煤層氣勘探方法(3測試)

1、煤層氣勘探方法與技術(shù)煤層氣勘探方法與技術(shù)吳吳 建建 光光中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司20082008年年1111月月 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)大大 綱綱n1 前言前言n2 煤層氣勘探開發(fā)原則與階段劃分煤層氣勘探開發(fā)原則與階段劃分n3 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測試煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測試 n4 煤層氣鉆井技術(shù)煤層氣鉆井技術(shù)n5 煤層氣物探技術(shù)煤層氣物探技術(shù) n6 煤層氣固井技術(shù)煤層氣固井技術(shù)n7 煤層氣完井與增產(chǎn)技術(shù)煤層氣完井與增產(chǎn)技術(shù)n8 煤層氣排采技術(shù)煤層氣排采技術(shù)n9 煤層氣田集輸工程煤層氣田集輸工程 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)3.1 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測定方法煤

2、層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測定方法特性特性測定方法測定方法備注備注儲(chǔ)集能力儲(chǔ)集能力實(shí)驗(yàn)室等溫吸附曲線測定實(shí)驗(yàn)室等溫吸附曲線測定吸附體積吸附體積煤芯解吸試驗(yàn)煤芯解吸試驗(yàn)氣成份氣成份煤芯解吸試驗(yàn)煤芯解吸試驗(yàn)或生產(chǎn)井采樣測定或生產(chǎn)井采樣測定儲(chǔ)層幾何形態(tài)儲(chǔ)層幾何形態(tài)測井、錄井及煤芯數(shù)據(jù)測井、錄井及煤芯數(shù)據(jù)或地質(zhì)分析或地質(zhì)分析擴(kuò)散率擴(kuò)散率煤芯解吸試驗(yàn)煤芯解吸試驗(yàn)1 煤巖基質(zhì)特性測定煤巖基質(zhì)特性測定 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)特性特性測定方法測定方法備注備注儲(chǔ)層壓力儲(chǔ)層壓力試井、靜壓測量試井、靜壓測量儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率試井試井儲(chǔ)層相對(duì)滲透率儲(chǔ)層相對(duì)滲透率數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室煤芯測定數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室煤芯

3、測定有效厚度有效厚度錄井、測井錄井、測井孔隙率孔隙率數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室煤芯測定數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室煤芯測定孔隙體積壓縮系數(shù)孔隙體積壓縮系數(shù)實(shí)驗(yàn)室煤芯測定實(shí)驗(yàn)室煤芯測定流體性質(zhì)流體性質(zhì)成分與流體性質(zhì)測定成分與流體性質(zhì)測定或生產(chǎn)井采樣測定或生產(chǎn)井采樣測定抽排體積幾何形態(tài)抽排體積幾何形態(tài)地質(zhì)研究、數(shù)值模擬、產(chǎn)量地質(zhì)研究、數(shù)值模擬、產(chǎn)量歷史擬合歷史擬合2 天然裂隙系統(tǒng)特性測定天然裂隙系統(tǒng)特性測定 3.1 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測定方法煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)測定方法 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)3.2 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定1 儲(chǔ)集能力測定儲(chǔ)集能力測定 一般采用蘭格繆爾等溫吸附線測定，

4、其方程式：一般采用蘭格繆爾等溫吸附線測定，其方程式：V=VLP/PL+P V吸附量；吸附量；P壓力；壓力；VL蘭氏體積；蘭氏體積；PL蘭氏壓力蘭氏壓力等溫吸附線的應(yīng)用以下四個(gè)方面等溫吸附線的應(yīng)用以下四個(gè)方面:1) 評(píng)價(jià)煤層的最大吸附能力；評(píng)價(jià)煤層的最大吸附能力；2）預(yù)測生產(chǎn)過程中煤層氣的臨界解吸壓力；）預(yù)測生產(chǎn)過程中煤層氣的臨界解吸壓力；3）預(yù)測生產(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）預(yù)測生產(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）；時(shí)間）；4）確定儲(chǔ)層初始含氣飽和度。）確定儲(chǔ)層初始含氣飽和度。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)3.2 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層氣主要儲(chǔ)

