煤层气井试井施工常见问题与对策

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【摘要】煤层气井与常规油气井储层在孔隙结构、储存状态、产出机理上完全不同，试井的方法也不相同。本文针对煤层气产出特征、资料录取要求，重点探讨煤层气井注入/压降试井工艺技术中常见的问题与对策。

【关键词】煤层气 产出机理 试井工艺 问题与对策

1 引言

煤层气以甲烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤基质微孔隙中或溶解于煤层水中，在一定压力下处于动平衡状态，当煤储层压力降至吸附气的临界解析压力之下，气才从煤基质颗粒表面上解析出来，然后以扩散方式进入煤岩割理系统，再以渗透方式从割理系统中流入井筒。因此，煤层气井中流体的产出过程可分为三个阶段，依次为单相流状态阶段、非饱和流状态阶段以及两相流状态阶段。

根据煤层产出遵循“解析-扩散-渗流”的机理，为避免压力恢复测试期间产生两相流，保证资料录取、解释可靠性。目前，国内外在勘探开发中，注入/压降法试井是煤层气井最常用的一种测试方法。

2 煤层气井注入/压降试井原理

煤层气井注入/压降试井遵循不稳定试井的基本原理，是以恒定的排量将水注入煤层一段时间后，再关井测压力恢复一种试井方法。在注入阶段随着时间的推移，注入的流体不断向井筒周围煤储层径向扩展，产生一个高于原始煤储层的压力分布区，关井阶段使得注入压力与原始煤储层压力逐渐趋于平衡。因此，用测试仪器将井底压力随时间的变化规律记录下来，通过分析，可以判断和确定煤储层的性质。

3 微破裂、注入/压降、原地应力试井工艺改进

煤层气井注入/压降试井原始资料的录取，是通过微破裂试验、注入压降试井、原地应力试井等3项具体测试工作来实现的。控制设计好其注入时间、注入量等相关参数，是保证资料质量、施工安全的重要工作之一。

（1）微破裂试验注入时间、注入量的选择原则：缩短注入时间，延长关井时间。在测试过程中缩短注入时间，可以减少注入流体体积，煤层产生的裂缝小，因此关井后裂缝很快闭合；另外，适当延长关井时间，有利于地层压力的恢复，对随后进行的注入/压降试井分析不会产生太大影响。在实际工作中，微破裂试验注入时间应控制2 min之内，平稳调节注入压力同时密切观察记录注入量的变化，一但注入量发生突变后（注入量0.1L/min-1L/min瞬间上升至5L/min-50L/min），应立即实施井下关井（图1）。间可以通过公式求得，设计的注入时间越长，则注入量越大。在实际工作中，初期注入压力应小于微破压力的50%，注入压力应控制平稳，注入压力波动应小于10%，关井前应确保注入压力低于煤层破裂压力；初期注入排量的调节时间不应超过整个注入时间的三分之一，中后期注入排量应保持稳定。另外，还应依据现场注入压力变化趋势、注入排量大小及试井井况（套管井、裸眼井）等具体情况，适当修正注入、关井时间，保

证试井资料质量和试井安全（图2）。

4 试井开关井关键节点

在煤层气井注入/压降试井工作中，国内外最常使用是钢丝绞车式开关井工具。在实际工作中，因开关井操作的工艺技术出现的问题，常影响到测试资料的录取质量和测试安全问题，必须做好下述几个方面的工作。

（1）正确组合开关井工具串：绳冒+加重杆+震击器+开关井工具+压力计。

（2）开关井工具之上应连接震击器，防止遇卡难以实现开井动作。

（3）在开关井工具震击器之上应连接加重杆，其配重可通过计算公式求得，要能保证开关井工具在井口最高的注入压力下自由下放。

（4）在开井状态时，开关井工具串下深一般应在井下座节之上1m-2m处为最佳位置，测试前应先下放开关井工具串至座节处，然后上提1m-2m确保深度正确。

（5）关井应采用“正向加压保压法”，一般较注入压力高5Mpa左右，加压后同时关闭井口阀门，以防止开关井工具串上移失封。

（6）在下放开关井工具后，关井初期常出现密封柱胶圈进入座节密封面困难的现象，发生井下开关阀关闭不严问题，若立即加压易造成测试卡片异常，影响资料质量。对策是在下放开关井工具后，保持注入泵压不变，不要立即加压，1min-2min后随着上下压差逐渐增大，达到自动增压目的，可实现密封柱关闭到位。

（7）开关井工具与座节配合的3个工作状态图（图4-图6）。