煤層氣參數(shù)井中DST測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

劉昌益

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于煤層氣的勘探越來(lái)越深入，技術(shù)也越來(lái)越成熟。在開發(fā)煤層氣之前，需要對(duì)煤層氣參數(shù)井的產(chǎn)能和采收率進(jìn)行預(yù)測(cè)，DST測(cè)試法是當(dāng)前最常用也最有效的方法之一。本文系統(tǒng)闡述了煤層氣參數(shù)井進(jìn)行DST測(cè)試的難點(diǎn)，并針對(duì)這些難點(diǎn)提出了繼電解決策略，希望能為我國(guó)煤層氣的開發(fā)提供一點(diǎn)支持。

關(guān)鍵詞：煤層氣參數(shù)井；DST測(cè)試技術(shù)；應(yīng)用策略

中圖分類號(hào)：P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前，在我國(guó)以及國(guó)外地區(qū)，獲取煤層氣參數(shù)的方法主要都是兩種——測(cè)井和試井，DST測(cè)試便是常用的試井方法之一。相較于其他的測(cè)試技術(shù)，DST測(cè)試因?yàn)橛兄鼮槊黠@的優(yōu)勢(shì)，在勘探煤層氣方面的應(yīng)用更為廣泛。DST測(cè)試作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即評(píng)價(jià)流體產(chǎn)出率及液性、評(píng)價(jià)儲(chǔ)層壓力和溫度。通過測(cè)試后得出的結(jié)果，可以科學(xué)計(jì)算出煤層的滲透率，并幫助對(duì)選擇何種完井方式、預(yù)測(cè)氣水產(chǎn)量等作出科學(xué)決策。

一、DST測(cè)試技術(shù)的概念和原理分析

DST測(cè)試技術(shù)的中文釋義為鉆柱測(cè)試，它是利用鉆桿或者是油管，將地層測(cè)試需要用到的工具送到目的地層，利用鉆桿或油管進(jìn)行流體傳輸，并通過測(cè)試閥控制井下開、關(guān)井，最終完成地層測(cè)試。

1.測(cè)試原理

DST測(cè)試是通過將電子壓力計(jì)、封隔器、測(cè)試管、井下測(cè)試閥等相關(guān)配套設(shè)備輸送至地下層，利用對(duì)地層流體產(chǎn)出、壓力等參數(shù)的分析，完成對(duì)目的地層的測(cè)試。

封隔器和測(cè)試閥是測(cè)試器的兩大重要部件，對(duì)于目的層測(cè)試發(fā)揮著不可或缺的重要作用。首先是封隔器，它的作用是將測(cè)試井段和井段上方的泥漿空間分隔開。其次是測(cè)試閥，它是實(shí)現(xiàn)井下開、關(guān)井的工具，控制流體的流入。還有一個(gè)重要設(shè)備就是壓力計(jì)，它主要是用于測(cè)試井底的壓力、溫度和時(shí)間的數(shù)據(jù)和關(guān)系。

通過DST測(cè)試技術(shù)，不但可以直接收集產(chǎn)層的液性、產(chǎn)量、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，還可以通過計(jì)算得出準(zhǔn)確的產(chǎn)層有效滲透率、地層系數(shù)、采液指數(shù)、邊界距離等等諸多參數(shù)，并以此判斷地層油藏的儲(chǔ)集類型等。

2.測(cè)試參數(shù)設(shè)計(jì)