5、層參數(shù)的測定1 儲(chǔ)集能力測定儲(chǔ)集能力測定 煤層等溫吸附曲線煤層等溫吸附曲線 p ad p ad CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)2 煤層氣含量測定煤層氣含量測定 直接法直接法直接測量從試驗(yàn)煤樣中釋放出的氣體；直接測量從試驗(yàn)煤樣中釋放出的氣體；間接法間接法利用實(shí)驗(yàn)室測定的等溫吸附等參數(shù)計(jì)算獲得。利用實(shí)驗(yàn)室測定的等溫吸附等參數(shù)計(jì)算獲得。直接法測定煤層氣含量，包括三個(gè)部分：損失量、實(shí)測解吸量、直接法測定煤層氣含量，包括三個(gè)部分：損失量、實(shí)測解吸量、殘余量。殘余量。Q=32.0368（VLL+ Vm + Vrd）/mQ 含氣量；含氣量；VLL損失量；損失量；Vm解吸量；解吸量；Vrd殘余量；殘余量；

6、m煤煤樣重量樣重量換算成干燥無灰基換算成干燥無灰基:Qdaf=32.0368（VLL+ Vm + Vrd）/mad(1-Aad-Mad)3.2 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)3.2 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層生氣量與含氣量煤層生氣量與含氣量 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)3 3 滲透率測定滲透率測定控制煤層氣產(chǎn)量的最重要的儲(chǔ)層特征之一，控制煤層氣產(chǎn)量的最重要的儲(chǔ)層特征之一，通過試井估算通過試井估算ka、p、s等未知參數(shù)。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。試井?dāng)?shù)據(jù)是精確估算原地裂隙系統(tǒng)滲

7、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：應(yīng)用于煤巖雙孔隙度儲(chǔ)層模型的方程如下：srrBqweiisi472.0ln3.141)p-h(pkkwfria3.2 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定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 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)4 4 煤層氣井常用試井方法煤層氣井常用試井方法1 1）鉆桿測試（）鉆桿測試（DSTDST）2 2）段塞測試法）段塞測試法3 3）注入注入/ /壓

8、降測試法壓降測試法4 4）水箱測試法）水箱測試法5 5）多井干擾測試法）多井干擾測試法3.2 煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定煤層氣主要儲(chǔ)層參數(shù)的測定 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)煤層氣試井基礎(chǔ)理論煤層氣試井基礎(chǔ)理論 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)一、煤層氣的產(chǎn)出機(jī)理一、煤層氣的產(chǎn)出機(jī)理 賦存于煤層中的甲烷氣有三種狀態(tài)，即游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)和溶解賦存于煤層中的甲烷氣有三種狀態(tài)，即游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)和溶解狀態(tài)。煤層中絕大部分裂縫空間被水飽和。狀態(tài)。煤層中絕大部分裂縫空間被水飽和。 當(dāng)煤層壓力降低到煤層氣臨界解吸壓力時(shí)，煤中被吸附的甲烷開始與當(dāng)煤層壓力降低到煤層氣臨界解吸壓力時(shí)，煤中被吸附的甲烷

9、開始與微孔隙表面分離，叫做解吸。由于割理中的壓力降低，解吸作用也可在煤微孔隙表面分離，叫做解吸。由于割理中的壓力降低，解吸作用也可在煤層的割理層的割理基質(zhì)界面發(fā)生。解吸的氣體通過基巖中微孔隙擴(kuò)散進(jìn)入裂縫網(wǎng)基質(zhì)界面發(fā)生。解吸的氣體通過基巖中微孔隙擴(kuò)散進(jìn)入裂縫網(wǎng)絡(luò)中，再經(jīng)裂縫網(wǎng)絡(luò)流向井筒。絡(luò)中，再經(jīng)裂縫網(wǎng)絡(luò)流向井筒。 CH4CH4CH4CH4CH4Coal MatrixCH4H2OCoal Cleats CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)二、煤層氣產(chǎn)出三個(gè)階段二、煤層氣產(chǎn)出三個(gè)階段 階段階段：壓力下降比較少，井附近只有單相水流動(dòng)。屬于：壓力下降比較少，井附近只有單相水流動(dòng)。屬于單相流階段單相流階段

