WellDog公司-煤层气原位含气量与渗透率测试新技术
毕业设计开题报告_128
研究的目的与意义煤层气资源作为一种新的接替能源其勘探开发对于我国的经济发展和国家安全都有着重要的战略意义。
煤层气的生成、保存及开采直接受到储层环境的影响,如果在采煤之前不先抽采煤层中的煤层气, 它将在采煤过程中逐渐排放到大气中, 一方面造成资源的浪费, 另一方面给环境带来了巨大的压力。
再者不合理的开采还会造成矿井灾害。
因此需要研究煤层气保存条件及其主控因素, 这些主控因素对不同煤层气富集控制的差异将影响其成藏的差异, 从而导致针对不同煤层气的勘探过程需要采用不同的评价方法和开采技术。
这对寻找和开采煤层气资源都是十分重要的一项工作。
另外对煤层气含气区带进行综合评价和确立评价标准是煤层气研究中的一个关键因素, 它是煤层气探研究最基础的工作: 煤层气是一种高潜力洁净能源, 中国煤层气资源丰富, 目前国内外资金已经纷纷投入到煤层气的开发中来。
不同煤层具有不同的煤层气地质特点与选区评价标准。
为此,通过重点煤层气盆地的煤层气评价参数对比研究,确定出最优的煤层气选区是关系到其勘探开发设计能否成功, 是煤层气勘探的基础工作。
因此迫切需要对煤层气特别是基于矿区层次的资源状况进行整体分析和评价。
进而为为参数井设计和产能预测打下基础。
二、研究现状1. 工区现状: 煤层气作为一种新型能源, 其开发利用价值已逐渐为世人瞩目。
中国具有丰富的煤炭资源, 也是煤炭生产大国。
现已证实中国的煤层气资源也非常丰富, 具有广阔的开发前景, 华北大城地区即是其中的有利区之一。
大城区煤层气的勘探研究始于1991 年, 由华北油田在静海县境内施工了煤层气试验井大参1井.它钻穿了晚古生界煤系, 发现了多组煤层中含有煤层气.为该地区煤层气的研究提供了重要的科学依据。
大参一井的初步成功引起了勘探家的广泛关注。
随后, 华北石油管理局该区实施钻探了5口井, 即大城凸起南段的大试1井, 大参1井区试验井组大1—1.大1—4.大1—5和大1—6井。
大试1井在石炭—二叠系煤层录井均未见含气显示, 气测录井无异常, 岩心无明显的含气显示, 现场解吸煤层含气量为0m3/t;97年4月8日~5月29日分别对三煤组和六煤组试气, 无煤层气产出。
煤层气
煤层气煤层气(Coalbed Methane)储层参数,主要包括煤的等温吸附特性参数、煤层气含量、渗透率、储层压力、原地应力,以及有关煤岩煤质特征的镜质组反射率、显微组分、水分、灰分和挥发分等,相应的测试分析技术有:煤的高压等温吸附试验(容量法)、煤层气含量测定、煤层气试井和煤岩煤质分析等。
煤的高压容量法等温吸附实验,是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数,等温吸附数据测定准确性,直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。
许多研究表明,煤是具有巨大内表面积的多孔介质,象其它吸附剂如硅胶、活性碳一样,具有吸附气体的能力。
煤层气以物理吸附方式储存在煤中,主要证据有:甲烷的吸附热比气化热低2—3倍(Moffat&Weale,1955;Yang&Saunders,1985),氮气和氢气的吸附也与甲烷一样,这表明煤对气体的吸附是无选择性的;大量试验也证明,煤对气体吸附是可逆的(Daines,1968;Maver 等,1990)。
结合国内外资料,推荐吸附样粒度为60—80目。
煤的平衡水分—当煤样在温度30℃、相对湿度96%条件下,煤中孔隙达到水分平衡时的含水量。
测试平衡水平的主要目的是:恢复储层条件下煤的含水情况,为煤的吸附实验做准备。
煤层气含量—指单位重量煤中所含的标准状态下(温度20℃、压力101.33kpa)气体的体积,单位是cm3/g或m3/t。
它是煤层气资源评价和开发过程中计算煤层气资源量和储量、预测煤层气井产量的重要煤储层参数之一。
煤层气含量的测定方法大体上可分为两类:直接法(解吸法)和间接法(包括等温吸附曲线法和单位体积密度测井法)。
在直接法中,保压取心解吸法是精确获得原地煤层气含量最好的方法。
