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1、煤层气井试井方法注入/压降测试法煤层气井试井方法注入/压降测试法1 范围本文件规定了煤层气井注入/压降试井方法的术语、仪器设备、试井设计、施工程序、数据采集、资料解释及试井成果报告等技术内容。本文件适用于煤层气井钻井过程中或完井后进行的测试，旨在获取煤层渗透率、储层压力、表皮系 数、探测半径、原地应力等参数。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T31537煤层气（煤矿瓦斯）术语GB/T17745石油天然气工业套管和油管的维护和使用SY/T6580石
2、油天然气勘探开发常用量和单位3 术语和定义GB/T 31537-2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1注入/压降测试法 Injection/fall-off well test通过向煤层恒量注水和关井，测试井底流压随时间的变化，获得各项储层参数。 来源：GB/T 31537-2015,4.4.23.2注入排量 injection displacement试井时单位时间内注入储层的液体量。来源：GB/T 31537-2015,4.4.73.3注入压力 injection pressure注水时注入井的井底压力。注入压力等于注入井井口压力与注入井内液柱压力之和。 来源：GB/T 31
3、537-2015,4.4.83.4注入时间 injection time注入井从开始注入到注入结束所用的时间。来源：GB/T 31537-2015,4.4.93.5关 井 shut in关闭测试阀门或装置， 使得地层压力系统成为一个独立系统。93.6关井时间 shut-in time关闭测试阀门或装置，使地层压力得以恢复的持续时间。3.7关井工具 shut-in device用于井下关井或井口关井的阀门或着装置。3.8开井 open well打开测试阀门或装置，使得地层压力系统与测试压力系统进行连通。3.9原地应力测试 In-situ stress test通过向煤层注入清水激励煤层破裂而获取
4、煤层原地应力的一种方法。利用水力压裂法，获得井底压力与时间变化的曲线，求取地层原始应力大小。4 方法提要注入/压降测试工作原理：遵循不稳定试井的基本原理，用油管（或钻杆）将测试设备送入井内， 是以较稳定的排量，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，使得压力与原始储层压力逐渐趋于平衡，采用压力计记录井底压力随时 间变化过程的关系曲线。通过综合分析获得煤储层渗透率（k）、储层压力（Pi）、表皮系数（S）、探 测半径（Ri）、储层温度（T）等。5 仪器设备5.1 压力计选用高精度电子压力计。其基本参数要求如下： 压力量程：不小于35MP
5、a压力分辨率：不低于0.0001MPa 温度量程：-25125温度分辨率：不低于0.01 精准度：不低于0.0002%FS 数据记录点：不低于60000组5.2 关井工具煤层气井注入/压降试井应采用井下关井方式，可选用专门配备的井下关井阀。5.3 封隔器与工具管串组合封隔器：应选择适用于裸眼及套管测试的封隔器，工作压差不小于20.0 MPa。工具管串组合：应不限于包括筛管、封隔器、压力计、关井工具、油管、井口装置、防喷装置等主 要设备。筛管应当选用防砂筛管；油管应当按照GB/T 17745的要求维护和使用； 井口装置应当配置井口关井装置；防喷装置应当满足测试系统最高压力的1.2-2.0倍。5.
6、4 泵注系统注入泵：排量稳定的柱塞泵，额定压力不小20.0MPa，额定排量0200L/min。 动力设备：功率大小与注入泵要求相匹配，持续工作时间不小于30.0h。流量计：记录精度不低于1%FS。压力表：记录精度不低于0.25%FS。计量水罐：体积不小于1.0m3 。辅助设备：高压管汇、压力安全阀、回流阀等。6 试井设计要求6.1 设计依据依据勘探开发区内测试井的钻井资料和邻近井的试井资料，确定合适的测试时间、注入排量、地面 最大注入压力，选择最佳施工方案。6.2 试井方案选择根据测试井的具体情况，诸如钻完井方式、煤层情况、井筒的类型等选择试井方案。无论选择哪种 测试方案，封隔器底部应处于目标
7、煤层顶部2.0m之内，尽量减少测试段的无效长度，筛管底部应处于煤 层裸露段中下部。一般应按设计的参数进行注入/压降试井；若设计有原地应力测试，原地应力测试应在注入/压降测 试结束后进行；对于新区或是资料较少的地区，在注入注入/压降测试之前应安排一次微破裂实验，为确定地面最大注入压力提供依据。6.2.1 按钻完井方式6.2.1.1 裸眼钻遇试井裸眼钻穿目标煤层后，在满足测井需要的前提下少留测井口袋或不留口袋，以减少测试段中非煤地 层对试井测试的干扰；试井根据中途测井资料确定封隔器位置进行测试；试井解释中采用的煤层数据已 最终测井数据为准。6.2.1.2 裸眼回填试井裸眼完井并取得所有地质参数后，