10、。 階段階段：儲(chǔ)層壓力進(jìn)一步下降，井筒附近有一定數(shù)量的甲烷從煤的表：儲(chǔ)層壓力進(jìn)一步下降，井筒附近有一定數(shù)量的甲烷從煤的表面解吸，開始形成氣泡，阻礙水流動(dòng)，水的相對(duì)滲透性下降，但氣泡是面解吸，開始形成氣泡，阻礙水流動(dòng)，水的相對(duì)滲透性下降，但氣泡是孤立的，沒有互相連接。這一階段叫做孤立的，沒有互相連接。這一階段叫做非飽和單相流階段非飽和單相流階段。階段階段 ：儲(chǔ)層壓力進(jìn)一步下降，儲(chǔ)層壓力進(jìn)一步下降，有更多的氣解吸出來，則井筒附近有更多的氣解吸出來，則井筒附近水中含氣已達(dá)到飽和，氣泡互相連水中含氣已達(dá)到飽和，氣泡互相連接形成連續(xù)的流線，氣的相對(duì)滲透接形成連續(xù)的流線，氣的相對(duì)滲透率大于零。隨著壓力下降

11、和水飽和率大于零。隨著壓力下降和水飽和度降低，氣的相對(duì)滲透率逐漸上升，度降低，氣的相對(duì)滲透率逐漸上升，氣產(chǎn)量逐漸增加。這一階段叫做氣產(chǎn)量逐漸增加。這一階段叫做兩兩相流階段相流階段。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 煤層氣田大規(guī)模開發(fā)需要大量的初始投資，因此，在開發(fā)煤層煤層氣田大規(guī)模開發(fā)需要大量的初始投資，因此，在開發(fā)煤層氣田之前首先要查清煤層氣儲(chǔ)層的特性，并對(duì)煤層氣井的長期產(chǎn)能氣田之前首先要查清煤層氣儲(chǔ)層的特性，并對(duì)煤層氣井的長期產(chǎn)能和最終采收率進(jìn)行預(yù)測。和最終采收率進(jìn)行預(yù)測。 滲透率是控制煤層甲烷開采的主要儲(chǔ)層參數(shù)之一，煤層在水飽滲透率是控制煤層甲烷開采的主要儲(chǔ)層參數(shù)之一，煤層在水飽和條

12、件下，滲透率對(duì)煤層氣井排出水的初始速度起著控制作用。因和條件下，滲透率對(duì)煤層氣井排出水的初始速度起著控制作用。因此，滲透率控制著儲(chǔ)層脫水速度和達(dá)到最大采氣量所需的開采時(shí)間。此，滲透率控制著儲(chǔ)層脫水速度和達(dá)到最大采氣量所需的開采時(shí)間。 準(zhǔn)確測定煤儲(chǔ)層滲透率在確定最優(yōu)井距和增產(chǎn)設(shè)計(jì)，以及完井準(zhǔn)確測定煤儲(chǔ)層滲透率在確定最優(yōu)井距和增產(chǎn)設(shè)計(jì)，以及完井設(shè)計(jì)和優(yōu)化儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)管理方面十分重要。設(shè)計(jì)和優(yōu)化儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)管理方面十分重要。 三、試井機(jī)理三、試井機(jī)理 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 壓力瞬變測試即可以提供包括滲透率和儲(chǔ)層壓力在內(nèi)的、用壓力瞬變測試即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

13、生產(chǎn)潛能、采收率和經(jīng)濟(jì)可行性的重要資料，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度和裂縫導(dǎo)流能力的估算。并可進(jìn)行水力壓裂井裂縫長度和裂縫導(dǎo)流能力的估算。 所謂所謂“試井試井”，顧名思義，就是對(duì)油氣井或水井進(jìn)行測試。，顧名思義，就是對(duì)油氣井或水井進(jìn)行測試。試井是一種以滲流力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以各種測試儀表為手段，通試井是一種以滲流力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以各種測試儀表為手段，通過對(duì)油氣井或水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的測試來研究油、氣、水層和測試井過對(duì)油氣井或水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的測試來研究油、氣、水層和測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)系的各種物理參數(shù)、生產(chǎn)能力