直接法的基本原理煤心煤样的煤层气总量由三部分气体量构成:一是损失气(lost gas),二是实测气(measured gas),三是残余气(residual gas)。
损失气量估算主要采用美国矿业局直接法(USBM法),该法假设煤中气体解吸可理想化地看作球形煤粒中气体在恒温下扩散,可以用扩散方程来描述,球形煤粒内气体的初始浓度为常数。
煤层气排采技术规范
煤层气排采技术规范煤层气企业标准煤层气井排采工程技术规范(试行)2008-08-18发布 2008-08-18实施煤层气企业标准煤层气井排采工程技术规范1 范围本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准,包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。
本标准适用于煤层气井的排采作业工程。
2 引用标准下列标准所包含的条文,通过对标准的引用而成为本规范的条文。
中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程 SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法3 排采总体方案的制定3.1基本数据3.1.1钻井基本数据钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。
3.1.2完成套管程序完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。
3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段3.1.4解吸/吸附分析成果包括含气量、含气饱和度、临界压力3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。
3.2 排采总体方案3.2.1排采目的3.2.2排采目的层及排采方式3.2.3排采设备及工艺流程设计3.2.4排采周期3.3工艺技术要求3.3.1动力系统13.3.2抽油机3.3.3泵挂组合3.3.4 地面排采流程a.采气系统;b.排液系统;3.4排采作业管理3.4.1设备管理3.4.2排采场地、人员3.4.3排采资料录取3.4.4排采动态跟踪3.4.5排采汇报制度3.5安全、环保及质量要求3.6应提交的资料、报告3.6.1施工设计书(一式十份)3.6.2排采资料(一式两份)a.排采日报、班报b.排采水样半分析原始记录c.排采水样全分析报告d.排采气样全分析报告e.排采水、气产量动态曲线f.液面资料、示功图资料g.修井资料h.阶段性总结报告3.6.3总结报告(一式十份)3.7排采主要设备、材料4 泵抽系统及地面流程的安装4.1泵抽系统4.1.1执行《中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法》。
探讨煤层气测井技术及其应用
1.1.2 电阻率测井 煤的电阻率与其它地下岩体、流 体等介质的电阻率有显著的差别。因此,电阻率测井也是 煤田及煤层气测井中最为常用的方法,具有较高的准确 率。通过电阻率测井和对阻值的分析,可以比较准确地判 断地下煤层、岩体分布以及地层水矿化度,估算泥质和计 算地层水电阻率。延伸而来的双侧向电阻率测井可以帮助 进一步地划分岩性和厚度,评价岩层的渗透性和孔隙度, 对估算煤层气储量提供一定参考。
1.1.3 高分辨率感应测井 高分辨率感应测井是以测 量和分析地下介质脉冲信号,以判断其性质的测井方法。 该种测井方法在划分地层、确定地层真电阻率 Rt,确定储 层流体性质等方面有重要应用,是判断煤层气储存情况的 重要依据。阵列式感应测井则可用于解释含油气饱和层。
1.1.4 电磁波测井 在煤层气测井中主要用于区分气 层、水层和探测裂隙带。
relies on. This article discusses several CBM logging technologies and their applications.