開關(guān)井時(shí)間和液墊是進(jìn)行DST測(cè)試的關(guān)鍵參數(shù)。

（1）開關(guān)井時(shí)間設(shè)計(jì)。運(yùn)用DST技術(shù)進(jìn)行煤層氣參數(shù)井的測(cè)試時(shí)，二開二關(guān)是最城規(guī)的測(cè)試程序。普遍來(lái)講，由于煤層氣的地下儲(chǔ)層一般都是低壓力低滲透的狀態(tài)，所以開關(guān)井的時(shí)間會(huì)比其他氣藏類要長(zhǎng)一些。就二開二關(guān)測(cè)試程序來(lái)講，一開時(shí)間普遍都在3min～8min，一開的目的是將泥漿柱的壓力釋放掉，通過高壓的作用使地層流體進(jìn)入鉆柱井，去除鉆柱井井壁周圍的堵塞，其運(yùn)作準(zhǔn)則是消除液墊影響，獲取可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)地層參數(shù)的壓力數(shù)據(jù)。一關(guān)的目的是獲取原始地層的壓力數(shù)據(jù)，時(shí)間普遍為2小時(shí)到3小時(shí)。二開的時(shí)間一般為一關(guān)的4倍～8倍，主要是為了釋放井筒內(nèi)的積液，排出井壁的堵塞，獲取地層流體的性質(zhì)、產(chǎn)能與壓力等數(shù)據(jù)。普遍而言，二關(guān)的時(shí)間要高于二開時(shí)間，以兩倍以上為宜，這樣做可以獲得質(zhì)量更好的壓力恢復(fù)曲線，為試井分析提供更準(zhǔn)確更可靠的數(shù)據(jù)支持。

（2）液墊設(shè)計(jì)。對(duì)于DST測(cè)試而言，液墊以及液墊壓力的大小所發(fā)揮的作用是不可或缺的，水和液氮是當(dāng)前DST測(cè)試最常用到的液墊。但是兩者相較，使用液氮作為液墊要比水作為液墊具有更加顯著的優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)椋喝缛粲盟鲆簤|，煤層壓力低，水排出受阻，無(wú)法收集到完全充分的數(shù)據(jù)。這些缺點(diǎn)不但不會(huì)在使用液氮做液墊時(shí)出現(xiàn)，還能很好地保護(hù)獲取的流體樣品不會(huì)受到外界環(huán)境的污染。

二、DST測(cè)試的類型劃分

1.中途裸眼測(cè)試

中途裸眼測(cè)試是煤層打開后的第一時(shí)間進(jìn)行的測(cè)試，在這個(gè)時(shí)間段，不但地層被破壞的程度最小，而且可以測(cè)試每一個(gè)產(chǎn)層的數(shù)據(jù)和能力，有利于準(zhǔn)確的判斷地層。

2.套管坐封測(cè)裸眼

套管坐封測(cè)裸眼測(cè)試是在套管下到煤層頂部后，打開煤層，封隔器坐在套管內(nèi)，對(duì)煤層進(jìn)行測(cè)試。

3.完井測(cè)試

完井測(cè)試，顧名思義，是完井后下套管、射開煤層，在套管內(nèi)測(cè)試。

4.改造后測(cè)試

對(duì)煤層進(jìn)行壓裂或造洞穴后，會(huì)進(jìn)行改造后測(cè)試，將測(cè)試所獲取的數(shù)據(jù)與改造前的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并以此為依據(jù)，對(duì)改造的效果進(jìn)行評(píng)估。

三、煤層氣井DST測(cè)試中存在的難點(diǎn)

1.上下壓力差過小，導(dǎo)致封隔器坐封存在難點(diǎn)

眾所周知，在進(jìn)行相關(guān)地層測(cè)試時(shí)，壓力的大小與地層深度有直接關(guān)系。比如，在進(jìn)行油氣井深井測(cè)試時(shí)，封隔器坐封后會(huì)一直承受著作用于膠筒面積的十分巨大的上下壓力差，坐封就比較容易；但對(duì)于淺井煤層氣而言，這個(gè)壓力差很小，向下的力值無(wú)法滿足封隔器的坐封要求，操作過程中膠皮會(huì)發(fā)生突然的收縮或者解封。

2.滑閥工作壓力達(dá)不到理想值，封隔器解封

對(duì)于深井油氣井測(cè)試，在進(jìn)行安全密封環(huán)節(jié)，滑閥從始至終都承受著高于150Psi的壓力差，這個(gè)巨大的壓力差保證了封隔器能保持膨脹，實(shí)現(xiàn)安全密封。但在進(jìn)行淺層煤氣層測(cè)試時(shí)，普遍是比重接近地層水的泥漿壓或者是清水壓井，開井后，地層流體快速充盈在管柱內(nèi)，內(nèi)外壓差極小甚至消失，無(wú)法滿足滑閥工作壓力標(biāo)準(zhǔn)，安全密封滑閥也就無(wú)法發(fā)揮作用，無(wú)法鎖緊封隔器，導(dǎo)致瞬時(shí)解封。