14、，以及油、氣、水層之間的連通關(guān)系的方法。的方法。三、試井機(jī)理三、試井機(jī)理 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 試井資料的測取和分析是試井工作的兩個(gè)重要組成部分。前試井資料的測取和分析是試井工作的兩個(gè)重要組成部分。前者即者即現(xiàn)場測試現(xiàn)場測試，為的是取得足夠的可靠的資料；后者即，為的是取得足夠的可靠的資料；后者即試井解釋試井解釋，要求通過分析測得的資料，得到盡可能多的關(guān)于地層和測試井的要求通過分析測得的資料，得到盡可能多的關(guān)于地層和測試井的可靠信息?？煽啃畔ⅰ?煤層甲烷儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)預(yù)測的兩個(gè)最重要性質(zhì)是滲透率和儲(chǔ)層壓煤層甲烷儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)預(yù)測的兩個(gè)最重要性質(zhì)是滲透率和儲(chǔ)層壓力，是從試井中得到的這些參數(shù)。力，

15、是從試井中得到的這些參數(shù)。 三、試井機(jī)理三、試井機(jī)理 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)四、注入四、注入/壓降試井方法壓降試井方法 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，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)。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，

16、則計(jì)算出的滲透率偏高。注入階段超過了破裂壓力，則計(jì)算出的滲透率偏高。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 注入注入/壓降試井的主要優(yōu)點(diǎn)是：壓降試井的主要優(yōu)點(diǎn)是： 流體的注入提高了地層壓力，保證了在測試過程中流體的注入提高了地層壓力，保證了在測試過程中為單相流；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。的煤層氣井。 不需要井下機(jī)械泵送設(shè)備，簡化了操作步驟，降低不需要井下機(jī)械泵送設(shè)備，簡化了操作步驟，降低了成本。了成本。 可以用標(biāo)準(zhǔn)試井分析方法來分析，結(jié)果比較可靠。可以用標(biāo)準(zhǔn)試井分析方法來分析，結(jié)果比較可靠。 探測半徑較大；時(shí)間相對(duì)較短。探測

17、半徑較大；時(shí)間相對(duì)較短。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 注入壓降方法主要缺點(diǎn)：注入壓降方法主要缺點(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)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，把取自被測試層位的地層水回注到測試的微粒，產(chǎn)生傷害。因此，把取自被測試層位的地層水回注到測試井中是很理想的。至少應(yīng)當(dāng)采用與地層和氣藏流體相容的淡水。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

18、不好，使井底壓力第二，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。這種裂縫超過了測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，使測試不可靠。因此，會(huì)產(chǎn)生認(rèn)為是自然滲透率或井筒傷害的假象，使測試不可靠。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。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。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)四、四、試井有關(guān)概念試井有關(guān)概念 在試井過程中，我們提供一個(gè)脈沖輸入（即在試井過程中，我們提供一個(gè)脈沖輸入（即流量的變化），然后監(jiān)測儲(chǔ)層的響應(yīng)（即壓力的流

19、量的變化），然后監(jiān)測儲(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：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、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。裂隙的特征、多孔效應(yīng)等等。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 1表皮效應(yīng)表皮效應(yīng) 壓力的傳遞并不是在整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)層的其它部一帶的滲透率比儲(chǔ)

20、層的其它部分的滲透率降低，就好象一層分的滲透率降低，就好象一層表皮圍繞著井筒，導(dǎo)致過高的表皮圍繞著井筒，導(dǎo)致過高的壓降。壓降。 這就是表皮效應(yīng)。這就是表皮效應(yīng)。 “表皮表皮”造成的壓降造成的壓降PS， 是鉆井中實(shí)際測得的壓力與是鉆井中實(shí)際測得的壓力與不受傷害時(shí)鉆井中應(yīng)有的壓力不受傷害時(shí)鉆井中應(yīng)有的壓力之差。之差。 裸眼井裸眼井壓裂井壓裂井 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 2井筒儲(chǔ)集效應(yīng)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)槭侨绻捎镁陉P(guān)井，當(dāng)井一關(guān)閉，地面產(chǎn)量立

21、即變?yōu)?，但在井，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)榈牡貙訅毫_(dá)到平衡，此時(shí)的井底流量才變?yōu)?。這就是所謂的井。這就是所謂的井筒筒“續(xù)流效應(yīng)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)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，使得井筒儲(chǔ)集效應(yīng)結(jié)束。長，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。減小井