关键词院煤层气;测井;研究;应用
Key words: coalbed methane;logging;research;application
1.2.4 偶极(多极子)声波测井 偶极(多极子)声波测 井是利用测量偶极子源在井内振动时所产生的挠曲波,并 通过对挠曲波横波、纵波、斯通利波等诸多储层声学信息 的采集和对各种声波时差、能量的计算和分析,以判断地 层各种物理参数的测井技术。除了一般纵波的应用外,偶 极横波成像测井还可应用于岩性鉴别、气层划分、裂隙带 划分,以及对地应力参数、井眼稳定性的分析。偶极(多极 子)声波测井作为一种新兴的测井技术,对于各类声波信 息的解释和在煤层气测井中的应用还有待于进一步地研 究完善。
试论煤层气勘探钻井工程方案设计
圆园20年第6期新时代,支撑我国经济高质量发展的能源结构正处于一个关键的转型时期,煤层气作为高效洁净能源,发展前景非常广阔。
为了科学合理地勘测、开采煤层气资源,必须根据地质特点开展煤层气选区与评价工作,分析出煤层气富集有利区块,对煤层气参数井和可行的钻井方案进行详细的方案设计。
中国煤炭地质总局第一勘探局有着丰富的煤层气开发钻井勘探经验,现以内蒙古某煤田的煤层气参数井钻井工程方案设计为例进行浅显的论述。
一、钻探项目的地理环境及适合采用的工艺为了评价项目矿区的煤层气生产潜能,为其煤层气开发试验提供可靠的参数依据,拟采用煤层气参数井方式进行施工。
1.项目地理环境及地质资料。
煤田位于内蒙古高原东部,东临大兴安岭南端西坡,次级地理系高原盆地,盆地周边为低山丘陵地形,地势西北侧较高,东南侧较低,最低点海拔高程1099m ,相对高差150m 左右,地形起伏不大。
从地貌景观看,盆地北西侧为沙漠丘陵,南东侧为草原。
2.施工的主要任务内容。
一是测定区内煤层气含量,评价该区煤层气地质条件、储层特征、资源分布与开发条件;二是求得煤层渗透率、储层压力、破坏压力及原地应力测试等储层参数;三是采取全部地质研究所需的煤层煤芯、顶底板及夹矸岩芯,分析化验测定煤层各项物理性质及煤岩煤质特征,同时进行等温吸附试验、煤的反射率、孔隙度和扩散系数等测试;四是寻找煤层气开发有利的富集区,为进一步勘探开发奠定基础。
3.绳索取芯钻进工艺。
煤层气是以吸附状态为主,70%~95%储集在煤层孔隙和裂隙中的非常规天然气。
在煤层气勘探开发中煤层的埋深、厚度、渗透率、储层压力、地应力煤岩的煤质特征、割理、裂隙发育程度、含气量、含气饱和度、温吸附曲线等,以及煤层顶底板岩石物理力学性质等参数是决定煤层气开发成败的关键因素,而取出煤芯是获取这些参数的主要手段。
要提高这些参数准确性就要有高的岩芯收获率、尽可能短的提钻时间、尽可能短的出筒及装罐时间和较好的煤芯原始形态。
煤层气含气量评价标准
煤层气含气量评价标准全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:煤层气是指存在于煤层中的天然气,是一种重要的清洁能源资源。
煤层气的产量与煤层中的含气量密切相关,因此对煤层气的含气量进行准确评价十分重要。
为了确保评估结果的准确性和可靠性,各国都制定了相应的煤层气含气量评价标准。
本文将介绍一些常见的煤层气含气量评价标准。
一、国际标准1. 美国煤炭地质钻孔组织(USBRL)标准美国煤炭地质钻孔组织(USBRL)是美国一家专门从事煤炭地质勘探和煤层气资源评估的机构。
该组织制定了一系列关于煤层气含气量评价的标准,其中最为重要的是《USBRL 876-91 煤层气含气量评价规范》。
该规范详细规定了煤层气的取样、实验分析、含气量计算等方面的要求,确保评价结果的准确性和可靠性。
2. 澳大利亚煤层气协会(ACGA)标准澳大利亚煤层气协会(ACGA)是澳大利亚负责煤层气开发和利用的权威机构,也制定了一系列与煤层气含气量评价相关的标准。
这些标准包括《ACGA CSG1-14:煤层气含气量评价方法》等,为煤层气含气量的评价提供了技术支持和指导。
1. 中国煤炭地质总局标准2. 《煤层气资源分类和评价规范》该规范是中国煤层气资源评价的重要标准之一,详细规定了煤层气资源的分类、评价标准和技术要求。
