專利名稱：一種煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采油氣工程技術領域，尤其涉及一種煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，通過在煤層氣井周圍設置觀察井，并測量觀察井內的液面變化，可方便、準確的獲得煤層中的參數(shù)，解決了現(xiàn)有技術中為了獲得這些參數(shù)進行的試井技術困難，消除了其他試井方法帶來的不確定性及其危害性。
背景技術：
煤層氣是一種高效清潔非常規(guī)天然氣資源，目前國內外積極進行煤層氣資源開發(fā)以緩解能源危機，并在保護環(huán)境的前提下進行能源可持續(xù)化發(fā)展。我國煤層氣大規(guī)模商業(yè)性開發(fā)迫在眉睫。合理高效開發(fā)煤層資源，必須依賴于煤層氣的動態(tài)監(jiān)測，而煤層氣井測試技術是煤層氣藏開發(fā)方案制定和調整的動態(tài)數(shù)據(jù)的主要來源，堪稱為煤層氣藏工程師的“眼睛”。然而由于煤層氣屬于非常規(guī)氣藏，其開采過程中的解吸附機制和煤層的變形機制使得常規(guī)油氣藏的測試手段如壓力恢復測試、壓力降落測試等很難準確的應用于煤層氣藏。因此，得到煤層氣的原位關鍵參數(shù)是至關重要的，這些關鍵參數(shù)包括煤層原位滲透率、原位臨界解吸壓力、解吸范圍、煤層壓力、裂縫方位及長度等，這些參數(shù)是保證煤層氣連續(xù)穩(wěn)定排采的關鍵參數(shù)。煤層氣是非常規(guī)天然氣，因此開采方式與常規(guī)天然氣有著根本的區(qū)別，因此常規(guī)油氣的液面測試方法幾乎無法用于煤層氣的液面測試。開采方式的根本區(qū)別主要包括以下兩個方面(1)常規(guī)油氣是游離在油氣儲層中的，直接通過滲流進入井底產出。而煤層氣在每儲層中95%以上是吸附在煤層上的，煤層氣的開采要采用排水降壓的方式，煤層氣在壓力低于臨界解吸壓力以后才能從煤層上解吸下來，然后擴散到孔隙中，再通過滲流流向井筒，同水一起進入井底然后產出。從而導致了生產機制上的根本不同。(2)煤層氣的排采井身結構與常規(guī)油氣的井身結構不同，常規(guī)油氣是從生產油管中生產出來的，而煤層氣是從油管和套管的環(huán)形空間中生產出來的，油管只是用來排水的。由此導致了煤層氣的液面測試方法與常規(guī)油井的液面測試方法存在根本的不同，以至于常規(guī)油井的液面測試方法幾乎無法用于煤層氣井的液面測試。中國專利CN 201010162046. 5公開了一種煤層氣觀察井永久式壓力計測試技術，具體為在煤層氣井周圍設定的距離內設置一口或若干口觀察井，在觀察井中下放永久式電子壓力計來進行無干擾原位測試，獲得觀察井井點處的臨界解吸壓力值以及達到臨界解吸壓力的時間，從而得到煤層氣解吸擴散范圍拓展速度。通過分析測得觀察井井點的壓力，可以得到煤層氣井周圍的壓力分布。通過分析觀察井測試資料，可以得到煤層氣井開采煤層的儲層參數(shù)、壓裂井的裂縫方向，其通過在煤層氣井的周圍設置觀察井，并在其中設置永久式電子壓力計，可方便的監(jiān)控煤層氣井周圍的壓力變化，將壓力分布可視化，而能有效可靠的得到煤層氣井內的煤層氣儲層參數(shù)，提高了煤層氣開發(fā)的數(shù)據(jù)準確性。但上述專利直接采用壓力測試，在測試過程中需要將永久式壓力計設備下入至所測的觀察井中獲得井底壓力數(shù)據(jù)。雖然該測試方法的精度較高，但也存在較多實用性問題。(1)測試成本高，需要高精度壓力，較難適應煤層氣低成本開發(fā)的要求。(2)施工復雜，需要壓力計下入井底，并配置電纜供電。(3)維修困難，一旦井底壓力計出現(xiàn)問題，必須進行起下管柱作業(yè)。(4)此直接使用永久壓力計的方法只能在一口井中使用，而液面測試方法，可以在多口井中使用，且操作方便簡單成本較低。

發(fā)明內容