22、筒儲(chǔ)集效應(yīng)的最好辦法是采用井底關(guān)井工具。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 3無限作用徑向流無限作用徑向流 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)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。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

23、主的響一樣。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。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)。流。無限作用徑向流是試井解釋技術(shù)的基礎(chǔ)。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 在半對(duì)數(shù)座標(biāo)中，無限作用徑向流的壓力響應(yīng)為一在半對(duì)數(shù)座標(biāo)中，無限作用徑向流的壓力響應(yīng)為一條直線。除早期響應(yīng)以外，徑向流的壓力響應(yīng)與時(shí)間的條直線。除早期響應(yīng)以外，徑向流的壓力響應(yīng)與時(shí)間的對(duì)數(shù)呈比例關(guān)系。對(duì)數(shù)呈比例

24、關(guān)系。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 4儲(chǔ)層邊界響應(yīng)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，最終在測試的井中將會(huì)感覺向流階段不可能一直持續(xù)下去，最終在測試的井中將會(huì)感覺到儲(chǔ)層邊界的作用。到儲(chǔ)層邊界的作用。 閉合邊界閉合邊界 斷層邊界斷層邊界 常壓邊界常壓邊界 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 5調(diào)查半徑調(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)的壓力改變應(yīng)當(dāng)在整個(gè)

25、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)測不到，該點(diǎn)確定了在測試過程中被測試的應(yīng)十分微弱，根本監(jiān)測不到，該點(diǎn)確定了在測試過程中被測試的儲(chǔ)層的范圍。我們把鉆井到該點(diǎn)的距離稱為調(diào)查半徑。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。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)6.試井分析模型試井分析模型 由于試井時(shí)間很短，所以在分析時(shí)，可以簡化為兩種模由于試井時(shí)間很短，所以在分析時(shí)，可以簡化為兩種模型：描述徑向流的模型和描述水力壓裂井的模型。型：描述徑向流的模型和描述水力壓裂井的

26、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。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€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。力壓裂改變了近井地帶的水流狀態(tài)，形成了較強(qiáng)的線性水流。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 徑向流儲(chǔ)層模型徑向流儲(chǔ)層模型 為了減小描述方程的復(fù)雜性，徑向流模型模型假定：為了減小描述方程的復(fù)雜性，徑向流模型模型假定： 在地表以恒定的流量進(jìn)行生產(chǎn)；在地表以恒定的流量進(jìn)行生產(chǎn)； 在上下不滲透邊界之間的所有流體，均由井筒沿直徑

27、方向流向儲(chǔ)層；在上下不滲透邊界之間的所有流體，均由井筒沿直徑方向流向儲(chǔ)層； 假定儲(chǔ)層的外邊界無限大；假定儲(chǔ)層的外邊界無限大； 在邊界上有時(shí)有水流的流動(dòng)（導(dǎo)水邊界），有時(shí)沒有水流（不導(dǎo)水在邊界上有時(shí)有水流的流動(dòng)（導(dǎo)水邊界），有時(shí)沒有水流（不導(dǎo)水邊界）；邊界）； 對(duì)于其內(nèi)邊界，井筒完全穿透了儲(chǔ)層，并且完全開放允許水流進(jìn)入；對(duì)于其內(nèi)邊界，井筒完全穿透了儲(chǔ)層，并且完全開放允許水流進(jìn)入； 通常假定儲(chǔ)層是水平的，儲(chǔ)層模型的巖石性質(zhì)、滲透率、孔隙度和通常假定儲(chǔ)層是水平的，儲(chǔ)層模型的巖石性質(zhì)、滲透率、孔隙度和壓縮性都與其所在位置和壓力無關(guān)；壓縮性都與其所在位置和壓力無關(guān)； 假定流體的飽和度在整個(gè)儲(chǔ)層中是一致的