3.“自由點(diǎn)”不突出，易造成失誤解封

在深井油氣井測(cè)試過程中，管串會(huì)在套管內(nèi)發(fā)生自然彎曲和變形，進(jìn)行相應(yīng)操作時(shí)，懸重也會(huì)發(fā)生比較明顯的變化，因此“自由點(diǎn)”比較突出，基本上不會(huì)出現(xiàn)操作失誤的狀況。但淺井煤層測(cè)試則不然，煤層測(cè)試一般使用鉆桿進(jìn)行操作，在這一過程中普遍不會(huì)出現(xiàn)比較明顯的懸重變化，“自由點(diǎn)”更是不突出甚至看不到，這無(wú)疑給操作制造了難度，容易發(fā)生失誤，甚至瞬時(shí)解封。

4.封隔器下滑，造成曲線異常

套管壁上存在結(jié)構(gòu)不牢固的水泥等物質(zhì)，在封隔器坐封還沒有開井時(shí)，還能夠勉強(qiáng)應(yīng)付噸位帶來(lái)的壓力，但當(dāng)MFE開井發(fā)生自由下落時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致封隔器下滑的狀況發(fā)生，從而因?yàn)樗矔r(shí)擠壓，導(dǎo)致曲線發(fā)生異常。

四、煤層氣井DST測(cè)試技術(shù)的改進(jìn)策略

1.針對(duì)“自由點(diǎn)”不突出，易導(dǎo)致操作失誤的情況，可以通過在測(cè)試閥下增加一個(gè)伸縮接頭來(lái)改善。

2.在進(jìn)行套管內(nèi)坐封測(cè)試時(shí)，利用在封隔器的下部吊鉆鋌的方式，避免測(cè)試器上部懸重瞬間消失時(shí)封隔器會(huì)發(fā)生瞬時(shí)解封，吊鉆鋌可以在這種時(shí)刻提供給封隔器坐封的力度。

3.在進(jìn)行裸眼井測(cè)試時(shí)，采用質(zhì)地比較軟的彈簧用于滑閥彈簧，如此一來(lái)，即便滑閥所承受的壓差很小，封隔器也能保持密封，確保正常工作的開展。

4.深井油氣井的壓力較大，機(jī)械壓力計(jì)能夠較好的測(cè)試出地層壓力，但機(jī)械壓力計(jì)的精確度和分辨率不夠高。對(duì)于淺層煤氣層，由于壓力很小，利用機(jī)械壓力計(jì)測(cè)試地層壓力的難度很大，因此，可以采用存儲(chǔ)電子壓力計(jì)進(jìn)行壓力測(cè)試，這種類型的壓力計(jì)精確度更高、分辨率也更強(qiáng)，更有利于獲取準(zhǔn)確的地層壓力數(shù)據(jù)。

5.調(diào)整下井工具結(jié)構(gòu)?；谀壳捌毡閼?yīng)用的油井裸眼測(cè)試，大多采用的工具結(jié)構(gòu)是下端為封隔器，封隔器的最上端接鉆鋌，鉆鋌的上端接MFE振擊器、裸眼旁通等其他器材。事實(shí)上，在開發(fā)商沒有嚴(yán)格要求的情況下，只將MFE接在鉆鋌上端，而將裸眼旁通和封隔器都接在鉆鋌的下端，可以更加便于測(cè)試的進(jìn)行。

結(jié)語(yǔ)

煤層氣試井方法多種多樣，針對(duì)不同地區(qū)的實(shí)際情況，每一種測(cè)試方法都會(huì)凸顯出其優(yōu)點(diǎn)和不足，測(cè)試方法的選用是否符合實(shí)際需求，直接影響所得出的測(cè)試數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，甚至關(guān)系著測(cè)試能否成功。目前，DST測(cè)試技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤氣層試井領(lǐng)域，與其他測(cè)試技術(shù)相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方法簡(jiǎn)便、測(cè)試周期短、消耗成本少等顯著優(yōu)勢(shì)。DST測(cè)試技術(shù)的普及，勢(shì)必會(huì)為我國(guó)接下來(lái)的煤層氣資源開發(fā)打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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