[中国非常规油气网]低压煤储层注入压降试井方法

安杰黑龙江省煤田地质测试研究中心2013年煤层气学术研讨会低压煤储层注入/压降试井方法汇报提纲前言低压煤储层试井存在的问题及影响因素分析低压煤储层试井解释方法研究结论注入/压降试井作为获取煤储层参数的一个重要手段，近年来取得了广泛的应用。但目前国内多数学者研究认为，我国煤储层用注入/压降试井方法所测试的渗透率偏低。有的专家甚至认为：煤储层真实渗透率是试井测试的2—10倍。尤其在一些低压储层井中测试获得的渗透率往往只有10-2md，与后期根据排采数据做的历史拟合差距甚大。我们统计了50口井的注入/压降试井数据，高压（常压）储层的渗透率均值为0.40md，而低压储层的渗透率均值仅为0.10md。前言00.10.20.30.40.50.6沁水盆地常压沁水盆地低压鄂尔多斯常压鄂尔多斯低压其他地区常压其他地区低压渗透率(md)压力恢复试井公式的推导：假定一口井A以稳定产量q生产了tp时间，然后关井进行压力恢复测试。我们想要知道关井后井底压力如何变化，即关井△t后的井底压力。下面应用叠加原理来推导压力恢复公式。原理：（1）井A在关井后继续以恒定产量q一直生产下去（假设井A并没有关闭）（P1)。（2）有一口井B，它与井A同井眼，从井A关井时刻开始，以恒定的注入量q注入，或以恒定产量-q生产(P2)。压降试井压力恢复试井的理论基础：前言注入压降试井公式的推导：假定一口井A以稳定产量-q生产了tp时间，然后关井进行压力恢复测试。我们想要知道关井后井底压力如何变化，即关井△t后的井底压力。下面应用叠加原理来推导压力恢复公式。原理：（1）井A在关井后继续以恒定产量-q一直注入（假设井A并没有关闭）（P1)。（2）有一口井B，它与井A同井眼，从井A关井时刻开始，以恒定产量q开始生产。负产量的压降试井前言注入/压降试井的理论公式推导需满足：因为注入/压降试井公式的推导使用的是进入径向流状态的压降公式，因此在关井之前（即注入结束之前）的生产时间至少要进入到并经历一段时间的径向流动，一次井筒储集阶段尚未结束的压降测试（或负产量的注入测试），其后面的恢复不可能探测到地层的任何特性。压降试井（或负产量的注入测试）的理论起点为Pi，因此在注入之前，应使井底压力恢复到平衡状态。注入/压降试井是一种常产量的测试，因此在注入过程中要保持注入量的稳定。前言汇报提纲前言低压煤储层试井存在的问题及影响因素分析低压煤储层试井解释方法研究结论1、低压煤层注入/压降试井存在的问题根据前面介绍的注入压降试井公式的推导可知，注入/压降试井的一个重要前提是测试在储层“平衡”状态下开始。而低压储层往往在取芯（打开目的储层后）、扩孔、测井及测试过程中均暴露在“过平衡”状态下，因此，在这些施工过程中往往会出现渗透性煤层液体漏失，并持续的对地层造成（水和或者钻井液）伤害，规模可能高达几十方。因此，常规的试井分析由于忽略上述过程，往往会得到一个非常低的渗透率，非常低的表皮（或非常高的负表皮），和非常高的储层压力。1、低压煤层注入/压降试井存在的问题取芯取芯测井测井测试前准备测试前准备实际起实际起点点计算起计算起点点井底压力表皮系数液体漏失2、生产时间对测试结果的影响上图是沁水盆地北部一口参数井的注入/压降实测曲线，煤层欠压严重，钻开煤层后泥浆损耗明显，但损耗量无法统计，该井采用裸眼钻遇试井。煤层埋深：1040m末点压力：6.46MPa注入时间：12h钻开煤层到开始注入的时间：36h2、生产时间对测试结果的影响未出现径向流，用径向复合未出现径向流，用径向复合模型取得较好拟合模型取得较好拟合在不考虑测试前钻井、测井等过程的双对数曲线2、生产时间对测试结果的影响不考虑测试前钻井、测井等过程的半对数、压力历史拟合曲线2、生产时间对测试结果的影响考虑了前期的时间影响考虑测试前钻井、测井等过程的时间影响2、生产时间对测试结果的影响表现为均质无限大表现为均质无限大地层特征，径向流地层特征，径向流明显明显考虑测试前钻井、测井的时间影响的双对数曲线K=0.07mdPi=5.76MPaK=0.13mdPi=5.37MPaK=0.13mdPi=5.37MPa3、表皮系数变化对测试曲线的影响3、表皮系数变化对测试曲线的影响23456压力[MPa]0102030405060708090100110120时间[hr]-1.5-1液体流量[m3/D]当S=0，K=0.52，Pi=1.88时，排量Q=-1m3/d时模拟的压力曲线。