28、；假定流體的飽和度在整個(gè)儲(chǔ)層中是一致的； 流體的性質(zhì)，粘度、地層體積系數(shù)和壓縮性都與壓力無關(guān)。流體的性質(zhì)，粘度、地層體積系數(shù)和壓縮性都與壓力無關(guān)。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 水力壓裂井模型水力壓裂井模型 水力壓裂激化的目的，是將井筒與自然裂隙系統(tǒng)連通，以減小近井水力壓裂激化的目的，是將井筒與自然裂隙系統(tǒng)連通，以減小近井地帶滲透率遭破壞造成的影響。水力壓裂形成了高導(dǎo)水性的通道，這些地帶滲透率遭破壞造成的影響。水力壓裂形成了高導(dǎo)水性的通道，這些通道降低了流體進(jìn)入井筒所需的壓降。激化后的試井分析就是用來評(píng)價(jià)通道降低了流體進(jìn)入井筒所需的壓降。激化后的試井分析就是用來評(píng)價(jià)這些高導(dǎo)水性通道的性質(zhì)

29、的。這些高導(dǎo)水性通道的性質(zhì)的。 水力壓裂井的模型與徑向流儲(chǔ)層模型使用相同的假定。假定儲(chǔ)層是水力壓裂井的模型與徑向流儲(chǔ)層模型使用相同的假定。假定儲(chǔ)層是單一的水平徑流層，具有不變的巖石及流體性質(zhì)和均勻的初始?jí)毫Γ痪畣我坏乃綇搅鲗?，具有不變的巖石及流體性質(zhì)和均勻的初始?jí)毫?；井筒被高度等于?chǔ)層厚度的獨(dú)立裂逢所切割；假定裂逢是垂直的，裂逢半筒被高度等于儲(chǔ)層厚度的獨(dú)立裂逢所切割；假定裂逢是垂直的，裂逢半長在井的各個(gè)方向都一樣；裂逢中的水流全部流向井筒，水流形態(tài)是片長在井的各個(gè)方向都一樣；裂逢中的水流全部流向井筒，水流形態(tài)是片狀的；水流呈線性地進(jìn)入裂逢表面并線性地通過裂逢流向井筒。狀的；水流呈線性地進(jìn)入裂

30、逢表面并線性地通過裂逢流向井筒。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)7.流動(dòng)階段的識(shí)別流動(dòng)階段的識(shí)別 在雙對(duì)數(shù)曲線（在雙對(duì)數(shù)曲線（lgplgt ）上，各種不同類型的儲(chǔ)層，在各）上，各種不同類型的儲(chǔ)層，在各個(gè)不同的流動(dòng)階段，均有各不相同的形狀。因此，可以通過雙對(duì)數(shù)個(gè)不同的流動(dòng)階段，均有各不相同的形狀。因此，可以通過雙對(duì)數(shù)曲線分析來判別某些儲(chǔ)層類型，并且區(qū)分各個(gè)不同的流動(dòng)階段。由曲線分析來判別某些儲(chǔ)層類型，并且區(qū)分各個(gè)不同的流動(dòng)階段。由于這個(gè)緣故，雙對(duì)數(shù)曲線被稱為于這個(gè)緣故，雙對(duì)數(shù)曲線被稱為“診斷曲線診斷曲線”。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián) 實(shí)踐證明：壓力導(dǎo)數(shù)比壓力本身更加敏感，對(duì)于一般壓

31、力分析不明顯實(shí)踐證明：壓力導(dǎo)數(shù)比壓力本身更加敏感，對(duì)于一般壓力分析不明顯而常常被忽略的微小變化，壓力導(dǎo)數(shù)卻把它們放大而有了明顯的反映，從而常常被忽略的微小變化，壓力導(dǎo)數(shù)卻把它們放大而有了明顯的反映，從而可以加以判別和解釋。壓力導(dǎo)數(shù)曲線的這些內(nèi)在的優(yōu)越性，使得它成了而可以加以判別和解釋。壓力導(dǎo)數(shù)曲線的這些內(nèi)在的優(yōu)越性，使得它成了試井解釋最重要的診斷工具。試井解釋最重要的診斷工具。 將壓力解釋圖版與壓力導(dǎo)數(shù)圖版迭加在一起，得到一個(gè)新的復(fù)合解釋將壓力解釋圖版與壓力導(dǎo)數(shù)圖版迭加在一起，得到一個(gè)新的復(fù)合解釋圖版。用復(fù)合圖版同時(shí)進(jìn)行兩種圖版的擬合，可以互為補(bǔ)充、互相驗(yàn)證。圖版。用復(fù)合圖版同時(shí)進(jìn)行兩種圖版的

