4. 煤层气井试井类型与测试设计

煤层气井的试井不是一套通用程序套用到所有井上,而是要根据井所处的生产阶段、要回答的问题、煤层低渗与吸附解吸特性来选择测试类型。选错类型,往往不是数据解释精度差一点,而是根本得不到目标参数。例如在未投产的探井上做生产试井,没有稳定产能基础;在已排采降压的井上做短时段塞试井,又会被游离气与解吸干扰。因此本节的核心是:先明确"要测什么",再匹配"用哪种试井、按什么程序执行"。

四类试井的适用条件

注入/压降试井是煤层气井最常用的单井测试,尤其适用于低压、低渗、欠饱和煤层。它通过向煤层注入少量水(或水加少量示踪剂)建立压差,然后关井测压降,用压降曲线求取渗透率、储层压力、表皮系数及裂缝闭合特征。适用条件为:井筒与煤层连通良好、注入不引起明显破裂或携砂、注入量控制在煤层不产生新裂缝的范围内。其优点是能在低渗煤层中建立足够大的压差信号,缺点是注入可能改变近井含水饱和度,解释时需注意相渗影响。

段塞试井适用于压力较高、自喷能力或井筒储集效应显著的井,尤其是需要快速评价渗透率、又不宜长时间注入的井。做法是向井内注入一小段流体(水柱或气柱)形成段塞,然后关井记录压力恢复。它的测试时间短、对储层扰动小,但压力信号弱、对仪表分辨率要求高,且井筒储集影响大,解释时须先做井储校正。对于低压欠饱和煤层,段塞试井往往信号不足,应慎用。

生产试井适用于已进入排采阶段、有稳定产水或产气的井,通过改变工作制度(变产量或关井)测压,求取渗透率、产能系数、泄流边界及井间连通性。它是评价煤层气井产能与排采制度合理性的主要手段,但要求产液/产气相对稳定,且需记录产量、套压、液面等同步数据。对刚投产、产量剧烈波动的井,生产试井解释可靠性差。

干扰试井适用于多井井组或开发区块,用于判断井间是否连通、裂缝或割理发育方向、以及井间导流能力。做法是在一口井(激动井)改变产量或注入,在相邻井(观察井)监测压力响应。其适用前提是井距合理、观察井压力计精度足够、背景压力稳定。干扰试井能提供单井试井无法给出的方向性信息,但测试周期长、对井组管理要求高。

煤层气井试井类型选择与测试程序 明确测试目标与井况 注入/压降试井 低压低渗·欠饱和煤层 段塞试井 压力较高·井储显著 生产试井 已排采·有稳定产能 干扰试井 多井井组·判连通方向 测试程序关键环节 注入/压降程序 ① 洗井、通井、验窜 ② 下压力计至煤层中部 ③ 稳定注入(控压控量) ④ 关井测压降≥1个对数周期 ⑤ 求K、S、Pi、闭合压力 段塞程序 ① 高精度压力计下井 ② 注入小段塞(水/气柱) ③ 迅速关井 ④ 记录压力恢复曲线 ⑤ 井储校正后解释K、S 生产试井程序 ① 记录稳定产量与套压 ② 改变工作制度(变产量) ③ 同步测液面/压力 ④ 关井测压力恢复 ⑤ 求K、产能系数、边界 干扰试井程序 ① 选激动井与观察井 ② 观察井下高精度压力计 ③ 激动井改变产量/注入 ④ 监测观察井压力响应 ⑤ 判连通性与方向 选择原则:先定目标参数(K / S / Pi / 连通性)→ 再看井况(压力、产能、井组)→ 最后定测试类型与时长 注:图中参数为教学示例,实际取值须依据现场测试设计与仪表分辨率确定

测试程序选择的关键判断

实际选型时,可按"目标参数—井况—测试类型"三步判断。若目标是求原始储层压力与渗透率,且井未投产、压力低,首选注入/压降试井;若目标是快速评价渗透率且井筒储集大、压力较高,可选段塞试井;若目标是评价产能与排采制度,且井已稳定产水产气,选生产试井;若目标是判断井间连通与裂缝方向,则必须用干扰试井。需要强调的是,同一口井在不同阶段可先后采用不同类型:探井阶段做注入/压降,排采阶段做生产试井,开发区块再做干扰试井,形成"由单井到井组"的测试序列。

教学示例:注入/压降试井的设计要点

以某煤层气探井为例(示例参数,非实测):煤层埋深 800 m,储层压力约 6.5 MPa,渗透率预估 0.05×10⁻³ μm²,属低压低渗欠饱和煤层。设计注入/压降试井时,注入量控制在 5~10 m³/d,注入压力不超过煤层破裂压力的 80%,注入时间约 4~6 h,关井测压降时间不少于 24 h,确保压降曲线覆盖一个以上对数周期。压力计下至煤层中部,采样间隔在关井初期取 10 s、后期取 60 s。解释时先用井储与表皮校正,再在径向流段求渗透率,用压降曲线拐点判断裂缝闭合压力。若压降曲线出现明显续流段过长,说明井储影响大,应延长关井时间或改用段塞试井复核。

测试设计的三条硬约束:① 压力计分辨率应优于预期压差的 1%;② 关井时间须覆盖目标流动阶段(径向流或边界反映);③ 注入/生产制度变化必须有同步产量与压力记录,否则解释缺乏依据。

常见选型误区

一是把段塞试井用于低压欠饱和煤层,压力信号太弱,解释结果不可靠;二是把生产试井用于刚投产、产量剧烈波动的井,变产量数据不满足解释假设;三是干扰试井井距过大或观察井仪表精度不足,测不到有效响应却误判为"不连通"。避免这些误区的根本办法,是在测试设计阶段就把目标参数、预期信号幅值、仪表分辨率和测试时长匹配好,而不是测试结束后再补救。

综上,煤层气井试井类型的选择本质上是"目标—井况—程序"的匹配问题。注入/压降、段塞、生产、干扰四类试井各有明确的适用边界,测试程序的关键环节也随类型不同而变化。掌握这一匹配逻辑,才能让试井数据真正服务于渗透率解释与排采制度优化。