8、可以采用水泥回填封固目标煤层底板以下地层，再进行试井测试。 水泥回填后候凝时间不得少于48h；候凝结束后必须进行通井、探井底，确保目标煤层完全裸露、井底干净；试井根据最终测井资料确定封隔器位置进行测试；试井解释中采用的煤层数据已最终测井数据为准。6.2.1.3 套管内射孔后试井套管内射孔后试井，应当在固井质量满足相关国家标准和规范后进行；射开套管后，试井前必须对 套管内壁进行刮壁作业，已消除套管内部毛刺、水泥残渣对测试管串的影响；应当采用双封隔器坐封技 术或者填砂单封隔器坐封技术进行试井测试。6.2.1.4 套管内压裂后试井套管内压裂后试井，应当在压裂液返排结束井口无溢流的情况下进行；试井前必
9、须对套管内壁进行 刮壁作业，已消除套管内部毛刺、水泥残渣对测试管串的影响；应当采用双封隔器坐封技术进行试井测 试。6.2.2 按煤层情况6.2.2.1 单煤层试井应当采用必要的钻井手段或封隔技术来减小目标煤层测试段的无效长度，以减少测试无效段对试井 测试结果的影响。6.2.2.2 厚、巨厚煤层试井当煤层厚度8.0-20.0m时，可以在揭露煤厚后进行试井；当煤层气厚度大于20.0m时，可以在揭露煤厚后进行试井。6.2.2.3 多煤层试井当煤层间距大于于3.0m时，且具有不小于2.0m的岩性稳定、井径规整的井壁时，可作为单个煤层进行试井；当煤层间距小于3.0m时，应当多煤层合层进行试井。6.2.3
10、 按井筒的类型6.2.3.1 垂直井试井符合国家相关标准或规范的垂直井试井，参考本章6.2.1、6.2.2执行。6.2.3.2 斜直井试井斜直井井斜小于等于25时可以在裸眼内试井；斜直井井斜大于25时必须在套管内进行试井。为确 保施工安全，斜直井试井时单根入井管串长度不得超过4m；必须采用井上下同时关井的方式进行关井作业。6.2.3.3 定向井试井定向井稳斜段井斜小于等于25时可以在裸眼内试井；定向井稳斜段井斜大于25时必须在套管内进 行试井；必要时，测试管串应当配置扶正器；必须采用井上下同时关井的方式进行关井作业。6.3 参数计算6.3.1 注入/压降试井6.3.1.1 测试时间注入时间：注
11、入时间用考虑煤层渗透率及探测半径的影响，设计按探测半径不小于 10.0m 考虑计算。计算公式见式（1）、式（2）：t i式中：tinj= (69.4fmC r2 ) / K(1)tinj 注入时间，单位为时(h)；f 孔隙度，无量纲，以小数或%表示；m 流体黏度，单位为毫帕秒（mPas）；Ct 综合压缩系数，单位为每兆帕（MPa1）；ri 探测半径，单位为米（m）；K 煤层渗透率，单位为毫达西（mD）；wbst= (2210mC e0.14s ) / Kh(2)式中：twb 井筒储集时间，单位为时(h)；S 表皮系数，无量纲；CS 井筒储集系数，单位为立方米每兆帕（m3/ MPa）；h 煤层有
12、效厚度，单位为米（m）；要求注入时间应大于井筒储集结束时间，否则必须增大注入时间，保证 tinjtwb 。关井时间：关井时间不应低于注入时间的 2 倍。6.3.1.2 地面最大注入压力：地面最大注入压力设计以不压破煤层为前提，计算公式见式（3）、式（4）：式中：Pinj = Pmax - PhPmax = 0.8Pb（3）（4）Pinj 地面最大注入压力，单位为兆帕（MPa）； Pmax 最大注入压力，单位为兆帕（MPa）； Ph 静液柱压力，单位为兆帕（MPa）；Pb 煤层破裂压力，单位为兆帕（MPa）。6.3.1.3 注入排量：选择注入排量的前提，是确保在注入阶段将注入压力控制在设计值以下
13、，计算公式见式（5）：q=0.471kh(Pmax - Pi )（5）inj 8.085ktt wBmloginj + 0.87S 式中： fmC r2 qinj注入排量，单位为立方米每天（m3/d）； Pi 原始储层压力，单位为兆帕（MPa）； B流体体积系数，无量纲；rw井筒半径，单位为米（m）；6.3.2 原地应力测试采用微型压裂法将煤层压开，至少进行四个循环测试，具体要求见表 1 。循环持续注入时间 /min关井时间 /min10.52021.03032.03044.0407 施工程序7.1 基础资料准备7.1.1 井的资料：井号，井别，坐标，地理位置，构造位置，完井层位，井身结构。7
14、.1.2 煤层资料：层号，厚度，煤层结构，煤层倾角，煤层顶、底板深度，煤层顶、底板厚度及岩性。7.1.3 钻井液资料：类型，密度，黏度，含砂量，pH 值。7.1.4 测井资料：井径，井深，井斜，测试层厚度、深度，顶底板厚度、深度。7.2 测试准备7.2.1 通井循环，确保测试管柱起下畅通无阻，井底干净，测试段完全裸露。通井循环钻井液密度应当小于等于 1.08g/cm3，粘度应当小于等于 45s，失水应当小于等于 8ml，泥饼应当小于等于 0.5mm，含砂量应当小于等于 0.5%，PH 值应当在 7-9 之间，超过标准的应当重新配置钻井液。7.2.2 试井设备检查、连接。7.2.3 确定封隔器、筛管位置根据钻井及测井资料确定封隔器坐封位置，应选择岩性致密且井径规则的井段，坐封位置控制在距煤层顶板 2.0m 以内。筛管底部位置应处于测试煤层中下部。7.2.4 配置下井测试管柱，记录每一部件的名称及尺寸。7.3 施工步骤7.3.1 测试管柱下井压力计数据采集编程，在通过检验程序后，装入压力计托筒或
