t一一 jj量 一 上 0 琳 0一 i肆 土 善 葺撼 二 再 斗 抖 一 删 再 睇 j二 瓣l硎 1霸雨 一 尊 L一 4 0 土 一 一 一 车 刖 删 j l 趟 一暑矗 舞 r 矗1 娼 一 善 菇 越 一 一 一 一 十 一 十 一 一 一 L 埘 1咖一 啊 u 一 04 扛 孵二 7 7TT 一 竹 牛 一 叫 哮弹 卜 L一 Cs 0 O l 83m IM Pa j i 一一 茸 z 十 一一一 一 一 一 苒 删 一 4 一弹 H 十 一 一 一 4 水 斗一 工 i 嘶 一 一 卜 甘 卅 一 一 H 瓒 一 H 0州t卜 一 斗 中 卅 r 一 卜 r n计 辑 一 一 图 2 B 井双 对数 拟 合分 析 曲线 图 F i gure 2 D ou bl e l ogari thm fitti n g an al ysi s curves of w el l B 问题 很 有 可能井 下关 井失 败或 封隔 器 已经 失封 当然 一些储层厚度较大且煤体结构较差的煤 层 在钻井过程及测试过程中容易发生坍塌 使得 井筒 体积变大 此 时没有办法估算井筒体积的大 小 这种情况下如何判断这就需要用别的方法来甄 别 测试 过程 中封 隔器 密封 及井 下关 井是否 成 功 3奇异点分析 奇异点分析是判断测试过程 中封隔器是否密封 及井下关井是否成功的又一种方法 当井下关井不 成 功或 封 隔器封 闭不好 时 就会 带来 以下 的问题 如果测试储层为常压或高压储层 会造成井 f I井 口 平 衡 压 力 l I 储系数非常大 在很长的测试期内不出现径 向流响 应特征 使后期的分析非常困难 如果测试储层为低压储层 不仅会造成井储 系数 大 和出现 变井 储效 应 还会 在 井 口液 面 落为 0 时和井 筒 内液 面达到液 面平 衡点 压力 时 测试数 据 出现畸变 使后期的数据发生 畸变 也叫奇异点 煤 层气井 如果 井下 关 不成 功 而煤储 层 又为 低压储层时 当液面离开井 LJ 向下降落 形成变液面 恢复过程 此时井储影响的机理完全不同 井储系数 按变液面公式计算 公式为 C 2 10 1 79 V p 当井深 为 l O00m 时 下人 2 2 油管 使用井下 封隔 器封 隔煤层 地 面关井 计算 出 C 2 0 307m 3 M P a 并得 到C2 C 219 此 时 在 双对数 曲线 中表现为 当液面离开井 口的 一 瞬间 由于井筒 系数突然变大 曲线会发生畸变 图 3 a C 井为我 国某煤层气参数井 的实测 曲 线 及 对应 于该 井深 度 的井 口平衡 压 力 点 图 3 b 为 对 应 的双对 数 曲线及对 应井 口平 衡压 力点 压力 时的 双对数 曲线 变异 现象 另外 由于煤岩的成份以有机质碳的化合物为 主 具 有弹 塑性 当注 入水 对其 加压 时 部 分能量 被 吸收 而发 生 塑性 变形 达到 所 谓 的 平 衡 压 力点 I4 a 压力历史曲线上 的井I 1平衡压力点 b 双对数图上的井 口平衡压力点 图 3 C 井 注入 压 降实 测 曲线 及双 对数 曲线 图 F i gure 3 Injecti on pressu re d rop test m easu red curves and d oubl e l ogari thm curves of w el l C 1 l 衡 儿 王 力 点 罐 蘑 黪 g黪 l l 雾黪霪 誊 孵 黪 女 j黪嘉 嚣 簪 露 z 曩 t越 笺 0 囊 黧 辫 磐 拶 矗 瓣巍 簿瓣露掰f 0 0 一 l l 警 妻 誊 El力 kPa 液体滴量 m D vs时间 hn 讯 列 鞋曲 拽dp dp kPal tf州 a 压力历史 曲线上的平衡压力点 b 双对数曲线图上对应的平衡压力点 图 4 D 井 注入 压 降 曲线及 双对 数 曲线 图 Fi g 4 Inj tj n p u dr0p tes m a u d u and d ubl l gari thm u fw d ID 下转第 70 页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 7 0 中 国 煤 炭 地 质 第25卷 金 快速 回收 盈利 的有 效途径 参 考 文献 1 高绪晨 张春才 段铁梁等 煤层气测井资料解释初探l J1 中国煤炭 地 质 2003 15 4 f2 林建 东 陈信平 胡超元等 煤层气勘探开发从 以 程为 主导 到 预测指导下的工程 之转变 J1 中国煤炭地质 20 12 24 3 3 傅 雪海 陆国桢 秦杰等 用测井响应值进行煤层气含量拟合 和煤 体结构划分 测井技术IJ1 1999 112 f4 杜 文凤 彭苏 萍 王珂 等 瓦斯 突出煤和非 突出煤 A V O 响应 的比 较 中国煤炭地质 2010 22 6 5 常锁亮 杨起 刘大锰 等 煤层气储层物性预测 的 A V O 技术 对地 震纵波资料品质要求的探讨 J 地球物理学进展 2008 04 16 彭苏萍 高云峰 杨瑞召 等 AV O 探测煤层瓦斯富集的理论探讨和 初步实践一 以淮南煤 田为例 J 地球物理学报 2005 06 7 兰凤娟 秦 勇 林玉成 煤层气组分浓度异常及其地球化 学成因 J 中 国煤 炭 地 质 2009 2 1 4 8 朴庆春 张宪生 靳万学等 煤层气测井解释方法综述IJ 测井 与射 孔 20 10 2 4 9 叶建平 中国煤储层 渗透率及其主要影 响因素 JI 煤炭学报 1999 2 1O 徐 效英 王 峰 梁亚林 煤层气指标 的测井解 释叨 煤 炭科学技 术 200 1 7 11 蔡志翔 韦重韬 邹明俊 潘河地 区煤层 气井排采制度优 化fJ1 中 国煤炭地质 2012 24 10 12 王 凤清 沁水盆地胡底 井 田地质特征及煤层气 赋存规律 lJJ 中国 煤炭地质 2011 2 3 7 13 庞湘 伟 煤 层气 含量 现场 数理 预测 方法 JJ 中 国煤炭 地质 20 11 23 3 14 凌毅平 程夏胜 煤层气储层测井评价有关问题的讨论 J 中国煤 炭地质 200 8 20 12 上接 第 2 6 页 特别 当注入水量较少时 极易达到此种平衡压力点 图 4 所示现场实例资料为某煤层气参数井现场实例 资料 就是在注水量很小 的情况 由于接近平衡力点 而产生的异变现象 实际上很多类似的试井资料之前也见过 但解 释人员都解释为具有 定压边界 的稳定流 其实这 是不正确的 因为煤储层不同于石油储层 煤层外 围 不 会产 生 比水流 动能 力更强 的驱 动介 质 因此也 不 会 出现 所谓 的 定 压边 界 4结