在进行煤层气含气量评价时,可以参照该规范进行操作,确保评价结果的准确性和可靠性。
煤层气含气量评价标准的制定是确保煤层气资源评价结果准确、可靠的重要保障。
各国和地区在煤层气开发利用过程中,均应严格遵守相应的标准规范,以便更好地开发和利用煤层气资源,实现可持续能源发展的目标。
【2000字】以上文章所提供的关于煤层气含气量评价标准的相关信息具有指导意义,并且详细介绍了国际和国内煤层气含气量评价的标准和规范,希望对您有所帮助。
第二篇示例:煤层气是一种天然气,在煤层中存在,并且具有可燃性。
煤层气的含气量是评价煤层气资源丰度和开发利用价值的重要指标之一。
煤层气产出量的影响因素
然 因素一煤层 气的含气量以及煤层气的压力吸附特性是 另一个非常重要的参量。对 于前者 ,我们 可以运用井底造穴和压裂等方法来增大井眼的等效半径 ,改善产层压力曲线,使产 气控制 区域增 大。对于后者,我们应该重视客观 ,普及对煤层 气的解析及压力吸附测试技 术,加强对煤层数据
n lge rd s r n oo isf e obig CBM d p su /a s r to e t n e me whl o n a r s r b op in ts .I t a e e h n i e,c l cin,a ay i d sud n ol t e o n l ssa t y o n CBM a h u d b te gh n d a l n o e ob t risr c u r n CBM x lrto d d v lp— d t s o l e sr n t e e weli r rt et n tu to rwok o a s d e e po ain a e eo n
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第 4卷 第 3 期
2O 年 7月 O7
中国煤 层气
CI A C0A BE N - ⅡN I D MEI HA E
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煤 层气 产 出量 的影 响 因素
卢 长 生
( 格瑞克 能源 ( 国际)公 司,北京 1o 7) 08 3
tr n l d n a o tn fCBM d p e s e/a s r ig fau e fCBM ,a o e e mp ra tr frn e. o ,icu i g g s c ne to n a rsur b o b n e tr so n t rv r i o tn ee e c h y F rt e f tf co ,we c mpo to s o a i t n a d fa t rn o i ce s ee uv e tr du fte o i a tr h l n a e ly me d fc vt i r cu i g t n ra e t q ia n a iso n h ao n h l h b rh l n od rt mp v r su a i e s a p o ucn a d e lr e t e c nr lig a e a o e oe i r e o i r e p e s r r duso t m r d i g g a n ag o t n r a o g s o e f h e s n h o f
煤层气排采技术规范
煤层气企业标准煤层气井排采工程技术规范(试行)2008-08-18发布2008-08-18实施煤层气企业标准煤层气井排采工程技术规范1范围本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准,包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。
本标准适用于煤层气井的排采作业工程。
2引用标准下列标准所包含的条文,通过对标准的引用而成为本规范的条文。
