摘 要：本文將首先介紹煤氣層的特點(diǎn)，以及煤氣層試井與其他試井的區(qū)別，并以煤氣層的特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，來幫助理解煤氣層的特殊性，試井的難點(diǎn)以及使用各種方法的依據(jù)。接著將概括性的介紹目前常見的試井方法有哪些，其優(yōu)劣性如何，并詳細(xì)介紹目前適用范圍最廣泛的注入降壓試井分析方法，以及筆者在使用該方法的實(shí)踐中所總結(jié)出來的一些經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：煤氣層；試井；分析方法

前言：能源對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)是至關(guān)重要的，以煤炭作為主要能源的粗獷式能源供應(yīng)模式已經(jīng)無法適應(yīng)越來越高的生態(tài)保護(hù)要求，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的結(jié)構(gòu)占比已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)亟需解決的問題，煤層氣是一種清潔能源，具有巨大的儲(chǔ)量與開發(fā)價(jià)值，分析煤層氣試井的測(cè)試結(jié)果，不僅可以為選擇開采煤層氣的方法提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)還可以通過對(duì)煤層氣的分析來了解煤儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)，因此，煤層氣試井分析方法逐漸被提上了研究的日程。

1.煤氣層的分析及影響試井質(zhì)量的因素

1.1煤氣層的特征

首先要介紹煤氣的儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)特征。煤儲(chǔ)層既儲(chǔ)存著煤層氣，又包含煤層氣的源頭。煤儲(chǔ)層的空隙大小差異巨大，有的空隙可以通過很大的分子團(tuán)，有的卻連單個(gè)小分子也無法通過。但是由于煤儲(chǔ)層的空隙網(wǎng)絡(luò)十分豐富，所以其表面積相當(dāng)大，可以儲(chǔ)存數(shù)量超乎想象的煤層氣。接著要提到氣體與液體共儲(chǔ)的儲(chǔ)存特征。煤巖層分為基質(zhì)與割理兩部分，甲烷以賦存的方式存在于基質(zhì)與割理兩部分中，水只存在于割理之中。煤氣層的特殊滲透原理，也是其特征之一。煤氣層的滲透原理與天然氣的滲透原理表面上相似，但是其本質(zhì)有著巨大的區(qū)別。二者的滲透原理在表面上相似，是因?yàn)楫?dāng)它們?cè)诟罾碇辛鲃?dòng)時(shí)，有著相同的流動(dòng)與擴(kuò)散方式。但甲烷從基質(zhì)中釋放的過程與天然氣從基質(zhì)中釋放的過程是不一致的，因而其本質(zhì)有巨大的差異。由于甲烷滲透原理的特異性，煤巖層從打開到施工結(jié)束，需要經(jīng)歷很長(zhǎng)的時(shí)間，一般來說將整個(gè)施工過程會(huì)分為三個(gè)階段，試井只會(huì)出現(xiàn)在其中的一個(gè)階段，與之不同的天然氣試井則會(huì)經(jīng)歷所有的階段。最后，煤氣層還有一個(gè)非常重要的特征，就是影響煤儲(chǔ)層煤氣產(chǎn)量的主要因素不是其含量，而是其滲透力，而影響滲透力的是煤儲(chǔ)層空隙網(wǎng)絡(luò)的暢通程度。一般來說，煤氣層的暢通程度受兩個(gè)因素影響，一個(gè)是應(yīng)力加強(qiáng)導(dǎo)致的滲透力的降低，另一個(gè)是儲(chǔ)層壓強(qiáng)導(dǎo)致的氣體游離量的增加，割理半徑的加大，滲透力的增強(qiáng)。這兩個(gè)相反的作用中，后者的作用能力更強(qiáng)一些，因而滲透力一般會(huì)隨著井深的增加而減少。

1.2煤氣層試井與其他常見試井的區(qū)別

煤層氣試井與其他常見試井的區(qū)別主要有三點(diǎn)：流體的本質(zhì)不同；不同階段試井分析方法不同；流體的流動(dòng)方式不同。流體本質(zhì)不同的原因是，在深入地下的煤層之中，由于井下的壓力比煤氣所需的最低賦存壓力大，所以煤氣無法單獨(dú)存在，而是被壓力壓迫到煤層的基質(zhì)中。在這種情況下，試井測(cè)出的壓力就由煤層中的水單獨(dú)提供，而常規(guī)氣井測(cè)試出的流體壓力卻是空隙中的氣體的壓力。接著是不同階段分析方法的不同，在施工剛開始，煤層中的水會(huì)被地面設(shè)備抽取，導(dǎo)致煤層的壓力減小，這時(shí)的試井只針對(duì)水流，得到的數(shù)據(jù)也主要用于了解地質(zhì)的屬性與該煤礦的產(chǎn)能大小。在水流排盡之后，就暫無完善安全的方法可以幫助試井了。最后便是流體流動(dòng)方式的差異，由于煤氣層是雙重空隙的儲(chǔ)存層，煤氣大部分被煤炭中的多孔結(jié)構(gòu)所封存，當(dāng)開井抽水之后，煤層中的壓力逐漸減小，當(dāng)壓力低于煤氣的最低賦存壓力后，煤炭空隙中賦存的煤氣就開始游離，開始逐漸向割理中轉(zhuǎn)移，空隙中的水與氣交織交融，按照達(dá)西定律進(jìn)行流動(dòng)與滲透，而天然氣不論是從賦存態(tài)到游離態(tài)，還是游離態(tài)的運(yùn)動(dòng)，均遵照達(dá)西定律。