32、擬合，可以互為補(bǔ)充、互相驗(yàn)證。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)早期井筒儲(chǔ)集階段早期井筒儲(chǔ)集階段 在純井筒儲(chǔ)集階段，在純井筒儲(chǔ)集階段，lgP和和lgt成線性關(guān)系，在直角坐標(biāo)系中，成線性關(guān)系，在直角坐標(biāo)系中，lgP與與lgt成直線，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，成直線，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，P與與t 成直線，且其斜率為成直線，且其斜率為1。 因此，在純井筒儲(chǔ)集階段，雙對(duì)數(shù)曲線呈斜率為因此，在純井筒儲(chǔ)集階段，雙對(duì)數(shù)曲線呈斜率為1的直線（為簡便起見，的直線（為簡便起見，稱它為稱它為45線）；早期資料斜率為線）；早期資料斜率為1的雙對(duì)數(shù)曲線，即的雙對(duì)數(shù)曲線，即45線，就是井筒儲(chǔ)線，就是井筒儲(chǔ)集的集的“診斷曲線診斷曲

33、線”。 而在壓力導(dǎo)數(shù)解釋圖版上，在早期純井筒儲(chǔ)集階段同樣為斜率為而在壓力導(dǎo)數(shù)解釋圖版上，在早期純井筒儲(chǔ)集階段同樣為斜率為1的直線的直線（45線）。線）。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)無限作用徑向流動(dòng)階段無限作用徑向流動(dòng)階段 即是半對(duì)數(shù)曲線（即是半對(duì)數(shù)曲線（MDH曲線或曲線或Horner曲線）呈直線的階段。壓降試驗(yàn)中，曲線）呈直線的階段。壓降試驗(yàn)中，“壓降壓降漏斗漏斗”徑向地向外擴(kuò)大，在邊界的影響可以忽略時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)類似無限大地層徑向流動(dòng)，徑向地向外擴(kuò)大，在邊界的影響可以忽略時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)類似無限大地層徑向流動(dòng)，所以稱作所以稱作“無限作用徑向流動(dòng)階段無限作用徑向流動(dòng)階段”。 徑向流動(dòng)階段的識(shí)

34、別曲線就是井底關(guān)井壓力徑向流動(dòng)階段的識(shí)別曲線就是井底關(guān)井壓力PWS（t）與關(guān)井時(shí)間）與關(guān)井時(shí)間t或其函數(shù)或其函數(shù)（tP+t）/t的半對(duì)數(shù)曲線。在徑向流動(dòng)階段，它們呈現(xiàn)一條直線，其斜率為的半對(duì)數(shù)曲線。在徑向流動(dòng)階段，它們呈現(xiàn)一條直線，其斜率為m=（2.121x10-3qB）/Kh。量出這個(gè)斜率后，很容易根據(jù)公式求出滲透率。量出這個(gè)斜率后，很容易根據(jù)公式求出滲透率K。 在壓力導(dǎo)數(shù)解釋圖版上，徑向流動(dòng)階段表現(xiàn)為一條水平直線段，即所謂的在壓力導(dǎo)數(shù)解釋圖版上，徑向流動(dòng)階段表現(xiàn)為一條水平直線段，即所謂的“0.5線線”。 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)實(shí)例實(shí)例1 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)實(shí)例實(shí)

35、例2 CH IN A C B M中中聯(lián)聯(lián)五、原地應(yīng)力測試及分析方法五、原地應(yīng)力測試及分析方法1.曲線特征曲線特征 原地應(yīng)力測試，一般采用微型壓裂法。測試時(shí)用注入泵以大排量向煤層注水，迅速原地應(yīng)力測試，一般采用微型壓裂法。測試時(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。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)周期的注入壓降測試。在第微型壓裂一般需要進(jìn)行三至四個(gè)周期的注入壓降測試。在第1周期注入時(shí)，地層開周期注入時(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，始破裂，其

36、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)滲入到測試地層時(shí)，井底壓力不均衡地降低到原始地層壓力。繼續(xù)滲入到測試地層時(shí)，井底壓力不均衡地降低到原始地層壓力。 在第在第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