中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程SY/T5523-92 油气田水分析方法SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法3 排采总体方案的制定3.1基本数据3.1.1钻井基本数据钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。
3.1.2完成套管程序完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。
3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段3.1.4解吸/吸附分析成果包括含气量、含气饱和度、临界压力3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。
3.2 排采总体方案3.2.1排采目的3.2.2排采目的层及排采方式3.2.3排采设备及工艺流程设计3.2.4排采周期3.3工艺技术要求3.3.1动力系统3.3.2抽油机3.3.3泵挂组合3.3.4 地面排采流程a.采气系统;b.排液系统;3.4排采作业管理3.4.1设备管理3.4.2排采场地、人员3.4.3排采资料录取3.4.4排采动态跟踪3.4.5排采汇报制度3.5安全、环保及质量要求3.6应提交的资料、报告3.6.1施工设计书(一式十份)3.6.2排采资料(一式两份)a.排采日报、班报b.排采水样半分析原始记录c.排采水样全分析报告d.排采气样全分析报告e.排采水、气产量动态曲线f.液面资料、示功图资料g.修井资料h.阶段性总结报告3.6.3总结报告(一式十份)3.7排采主要设备、材料4 泵抽系统及地面流程的安装4.1泵抽系统4.1.1执行《中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法》。
美国Matrix测井仪在煤炭和煤层气测井中的应用劳雷演示片
3.1 体积模型法
把煤层体积分成纯煤(包括固定碳和
挥发分)、灰分(包括泥质和其它矿物)、水分
(孔隙中充满的水)三部分,作为对测井响应的 贡献之和,建立煤层体积模型和相应的线性方程 组,则可求得煤层的体积百分含量。通常应用密 度和中子测井参数效果较好。
密度: 中子:
Vc c Va a Vw w N Vc c Va a Vw w
图3 HZ-X1井综合测井曲线图
2、岩层识别
含煤地层一般都是沉积岩,少量可见侵入的 岩浆岩。沉积岩中的砂泥岩层从泥岩—砂质泥 岩—粉砂岩—细粒砂岩—中粒砂岩—粗粒砂岩, 依次造岩矿物的颗粒直径由小到大,泥质含量由 多到少。因此在测井曲线上视电阻率值由小到大, 自然伽玛值由大到小,密度值也由小到大。利用 Matrix测井仪中的补偿密度、自然伽玛、电阻率 等测井曲线的反映特征就能有效地识别岩层。
套管波幅很小,后续到达的地层波幅较大,在变 密度图上呈现为前面部分为空白或微弱波形显示, 后面部分为清楚不规则摆动的黑白相间条带,声 幅曲线则反映为最低幅值。
(3)第一界面胶结良好,第二界面胶结差
由于水泥环与地层声耦合不好,声波能量从 套管传递给水泥环,大部分被水泥环衰减,很少 传递给地层。因此,套管波幅很小,地层波幅也 很小,在变密度图上几乎没有波形显示或全为空 白,声幅曲线反映为低幅值。
图1 美国Matrix测井仪地面仪器
图2 美国Matrix测井仪井下探头
在丰富的Matrix测井操控软件支持、控制下, 进行测井数据采集、显示、存盘、打印、预处理 等工作,并利用软件取代了硬件的很多功能,增 强了仪器工作的可靠性,减少仪器故障率。该测 井仪采用Well CAD4.3软件来管理、处理和解释测 井数据,具有强大的图形处理及打印功能,并可 方便地与物探、地质等数据交换拼接。测井方法 主要有补偿密度、补偿声波、补偿中子、微侧向、 深中浅电阻率、自然伽玛、自然电位、井径、井 斜、井温、声波全波列、声波变密度、声幅、套 管接箍、双侧向、双感应、磁化率、伽玛能谱、 流量、流体电阻率、超声波成像、光学成像等。
煤层气数值模拟讲解
1.煤层气藏开发生产特点煤层气藏开发一个最显著的特点是需要进行前期脱水降低煤层压力。
煤层气吸附在煤基质孔隙表面,只有当煤层压力低于临界解析压力,煤层气才会从煤层基质孔隙解析出来扩散到煤层裂缝。