井底最大注入压力6.40MPa3、表皮系数变化对测试曲线的影响3、表皮系数变化对测试曲线的影响26101418压力[MPa]0102030405060708090100110120时间[hr]-1.5-1液体流量[m3/D]井底最大注入压力17.90MPa当S=30，K=0.52，Pi=1.88时，排量Q=-1m3/d时模拟的压力曲线。3、表皮系数变化对测试曲线的影响246压力[MPa]024681012141618202224262830323436时间[hr]-1.5-1液体流量[m3/D]246压力[MPa]024681012141618202224262830323436时间[hr]-0.2-0.1液体流量[m3/D]钻井阶段，表皮小，排量大钻井阶段，表皮小，排量大测试阶段，表测试阶段，表皮大，排量小皮大，排量小关井阶段，表皮大，压关井阶段，表皮大，压力恢复慢力恢复慢22.22.42.6压力[MPa]051015202530354045505560657075时间[hr]-0.2-0.1液体流量[m3/D]当S=0，K=0.52，Pi=1.88时，排量Q=-0.22m3/d时模拟的注入压降曲线。3、表皮系数变化对测试曲线的影响解释结果为：很低的渗透率、很小的表皮系数和很高的储层压力汇报提纲前言低压煤储层试井存在的问题及影响因素分析低压煤储层试井解释方法研究结论如果油井（煤层气井）以变产量生产后关井进行压力恢复测试，关井前的产量可分成N个台阶，即设想把全部产量分成N+1个时间段，其中第N+1段为关井压降段，井的产量为0（见下图），根据叠加原理，关井后的井底压力为：1、变产量恢复试井公式的推导)]log(/)([/121.2)(111tttqqqkhuBqptPjNNNjjjNiWS因此，在直角坐标系中，画出因此，在直角坐标系中，画出关井压力关井压力与与的关系曲线的关系曲线（即叠加函数曲线），应得到一条直（即叠加函数曲线），应得到一条直线，其斜率为线，其斜率为。而纵截。而纵截距为距为ppii。所以，若延长直线段与。所以，若延长直线段与PPWSWS轴相轴相交，交点相应的压力就是交，交点相应的压力就是ppii，根据斜率，根据斜率mm，便可计算出，便可计算出kk。。)log(/)(111tttqqqjNNNjjjkhuBqmN/121.22.1井A概况及常规分析结论A井为我国沁水盆地南部的一口煤层气参数井，该井为超低压储层，在揭露煤层后，井底漏失严重，之后，该井进行了注入/压降测试，煤层数据及所用参数见表1。实测井底压力曲线见图1。Horner分析曲线见图2，双对数拟合分析见图3。测试分析结果见图4。2、实例分析2.1井A概况及常规分析结论我们按照常规方法对该井进行了分析（即不考虑取芯等过程中泥浆渗入煤储层的情况，使用常规试井分析方法及图版拟合法），得出的试井渗透率仅为0.04md，且得出的表皮系数仅为0.10（见表1），与实际取芯过程中泥浆的损耗量及泥浆性质差距较大。2、实例分析表1井A分析结果参数数值单位储层压力（Pi）3.26MPa压力梯度3.47×10-3MPa/m渗透率(k)0.04md流动系数（kh）0.16表皮系数0.58分析方法霍纳直线分析+双对数图版拟合2.2井A叠加函数分析法由于该井在钻穿煤层后，井底漏失严重，也就是说揭露煤层后的钻井取芯过程、测井过程及试井注入前的下管柱等过程实际上就是一次长时间的注入过程（井筒充满流体，煤储层暴露在过平衡状态下），而注入压降试井一个很重要的前提是储层在“平衡”状态下开始测试。