為了保證煤層氣井連續(xù)穩(wěn)定排采，本發(fā)明的目的在于提供一種可將煤層氣井周圍的壓力分布可視化，同時又可以確定觀察井井點臨界解吸壓力的煤層氣觀察井液面測試方法，其測試方法簡單，通過將測得的液面數(shù)據(jù)經(jīng)計算機計算后即可得出煤層氣井的井底壓力，施工簡單、測試成本較低。為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明實施例提供了一種煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，根據(jù)煤層氣井的地質資料在其周圍設置至少一口觀察井，并獲取所述觀察井的基礎數(shù)據(jù)，利用光纖液面探測儀器對所述觀察井的液面進行測試，獲得觀察井不同時間點的液面數(shù)據(jù)；將所獲取的液面數(shù)據(jù)和觀察井基礎數(shù)據(jù)通過計算轉換為所測觀察井的井底壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)所測觀察井的井底壓力分布得出煤層氣井開采煤層的儲層參數(shù)。通過對多口觀察井的井底壓力數(shù)據(jù)進行分析，可以獲得煤層氣井周圍的壓力分布。所述觀察井設置多口，各觀察井同所述煤層氣井之間的間距不同或部分相同。所述觀察井為裸眼井或正常完井煤層氣生產井。所述液面探測儀器為光纖液面測試儀，通過光纖液面測試得到的井筒中液面深度、各點的溫度、含氣飽和度，并通過計算轉化為井底壓力。所述煤層氣儲層參數(shù)包括壓力降落波及范圍、臨界解吸壓力、解吸范圍、地層滲透率、煤層壓力、地層中煤層氣飽和度和裂縫方位及長度。所述基礎數(shù)據(jù)包括井號、地溫梯度、井底溫度、井深、礦化度、氣水比、水相對密度、氣體相對密度中的幾種數(shù)據(jù)的組合。本發(fā)明實施例提供的技術方案的有益效果是本發(fā)明具體實施簡單，只需將軟體光纖測試儀器下放至觀察井內，就可以觀測到觀察井的液面、不同深度的含氣飽和度、溫度，然后通過觀察井的基礎數(shù)據(jù)和液面測試數(shù)據(jù)輸入至計算機中進行迭代運算即可將所測數(shù)據(jù)轉換為觀察井的井底壓力，其實施簡單、方便。 本發(fā)明中，通過在煤層氣井周圍設置觀察井，通過測量觀察井內的液面變化，就可方便、準確的獲得煤層中的參數(shù)，解決了現(xiàn)有技術中為了獲得這些參數(shù)進行的試井技術困難，消除了其他試井方法帶來的不確定性及其危害性。觀察井可以為裸眼井或正常完井煤層氣生產井，當觀察井為裸眼井時，觀察井中不需要下放油管等，其節(jié)約了成本、簡化了測量程序、方便了測量點的選擇和測量的實施。當觀察井為正常完井的生產井時，觀察井在完成了臨界解吸壓力測試后可以轉化為正常生產井進行生產，同時通過井型的轉化節(jié)約了鉆井成本。本發(fā)明的測試方法與常規(guī)油井的液面測試方法相比具有以下幾個方面區(qū)別
(1)測試原理不同常規(guī)油井的液面測試是利用的是聲波反射原理，將聲波反射時間差轉化為液面深度，測試數(shù)據(jù)可轉化為井底壓力數(shù)據(jù)。而本發(fā)明的煤層氣井的液面測試利用試光學原理，通過喇曼散射原理將測得的光信號轉換為溫度、深度、含氣飽和度以及不同點的壓力，既可以進行液面測試數(shù)據(jù)的壓力轉化，也可以直接進行井底壓力測量。(2)測試方式不同常規(guī)油井的液面測試是通過回聲儀進行測量，而本發(fā)明的煤層氣井的液面測試通過光纖進行測試，從原理上講，光學測量比聲學測量更為精確。(3)測試數(shù)據(jù)參數(shù)不同常規(guī)油井的液面測試是結果只有液面的深度，煤層氣井的液面測試不僅可以得到井筒中液面深度、各點的溫度、含氣飽和度，而且可以直接測的井底壓力，本發(fā)明重點強調液面深度，是因為液面變化在現(xiàn)場工作制度中是一個直接的技術指標，并且有利于同常規(guī)油氣井液面測試進行比較。(4)折算井底壓力的復雜程度不同。常規(guī)油井的液面測試得到的液面數(shù)據(jù)轉化為井底壓力，需要的流體性質變化較為簡單，因為油套環(huán)空中的流體在正常生產狀態(tài)下是處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，可以用現(xiàn)在比較成熟的三段法進行計算。而本發(fā)明的煤層氣的液面測試得到的液面數(shù)據(jù)轉化為井底壓力，需要的流體性質變化較為復雜，關鍵在于生產過程中油套環(huán)空中的流體分布是動態(tài)變化的，不能用常規(guī)油氣井的液面三段法進行計算，必須利用光纖測量的溫度及含氣飽和度進行連續(xù)分布計算。