脱水时间长短取决于煤层气饱和度。
煤层气饱和度定义为某压力下煤层气含量与该压力下煤层气吸附能力的比值。
饱和度为1的煤层气藏称为饱和气藏,饱和气藏煤层气随着煤层脱水而产出。
饱和度小于1的煤层气藏称为欠饱和气藏,欠饱和气藏需要经过长期脱水后才开始产气。
在我现在工作的煤层气藏,有些井脱水十几天后就开始产气,单井高峰日产气量能达到三万方以上。
有些井则需要一年甚至几年的脱水后才产气。
不同煤层气田以及同一煤层气田不同生产井的生产动态可能差别很大,煤层气田典型生产井产量可以分为三个阶段,第一阶段井只产水,不产气。
第二阶段井开始产气,一直到气量达到最高值,产水量逐渐下降。
第三阶段产气量和产水量一起下降。
由于煤层地质属性的不同,井的生产动态会变化很大。
比如有些低渗井产气量从开始就递减,而且递减缓慢。
有些井只生产干气,不产水。
煤层气井的生产动态主要受煤层含气量,煤层含气饱和度,煤层渗透率,相对渗透率,孔隙度等的影响。
煤层气是以吸附状态吸附在煤基质孔隙中,吸附量与煤的类型,煤灰含量,煤湿度以及煤层压力有关,在相同温度,煤灰含量和湿度条件下,压力越大,煤吸附的气量越多。
常规砂岩气藏中的气体储藏在砂岩孔隙中,在相同压力条件下,煤层储气量要大于砂岩储气量。
煤层气吸附能力与压力的关系曲线称为解析等温线。
每个压力点对应该压力下煤的最大吸附量,也称为饱和吸附量。
许多煤层吸附气处于未饱和状态,也就是说在初始压力条件煤的实际吸附气量小于该压力下的饱和吸附气量,煤层在生产时只产水,不产气。
只有当压力降到临界解析压力,气才会从煤基质中解析出来,煤层才开始产气。
(临界解析压力为煤的气吸附量与煤吸附能力相同时对应的压力)。
开发煤层气田需要将井的井底压力快速降低到最低值,这样才能快速降低地层压力,缩短脱水时间,提高产气量。
煤层含气量的测试、模拟与预测研究进展
感谢观看
2、煤质类型
不同煤质类型的煤层在瓦斯渗透率方面存在较大差异。烟煤和无烟煤的渗透 率较低,而褐煤的渗透率较高。这是由于褐煤具有较高的孔隙率和渗透率,有利 于瓦斯的吸附和解吸。
3、钻孔直径
钻孔直径的大小也会影响瓦斯煤渗透特性。直径较大的钻孔有利于提高瓦斯 抽采量,但同时也增加了钻孔施工的难度和成本。因此,在选择钻孔直径时,需 要综合考虑抽采效果和施工成本等因素。
此外,目前的研究主要集中在单一的煤层含气量测试、模拟与预测方面,需 要加强多学科交叉融合,开展系统性、综合性研究。
结论
本次演示总结了煤层含气量的测试、模拟与预测研究的重要性和必要性,指 出了当前研究中的空白和需要进一步探讨的问题,提出未来研究方向和前景。我 们认为,未来的研究应当注重以下几个方面:
自搅拌方式是一种较为简便的搅拌方法,它通过将原材料混合后进行搅拌, 使材料充分混合。自搅拌方式对混凝土含气量的影响较小,但由于搅拌不均匀, 可能会导致部分气体在混凝土中形成气泡,降低混凝土的强度和耐久性。
强制搅拌方式是通过机械设备进行搅拌,具有搅拌时间短、混合效果好等优 点。与自搅拌方式相比,强制搅拌方式可以更好地控制混凝土的含气量,使气泡 分布更加均匀,从而提高混凝土的强度和耐久性。
实验流程
1、准备阶段:选择适当的煤样,测量其质量、体积和孔隙率等物理性质。
2、抽采阶段:将煤样置于抽采系统中,记录抽采过程中各个时间段内的瓦 斯抽采量。
3、测试阶段:在每个时间段后,对煤样进行物理性质和瓦斯渗透特性的测 试,包括渗透率、吸附和解吸等参数。
4、分析阶段:对实验数据进行整理和分析,探讨瓦斯煤渗透特性的影响因 素及作用机制。
1、完善测试技术和方法:进一步研究现场测试技术和提高测试精度的方法, 考虑多种影响因素对测试结果的影响,完善测试数据的处理和分析方法。
高阶煤煤层气现场含气量测试影响因素分析
1 李景 明 , 海燕 , 小军. 巢 李 中国煤层气资 源特点及 开发对策 } l J l
天然气工业 .0 9 2 () ~1 2 0 ,94: 3 9 2 胡文瑞 , 翟光明 , 雷群 , . 常规 油气勘探 发新领域 新技 等 非 j 术[ . MI 北京 : 石油 : 出版社 ,0 8 1 业 20
