GB/T 24504-2009 煤层气井注入+压降试井方法

　　ICS 73 . 040 D 20

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 24504—2009

　　煤层气井注入/压降试井方法

　　Themethod ofinjection/falloffwelltestforcoalbed methanewell

　　2009-10-30 发布 2010-04-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 24504—2009

　　前 言

　　本标准的附录 A 、附录 B 、附录 C均为规范性附录 。

　　本标准由中国煤炭工业协会提出 。

　　本标准由全国煤炭标准化技术委员会归 口 。

　　本标准起草单位：煤炭科学研究总院西安研究院 。

　　本标准主要起草人：陈志胜 、李彬刚 、王彦龙 、解光新 。

　　Ⅰ

　　GB/T 24504—2009

　　煤层气井注入/压降试井方法

　　1 范围

　　本标准规定了煤层气井注入/压降试井的设计 、仪器设备 、施工程序 、数据采集 、资料解释以及试井报告等技术内容 。

　　本标准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

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　SY/T 6580 石油天然气勘探开发常用量和单位

　　3 仪器设备

　　3 . 1 压力计

　　选用高精度电子压力计：

　　压力量程：不小于 35 MPa ;

　　温度量程：-25 ℃ ~ 125 ℃ ;

　　数据记录点：不低于 60 000 组;

　　精确度：不低于 0 . 025%FS ;

　　温度分辨率：不低于 0 . 01 ℃ ;

　　压力分辨率：不低于 0 . 000 1 MPa 。

　　3 . 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 。

　　3 . 3 封隔器与工具管串组合

　　封隔器：选择适用于裸眼及套管测试的膨胀式封隔器，膨胀系数 1 ~ 1 . 5 , 工作压差不小于 20 MPa 。工具管串组合：包括筛管 、封隔器 、压力计 、关井工具 、油管 、井口三通 、防喷管等主要设备 。

　　3 . 4 泵注系统

　　注入泵：排量稳定的三缸以上柱塞泵，额定压力不小于 20 MPa,额定排量 0 ~ 200 L/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 h 。

　　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 . 0 m3 。

　　辅助设备：高压管汇 、压力安全阀 、回流阀等 。

　　4 试井设计要求

　　4 . 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 。

　　1

　　GB/T 24504—2009

　　4 . 2 方案选择

　　针对测试目标层，需根据测试的具体要求选择测试方案 。 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，在注入/压降测试结束后进行;对于新区或资料比较少的地区，在注入/压降试井前应安排一次微破裂试验，为确定地面最大注入压力提供依据 。

　　4 . 3 参数计算

　　4 . 3 . 1 注入/压降试井

　　4 . 3 . 1 . 1 测试时间

　　注入时间：注入时间应考 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 m 考 虑 计

　　算 。计算公式见式(1) 、式(2) :

　　tinj = (69 . 4φμctri(2) )/k …………………………( 1 )

　　式中：

　　tinj — 注入时间，单位为时(h) ;

　　φ— 孔隙度，单位为一(1) ,以小数或%表示;

　　μ— 流体黏度，单位为毫帕秒(mPa · s) ;

　　ct — 总压缩系数，单位为每兆帕( MPa-1 ) ;

　　ri — 探测半径，单位为米(m) ;

　　k— 煤层渗透率，单位为毫达西(mD) 。

　　twb = (2 210cμe0 . 14S)/kh …………………………( 2 )

　　式中：

　　twb — 井筒储集结束时间，单位为时(h) ;

　　S— 表皮系数，单位为一(1) ;

　　c— 井筒储集系数，单位为立方米每兆帕(m3 /MPa) ;

　　h— 煤层有效厚度，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 tinj >twb 。

　　关井时间：关井时间应不低于注入时间的 2 倍 。

　　4 . 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) :

　　pinj = pmax - ph ( 3 )

　　pmax = 0 . 8pb ( 4 )

　　式中：

　　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) 。

　　4 . 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，计算公式见式(5) :

　　q

　　式中：

　　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，单位为一(1) ;