因此，煤層氣的液面測試不同于常規(guī)油氣井的液面測試，且常規(guī)油氣井的液面測試方法幾乎不能用于煤層氣的液面測試。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明中煤層氣井周圍設置一口觀察井的示意圖；圖2為本發(fā)明中煤層氣井周圍設置兩口觀察井的示意圖；圖3為本發(fā)明中煤層氣井周圍設置三口觀察井的示意圖；圖4為本發(fā)明中煤層氣井周圍設置多口觀察井的示意圖；圖5為本發(fā)明中煤層氣觀察井中測得測試數(shù)據(jù)的示意圖；圖6為本發(fā)明中煤層氣井液面折算計算框圖；圖7為實測觀察井液面深度數(shù)據(jù)曲線圖；圖8為對圖7進行折算到井底壓力數(shù)據(jù)曲線圖。圖中1、煤層氣井2、觀察井。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。具體測試方法如下根據(jù)煤層氣井的地質資料在其周圍設置至少一口觀察井，并獲取所述觀察井的基礎數(shù)據(jù)，利用光纖液面探測儀器對所述觀察井的液面進行測試，獲得觀察井不同時間點的液面數(shù)據(jù)；將所獲取的液面數(shù)據(jù)和觀察井基礎數(shù)據(jù)通過計算轉換為所測觀察井的井底壓力數(shù)據(jù)，通過對井底壓力數(shù)據(jù)進行分析，得出煤層氣井開采煤層的儲層參數(shù)；通過多口觀察井的測試數(shù)據(jù)可以獲得煤層氣井周圍的壓力分布。液面探測儀器為光纖液面測試儀，通過光纖液面測試得到的井筒中液面深度、各點的溫度、含氣飽和度，并通過計算轉化為井底壓力。其中的煤層氣儲層參數(shù)包括壓力降落波及范圍、臨界解吸壓力、解吸范圍、地層滲透率、煤層壓力、地層中煤層氣飽和度和裂縫方位及長度等?；A數(shù)據(jù)包括井號、地溫梯度、井底溫度、井深、礦化度、氣水比、水相對密度、氣體相對密度等。觀察井液面測試技術可以在生產井周圍部署一口或多口觀察井，觀察井部署的多少與測試目的是密切相關的。觀察井的部署示意圖如圖1-4所示。在煤層氣井1周圍設定的距離內設置一口或若干口觀察井2，根據(jù)實際測量的需要，可將部分觀察井2與煤層氣井1之間設置為相同的距離、部分觀察井2與煤層氣井1之間設置為不同的距離，或者各個觀察井2與煤層氣井1之間的距離均不相同。通過不同距離的設置，可以得到不同位置的壓力，從而確定出煤層氣井周圍的壓力分布。在觀察井2中測試液面變化來進行無干擾的原位測試，根據(jù)實際測量的需求，這種測試可在煤層氣開發(fā)過程中多次進行，可選擇的進行單井測量或多井同時測量。觀察井2中測試液面變化通過光纖液面測量方式進行測量，液面測試數(shù)據(jù)經(jīng)計算后可轉化為井底壓力數(shù)據(jù)，獲得觀察井井點處的臨界解吸壓力值以及達到臨界解吸壓力的時間，從而得到煤層氣解吸擴散范圍拓展速度；獲得煤層氣井1周圍的壓力分布，通過觀察井測試資料的數(shù)據(jù)資料分析，以得到煤層氣井1內的煤層氣儲層參數(shù)，如壓力降落波及范圍、臨界解吸壓力、地層滲透率、地層中煤層氣飽和度等。并且對于設置多口觀察井，通過測試不同觀察井內的參數(shù)，可得到煤層氣井1在不同方向上解吸范圍擴展的快慢，可反映出煤層的滲透性的方向性差異。觀察井為多口井，生產井為壓裂井時，通過多口井的測試資料分析可以判斷出壓裂井的裂縫方向，以利于生產布井。如果測試目的只是獲取地層滲透率和臨界解吸壓力，那么在生產井附近布置一口觀察井即可，如圖1所示。通過測量觀察井液面變化，確定煤層中壓力波的傳播速度，從而確定煤層的原位滲透率。通過對觀察井監(jiān)測得到地層條件下煤層氣解吸壓力以及解吸范圍的擴展規(guī)律。測試結果曲線如圖5所示。若測試目的除了獲取地層滲透率和臨界解吸壓力外，還要得到不同方向上煤層的非均質性，那么在生產井附近需要布置兩口或兩口以上的觀察井，觀察井的位置需要通過地質資料分析得到，如圖2-4所示。通過測量多口觀察井液面變化，各觀察井得到的測試曲線與圖5所示曲線類似，只是關鍵時間點和壓力變化幅值不同。通過對測試資料的分析可以確定不同方向煤層中壓力波的傳播速度，得到不同方向上煤層的原位滲透率，達到確定煤層非均質性定量描述的目的。若對于壓裂生產的煤層氣井，如果測試目的除了獲取地層滲透率和臨界解吸壓力外，還要得到煤層中人工壓裂形成的裂縫方位和長度，那么在生產井附近需要布置兩口或兩口以上的觀察井，觀察井的位置需要通過地質資料分析得到，如圖2-4所示。