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8 0
油气藏评价与开发
第1 卷
25 .解吸终止 限影 响煤层气含量
3 5℃水 浴解吸 。3 5℃条 件下水浴 解吸 比2 7℃水浴 解 吸 的吸 附时 间少 4小时 , 见温 度对 吸 附时 间 的 可
标 准规 定 , 连续 7 天每 天解 吸量都 小 于 1 m , 0c 终止 解 吸 。将此 终 止 限提 升 至连 续 2 每 天解 吸 天
( 中国石化华东分公司石油勘探开发研究院 , 汀苏 扬州 2 5 0 ) 2 0 7
摘要: 准确 的测量煤 层气含 气量对于煤层 气储 量计算 、 勘探开发 等具有重要 的意义。煤层 气含 气量 总体 积是 指损 失气体 积、 实测 的气体体 积 、 余气体 积的总和 。煤层 气含 气量影 响 因素 主要有: 残 取心暴 露时 间、 煤心破 碎程度 、 露时地 面温 暴
体积过程 中可能产生 的偏差 。
5 可 以将现行 的解析 终止 限 由连续 7 ) 天每 天解
吸量都小 于 1 m 提 升至 连续 2 每天解 吸量小 于 0c 天 2 目的是缩短提交含气量报告时间 。 0c 。 m
煤层气排采时渗透率动态特征研究
煤层气排采时渗透率动态特征研究蔡振华;廖新维;杜志强;张倩;范希良【摘要】正确认识煤层气井开采过程中的渗透性变化特征是实现煤层气科学高效开发的重要前提.目前,大量的室内实验研究渗透率随排采的变化时仅考虑压力敏感性,而没有考虑在实际生产过程中存在的基质收缩效应的影响.笔者提出一种动态分析方法,利用实际生产数据,分段拟合出不同生产时间下的煤层参数,包括渗透率和地层压力等,并且在前人研究的基础上建立了考虑应力敏感效应和基质收缩效应的渗透率数学模型,通过数据回归获得到模型的具体参数.该方法可以用于描述煤层渗透率的动态特征,预测煤层气产量变化,指导现场配产.【期刊名称】《河南理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(033)002【总页数】5页(P149-153)【关键词】煤层气;应力敏感;基质收缩;动态渗透率;生产动态分析【作者】蔡振华;廖新维;杜志强;张倩;范希良【作者单位】海油发展工程技术公司,天津300450;中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249;中煤科工集团西安研究院煤层气所,西安710077;中国石油新疆油田公司油藏评价处,新疆克拉玛依,834000;中国石油长庆油田公司,西安710077【正文语种】中文【中图分类】TE33+2煤层非均质性强,气井生产动态变化复杂,气井产能的控制因素众多[1],如果直接沿用常规油气预测方法往往会导致不理想的生产结果.究其原因在于煤层与常规储层物性差异极大,煤层具有极强的应力敏感特征和胀缩性[2-3].煤层是双重孔隙储层,基质孔隙内比表面积大且吸附能力强,渗透率极低不能作为生产流动的介质.其主要流动介质是裂缝系统也就是割理,是连接基质和井筒主要通道,实际生产过程中,通过人工压裂致裂缝是实现煤层气增产的主要方式[4].Jones等指出天然裂缝性储层连通率降低的主要原因是地层压力降低,有效应力增加[5].岩石的孔隙结构在应力作用下会发生形变,当其承受的有效应力升高时,裂缝会发生收缩式闭合.国内蒋海军等通过大量实验得出类似规律——压力下降导致煤层膨胀,裂缝宽度增加[6].目前,测定煤层压力敏感程度的主要手段是室内实验[7],通过改变围压测量渗透率的变化情况.但是,煤层与致密砂岩和页岩相比,疏松易坍塌,取样难度大.而且煤层非均质性极强,实验样品并不能反映煤层普遍特征.由于前人实验只是对煤储层应力敏感性开展研究较多,没有考虑基质收缩效应.本文提出了利用生产动态分析确定煤层压力敏感性特征的方法,通过气井生产数据,反演出不同储层压力下的渗透率.该方法能够反映多种效应综合作用煤层渗透率实际动态特征,揭示煤层气井的生产规律,为准确预测生产动态提供基础,可以合理确定煤层气的开发方式、工作制度和开采速度, 从而提高最终采收率.