　　2

　　GB/T 24504—2009

　　rw — 井筒半径，单位为米(m) 。

　　4 . 3 . 2 原地应力测试

　　采用微型压裂法将煤层压开，需进行四个循环测试，具体要求见表 1 。

　　表 1 原地应力测试时间

　　循环

　　持续注入时间/min

　　关井时间/min

　　1

　　0 . 5

　　20

　　2

　　1 . 0

　　30

　　3

　　2 . 0

　　30

　　4

　　4 . 0

　　40

　　5 施工程序

　　5 . 1 基础资料准备

　　5 . 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 。

　　5 . 1 . 2 煤层数据：层号，厚度，煤层结构，煤层倾角，煤层顶 、底板深度，煤层顶 、底板岩性及厚度 。

　　5 . 1 . 3 钻井液资料：类型，比重，黏度，含砂量，pH 值 。

　　5 . 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 。

　　5 . 2 测试准备

　　5 . 2 . 1 通井循环，确保测试管柱起下畅通无阻 。裸眼测试要求井底干净，测试煤层完全裸露 。

　　5 . 2 . 2 试井设备检查 、保养 。

　　5 . 2 . 3 确定封隔器坐封位置 。

　　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，坐封位置控制在煤层顶板 2 m 以内 。

　　5 . 2 . 4 配置下井测试管柱，记录每一部件的名称 、尺寸及长度 。

　　5 . 3 施工步骤

　　5 . 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，装入压力计托筒或采用绞车下入;下井过程应平稳，油管连接丝扣必须拧紧，防止渗漏;管柱下至预定深度后，校正下入管柱的 长 度，确 认 深 度 无 误;按 附 录 A表 A. 1 记录下井测试管柱数据 。

　　5 . 3 . 2 安装和连接地面装置

　　安装井口设备，连接地面测试管汇 。

　　5 . 3 . 3 测试管柱试压

　　试压压力应大于设计的地面最大注入压力，稳压 20 min 为合格 。

　　5 . 3 . 4 封隔器坐封

　　根据封隔器的型号及坐封形式，选择合适的坐封参数，进行封隔器坐封;检验封隔器坐封情况，确认坐封效果良好 。

　　5 . 3 . 5 平衡压力

　　注入前关井 2 h ~ 4 h ,平衡压力 。

　　5 . 3 . 6 注入/压降测试

　　5 . 3 . 6 . 1 注入

　　依据设计的压力 、排量及时间，选择清水进行注入;按附录 B 表 B. 1 记录测试原始数据，记录间隔不大于 10 min 。注入过程中要求注入排量波动值不超过 10%,井口压力控制在所设计的地面最大注入压力值以下 。

　　3

　　GB/T 24504—2009

　　5 . 3 . 6 . 2 关井

　　注入结束，采用井下关井，同时关闭井口阀门，观察井口压力变化，以检验井下关井工具密封情况;按设计的关井时间进行压降测试 。

　　5 . 3 . 6 . 3 现场数据检验

　　注入/压降测试结束后，现场录取数据，经检验数据合格后备份 。

　　5 . 3 . 7 原地应力测试

　　根据原地应力测试设计要求，在保持注入排量不变的情况下，进行一至四个循环测试，并按附录 C表 C. 1 记录测试原始数据;测试结束后，现场录取数据，经检验数据合格后备份 。

　　5 . 3 . 8 解封

　　封隔器解封，起管柱 。

　　6 数据记录及采集

　　6 . 1 现场作业记录

　　6 . 1 . 1 下井测试管柱数据

　　下井测试管柱数据记录内容见附录 A 。

　　6 . 1 . 2 现场测试原始数据记录

　　现场测试原始数据记录内容见附录 B 、附录 C 。

　　6 . 1 . 3 现场测试工作记录

　　记录现场测试的 日期 、时间 、施工情况及工作内容等信息 。

　　6 . 2 压力计数据采集

　　电子压力计的压力 、温度数据点采集要求见表 2 。

　　表 2 压力计数据采集要求

　　测试阶段

　　注入/压降试井

　　原地应力测试

　　管柱起下阶段

　　不大于 60 s

　　不大于 60 s

　　注入阶段

　　10 s ~ 20 s

　　1 s

　　关井阶段

　　初期 3 h

　　3 s

　　1 s

　　中期 5 h

　　5 s

　　后期

　　10 s ~ 20 s

　　注：压力计采集的全部原始数据资料应 以 电 子 文 件 的 形 式 进 行 备 份，并 注 明 井 号，测 试 层 位，测 试 日 期，压 力 计 编号，施工单位 。