2.煤氣層試井分析方法

2.1分析方法總論

當(dāng)今已有大量成熟的煤層氣試井分析方法供我們使用，注入壓降是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的方法。這個(gè)方法需要在煤層中添加適量的水，接著關(guān)閉試井，人為的加大煤層的壓力，以保證試井過程中的單向流通性。如果嚴(yán)格按照這個(gè)方法的標(biāo)準(zhǔn)去試井，可以得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。正是由于注入降壓方法的準(zhǔn)確性和操作簡(jiǎn)便性，此方法得到了廣泛的應(yīng)用。除這個(gè)方法外，另一個(gè)比較普遍的方法是水罐測(cè)試法，但是這個(gè)方法只有在煤層壓力較低的環(huán)境中才能體現(xiàn)出其方法的優(yōu)越性，比如：在壓力較小時(shí)，水罐測(cè)試法具有資源需求量低，數(shù)據(jù)真實(shí)性高，施工危險(xiǎn)性小等優(yōu)點(diǎn)，但是如果該煤礦壓力較高，這種方法便會(huì)有很大的局限性。因此水罐法不像注入降壓法那樣應(yīng)用廣泛。除此之外，還有一些使用較少的方法，比如三孔雙滲法，這種方法模型的具體要求比較苛刻，需要煤層符合三孔雙滲的結(jié)構(gòu)特征、為矩形狀的油藏、均質(zhì)的儲(chǔ)層、真實(shí)的自由氣體、不能滲入基質(zhì)的流動(dòng)水等條件，因此其適用范圍也不是非常廣泛。所以2.2將主要介紹注入降壓方法。接下來簡(jiǎn)單介紹一下試井的設(shè)計(jì)與裝置的選用，一般來說試井前都需要對(duì)井礦資料進(jìn)行大范圍的調(diào)查，來確定合理的試井時(shí)間，選擇適當(dāng)?shù)膲毫Υ笮?，選擇最優(yōu)的測(cè)試方案。試井裝置根據(jù)其所處位置，一般分為地面設(shè)備與井下設(shè)備，地面設(shè)備一般含有絞車和注水泵。井下設(shè)備包括井下測(cè)試裝置與井下常用工具。

2.2注入降壓分析方法

注入降壓分析方法也并非只有2.1中的優(yōu)點(diǎn)，它也有一定的局限性，其不足主要是無法對(duì)低滲透率煤井進(jìn)行測(cè)試。注入降壓法的注入排量少，因而使用這個(gè)方法的時(shí)候，要注意以下兩點(diǎn)：第一點(diǎn)是注入流體的選擇，選擇錯(cuò)誤的流體可能會(huì)導(dǎo)致流體與井下物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，或者流體分子量較大堵塞了煤層的空隙。在施工時(shí)，可以選擇煤礦本身儲(chǔ)備的水資源，將其注回到井下。第二點(diǎn)是防止注入壓力過大造成煤層開裂的情況發(fā)生，這種原因造成的裂縫通常被認(rèn)為是自然或井筒自身所形成的，從而導(dǎo)致最終的數(shù)據(jù)不符合實(shí)情。因此我們?cè)跊Q定采用注入降壓方法前，一定要提前設(shè)計(jì)好我們的試井方案，并選擇準(zhǔn)確的儀器。注入降壓試井的實(shí)施過程中最重要的數(shù)據(jù)是注入量以及注入量將形成的壓力值，一般情況下，在試井之前我們不知道煤層開裂的臨界壓力值，所以我們會(huì)選用距離所試井最近距離的煤礦井來測(cè)試，或者依據(jù)可靠的數(shù)學(xué)公式來推算最小壓力值。注入的用時(shí)也是影響試井質(zhì)量的重要因素，如果時(shí)間太短數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性就越大，并且不一定可以得到充足的數(shù)據(jù)。因此，注入時(shí)間應(yīng)盡可能的延長(zhǎng)，得到的數(shù)據(jù)可以采用半對(duì)數(shù)方法進(jìn)行分析。按照經(jīng)驗(yàn)，由半對(duì)數(shù)分析方法得到的試井的注入時(shí)間為井儲(chǔ)整個(gè)過程所需用時(shí)的三倍以上。在注入降壓試井的過程中，還需要注意，無論使用什么液態(tài)物質(zhì)作為鉆井液，在鉆井后都要在最短的時(shí)間內(nèi)試井，來降低試井對(duì)煤儲(chǔ)層的破壞，不然試井所獲得的數(shù)據(jù)就無法準(zhǔn)確的反應(yīng)煤儲(chǔ)層的狀況。因此在施工的過程中，我們普遍在開采了所有的煤心后就立刻開始試井，并選用可以得到最準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的井下關(guān)井工具進(jìn)行測(cè)試。

3.結(jié)語：煤氣層的開發(fā)越來越普遍，煤氣在能源結(jié)構(gòu)中所占的比重也越來越來大，因此如何更準(zhǔn)確的對(duì)煤層氣進(jìn)行分析也顯得越來越重要，煤層氣試井無疑是當(dāng)前最可行的方法，因此在近些年，煤層氣試井方法得到了重點(diǎn)開發(fā)，但是由此暴露出的問題卻也越來越多，最主要的問題就是引進(jìn)的方法不符合我國國情，我國的試井方法基本都是從發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)來的，但是由于不同的地質(zhì)構(gòu)造，其方法只有經(jīng)過改造才可以適應(yīng)我國的國情。所以，不斷探索研究符合我國國情的試井方法，并用先進(jìn)的數(shù)學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行完善已經(jīng)成為了當(dāng)前最重要的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王華.煤層氣試井分析方法研究[D].西安：西安石油大學(xué)，2012.

[2]景興鵬.基于注入壓降法的煤層氣指標(biāo)試井試驗(yàn)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36（10）：38 -41.

作者簡(jiǎn)介：

翟金合，男，漢族，1982年04月28日，本科，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，哈爾濱師范大學(xué)，助工地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，煤層氣。