通過測量多口觀察井液面變化，各觀察井得到的測試曲線與圖5所示曲線類似，只是關鍵時間點和壓力變化幅值不同。通過對測試資料的分析可以確定不同方向煤層中壓力波的傳播速度，達到確定煤層中裂縫方位和長度的目的。由液面計算井底壓力的具體的計算流程如圖6所示1)首先對所測觀察井進行基礎數(shù)據(jù)的測試，包括井號、地溫梯度、井底溫度、井深、礦化度、氣水比、水相對密度、氣體相對密度等；2)然后通過光纖液面測試儀對觀察井的液面進行測試，并獲得液面測試數(shù)據(jù)；3)對獲取觀察井井筒中的溫度分布井溫梯度
權利要求
1.一種煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，根據(jù)煤層氣井的地質資料在其周圍設置至少一口觀察井，并獲取所述觀察井的基礎數(shù)據(jù)，其特征在于，利用液面探測儀器對所述觀察井的液面進行測試，獲得觀察井不同時間點的液面數(shù)據(jù)；將所獲取的液面數(shù)據(jù)和觀察井基礎數(shù)據(jù)通過計算轉換為所測觀察井的井底壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)所測觀察井的井底壓力分布得出煤層氣井開采煤層的儲層參數(shù)，通過對各觀察井的井底壓力數(shù)據(jù)進行分析，獲得煤層氣井周圍的壓力分布。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，其特征在于，所述觀察井設置多口，各觀察井同所述煤層氣井之間的間距不同或部分相同。
3.根據(jù)權利要求2所述的煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，其特征在于，所述觀察井為裸眼井或正常完井煤層氣生產井。
4.根據(jù)權利要求1所述的煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，其特征在于，所述液面探測儀器為光纖液面探測儀，通過光纖液面測試得到的井筒中液面深度、各點的溫度、含氣飽和度，并通過計算轉化為井底壓力。
5.根據(jù)權利要求1所述的煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，其特征在于，所述煤層氣儲層參數(shù)包括壓力降落波及范圍、臨界解吸壓力、解吸范圍、地層滲透率、煤層壓力、地層中煤層氣飽和度和裂縫方位及長度。
6.根據(jù)權利要求1所述的煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，其特征在于，所述基礎數(shù)據(jù)包括井號、地溫梯度、井底溫度、井深、礦化度、氣水比、水相對密度、氣體相對密度中的幾種數(shù)據(jù)的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤層原位關鍵參數(shù)的觀察井液面測試方法，根據(jù)煤層氣井的地質資料在其周圍設置至少一口觀察井，并獲取所述觀察井的基礎數(shù)據(jù)，利用光纖液面探測儀器對所述觀察井的液面進行測試，獲得觀察井不同時間點的液面數(shù)據(jù)；將所獲取的液面數(shù)據(jù)和觀察井基礎數(shù)據(jù)通過計算轉換為所測觀察井的井底壓力數(shù)據(jù)，通過對井底壓力數(shù)據(jù)進行分析，獲得煤層氣井周圍的壓力分布；根據(jù)所測觀察井的井底壓力隨時間的變化得出煤層氣井開采煤層的儲層參數(shù)，本發(fā)明測試方法簡單，只需獲得觀察井的液面數(shù)據(jù)及基礎數(shù)據(jù)即可通過計算將其折算為井底壓力，測試成本低。
文檔編號E21B47/047GK102587899SQ20111000815
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者劉曰武, 周曉紅, 張均峰, 歐陽偉平, 蘇中良, 趙培華, 韓軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 中國科學院力學研究所, 中石油煤層氣有限責任公司