　　7 资料分析

　　7 . 1 基本图件绘制

　　7 . 1 . 1 注入/压降试井实测压力温度曲线 。

　　7 . 1 . 2 注入/压降试井解释流量段划分曲线 。

　　7 . 1 . 3 注入/压降试井半对数分析图 。

　　7 . 1 . 4 注入/压降试井双对数分析图 。

　　7 . 1 . 5 注入/压降试井压力历史拟合分析图 。

　　7 . 1 . 6 原地应力测试实测压力曲线 。

　　7 . 1 . 7 原地应力测试闭合压力分析图 。

　　7 . 2 试井分析基本参数选值

　　基本参数值包括流体压缩系数 、流体黏度 、流体体积系数 、综合压缩系数 、煤体孔隙度等参数以及煤

　　4

　　GB/T 24504—2009

　　层有效厚度 、煤层中部深度 、注入时间 、关井时间 、注入排量 。

　　7 . 3 注入/压降试井资料分析

　　7 . 3 . 1 分析模型选择

　　依据双对数曲线的图版特征确定所选用的分析模型 。

　　7 . 3 . 2 常规分析

　　对双对数压力导数曲线中期出现水平直线段的资料，应采用半对数法进行分析，求取有关参数 。

　　7 . 3 . 3 典型曲线拟合分析

　　采用双对数曲线拟合法进行分析，通过调整分析模型，使其达到最佳拟合，求取有关参数 。

　　7 . 3 . 4 结果检验

　　一致性检验：即常规试 井 解 释 方 法 与 典 型 曲 线 拟 合 解 释 方 法 所 分 析 的 结 果 应 相 符 。 其 差 值 应 小于 10% 。

　　可靠性检验：进行压力历史拟合曲线与实测曲线对比，曲线重合，说明分析结果可靠，否则应重新选择模型分析 。

　　7 . 4 原地应力测试资料分析

　　在原地应力测试的四个循环中，选取破裂 、闭合效果好的 1 ~ 3 个循环进行分析，分析方法可采用双对数法或时间平方根法 。

　　8 试井报告

　　试井报告应包括以下内容：

　　a) 试井任务及工作概况;

　　b) 试井目的及要求;

　　c) 测试井基本概况;

　　d) 试井所用仪器设备;

　　e) 试井施工过程;

　　f) 试井分析方法和分析结果;

　　g) 质量评述;

　　h) 附表 、附图 。

　　5

　　GB/T 24504—2009

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　下井测试管柱数据记录格式

　　A.1 下井测试管柱数据记录表(表 A. 1)

　　表 A.1 下井测试管柱数据记录表

　　井号： 煤层： 测试日期：

　　序 号

　　管柱名称

　　管柱规格

　　累计长度/ m

　　管柱深度校正

　　备 注

　　长度/m

　　外径/mm

　　连接方式

　　顶部/m

　　底部/m

　　制表： 记录： 第 页/共 页

　　6

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　注入/压降试井原始数据记录格式

　　B.1 注入/压降试井原始数据记录表(表 B. 1)

　　表 B.1 注入/压降试井原始数据记录表

　　井号： 煤层： 测试日期：

　　测试时间hh ∶ mm

　　累计注入时间/ min

　　井口压力/ MPa

　　水罐读数/ mm

　　注入量/

　　L

　　累计注入量/

　　L

　　注入排量/ (L/min)

　　备 注

　　制表： 记录： 第 页/共 页

　　GB/T 24504—2009

　　GB/T 2 45 0 4 2 0 0 9

　　—

　　附 录 犆

　　(规范性附录)

　　原地应力测试原始数据记录格式

　　犆.1 原地应力测试原始数据记录表(表 C. 1)

　　表 犆.1 原地应力测试原始数据记录表

　　井号： 煤层： 测试日期：

　　循 环

　　测试时间 hh ∶ mm ∶ ss

　　持续时间/ min

　　井口压力/ MPa

　　水罐读数/ mm

　　注入量/

　　L

　　累计注入量/

　　L

　　回流量/

　　L

　　备 注

　　1

　　2

　　3

　　4