因此，在综合考虑了钻井时间、泥浆损耗量等参数，对该井用变产量（叠加函数法）进行了分析。井A测试结果显示，该储层为超低压储层，压力梯度仅为3.79×10-3MPa/m，并根据该煤层在被打开后（即取芯、测井及测试）的时间，及泥浆损耗量（估算出损失在该储层的量），用叠加函数法对该井进行了分析。2、实例分析2.2.1叠加函数法的适用性验证为了验证叠加函数法的适用性，首先假设注入时间为两段注入（且T1=t1-t0=1.31h，T2=t2-t1=11.54h），Q1=Q2=-0.22m3/d，并在直角坐标系中作出关井后径向流段的与叠加函数的关系曲线。2、实例分析)(tPWSQ-0.22tinjt1=1.31t2=12.85t0=0y=3.5205x+3.3523R2=1123456780.20.30.40.50.60.70.8叠加函数PWS(MPa)Pi=3.25MPaK=0.04mdS=-0.30拟合公式为y=3.5205x+3.3523，然后，根据直线斜率m=3.5204及截距p*=3.35MPa，计算得到渗透率K=0.04md，表皮系数S=0.30。与Horner直线分析及双对数拟合分析结果基本一致，证明了叠加函数法对变产量注入/压降试井分析的适用性。R2=1也证明了所取直线段为径向流段。2、实例分析表2分析结果对比参数常规分析叠加函数法单位储层压力（Pi）3.263.35MPa渗透率(k)0.040.04md流动系数（kh）0.160.16md.m表皮系数0.580.30y=3.5205x+3.3523R2=1123456780.20.30.40.50.60.70.8叠加函数PWS(MPa)Pi=3.25MPaK=0.04mdS=-0.302.2.2考虑钻井液渗漏对储层影响的叠加函数分析根据该煤层从钻开到开始进行注入/压降的时间（约120h）及泥浆的损耗量（约-3m3/d），我们对该储层做了叠加函数分析。2、实例分析Q-3tt1=120t2=131.54-0.22t0=0y=0.2424x+1.8835R2=0.992312345678988.599.51010.511叠加函数PWS(MPa)Pi=1.88MPak=0.52mdS=30.80井A流量图（T1=120，Q1=-3井A叠加函数分析图（T1=120，Q1=-3）分析结果显示，在叠加了钻井及测井过程中泥浆对储层的影响后，得到的渗透率远远高于不叠加的情形，求得的外推压力值低于不叠加的情形，而表皮系数远大于不叠加的情形。这也是用常规分析方法为什么会得到一个非常低的渗透率，非常低的表皮（或非常高的负表皮），和非常高的储层压力的原因。2、实例分析表3井A分析结果参数数值单位储层压力（Pi）1.88MPa渗透率(k)0.52md表皮系数30.80分析方法叠加函数法为了找出钻井时间及渗漏量对渗透率、储层压力、表皮系数的变化规律，设定注入时间T1=t1-t0=48.46h，T2=t2-t1=11.54h，Q1=-1m3/d,Q2=-0.22m3/。得出拟合公式为y=0.7604x+2.5772，然后，根据直线斜率m=0.7604及截距p*=2.58MPa，计算得到渗透率K=0.17md，表皮系数S=7.45。2、实例分析Q-1tt1=48.46t2=60-0.22t0=0y=0.7604x+2.5772R2=0.996422.533.544.555.566.571.71.92.12.32.52.7叠加函数PWS(MPa)Pi=2.58MPak=0.17mdS=7.45井A流量图（T1=48.46，Q1=-1）井A叠加函数分析图（T1=48.46，Q1=-1）分析结果显示，在叠加了不同的T1（从开始揭露储层到开始注入的时间）和不同的Q1(从开始揭露储层到开始注入这段时间内的平均漏失量)后，渗透率、储层压力及表皮系数都发生了很大的变化，并且随着T1时间