常见的气井生产动态分析方法包括传统的Arps方法和现代的Normalized Pressure Integral(NPI)、Blasingame曲线特征分析等方法[8-12].现代生产动态分析方法的基本原理是将不稳定试井原理与生产动态相结合,通过引入新的无因次流量、压力和拟时间函数,利用典型曲线拟合的方法,包括生产历史拟合方法,实现不关井条件下利用气井日常生产数据(井口压力和产量)反演出煤层渗透率.Blasingame在建立递减曲线典型图版时引入了拟压力规整化产量(q/Δp)和拟时间函数tca考虑变井底流压生产情况和随地层压力变化的气体的PVT性质.气体物质平衡拟时间为式中:tca为物质平衡时间,d;μg为气体黏度,Pa·s;cg为气体压缩系数,MPa-1;qg为煤层气流量,m3/d.可得到无量纲产量qD和时间tD,即则渗透率k可以获得,即式中:k为渗透率,md;q为产气量,m3/d;cti为初始综合压缩系数,MPa-1;φ为孔隙度,无量纲;T为煤层温度,K;pi为煤层原始压力,MPa;pwf为井底流压,MPa;re为煤层边界半径;rw为井底半径.为了进一步获取渗透率动态特征,真实反映应力敏感性和基质收缩性对煤层渗透率的影响.将生产数据按照相应标准平均分成若干段,在每一段承接前一段又影响下一段,这样就能获得在不同时间段内渗透率的变化特征.如图1所示,将黑勇士某口多分支水平煤层气井平均分为6段,对每段进行生产动态拟合,反演出各时间段内的渗透率.煤层渗透率模型是近30 年来的研究热点领域,Enever等通过对澳大利亚煤层研究表明,煤层渗透率与有效应力呈指数关系[13];McKeeC等在研究美国多个煤层气区块后发现,煤层埋藏深度和有效应力增加导致割理裂缝系统收缩,渗透率呈指数降低[14].国内的研究者也做了大量研究,唐书恒对阳泉、韩城等矿区实测发现煤层渗透率与原地最小主应力为指数关系[15].此外,气体从基质表面脱落,导致基质收缩,裂缝宽度变大,从而渗透率增加,也就是基质收缩效应[16],如图2.根据程波等人研究表明,考虑渗透率与地层压力耦合和基质收缩效应等因素影响,可以建立如下渗透率的数学模型[18-20],即其中,式中:ki为原始煤层渗透率,md;φ为孔隙度;φi为初始孔隙度;εv为煤层体应变;Kc为杨氏模量;υ为煤的泊松比;α为Biot有效应力系数,0≤α≤1.p为煤层压力,MPa;σavg为平均压应力,MPa;εs为基质收缩引起的应变.对式(5)两边取自然对数,则变形为其中,以美国黑勇士盆地区块内某口多分支水平井为例,该井从2010年开始产水量极小,甚至为0,所以可以视为单相流动,而且排采连续,没有检泵等关井操作措施.该井产气历史数据按照每段100 d分为6段,连续进行动态拟合分析,获得每段的渗透率和地层压力.由图3可知该井渗透率随着生产时间连续下降,但下速度逐渐变缓,按照式(11)对数据进行处理,如图4所示,回归线性方程为即A′=-0.0756,B′=-0.927.(1)煤层渗透率动态变化复杂,受应力敏感效应、膨胀效应和基质收缩效应的综合影响.常规实验大多仅从应力敏感性方面做研究,对煤层渗透率缺乏充分的认识.本文提出动态分析反演方法,通过实际生产数据获得渗透率随着生产动态规律,该方法能够反映多种效应综合作用煤层渗透率实际动态特征,能够把握煤层气井的生产规律,为准确预测生产动态提供基础,合理确定煤层气的开发方式、工作制度和开采速度, 从而提高最终采收率.(2)本文在综合前人建立的煤层渗透率数学模型的基础上,推导了考虑应力敏感性和基质收缩效应的渗透率与地层压力的关系式,该关系式可以指导渗透率数据的处理.(3)通过实例分析,该方法可以确定煤层渗透率与压力的关系,预测煤层渗透率,指导排采制度,合理释放气井产能.E-mail:**************【相关文献】[1] 徐涛,苏现波,倪小明.沁南地区潘庄区块煤层气井产能主控因素研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2013,32(1):25-29.[2] 郭春华,周文,孙晗森,等.考虑应力敏感性的煤层气井排采特征[J].煤田地质与勘探,2011,39(5):27-30.[3] 李相臣,康毅力,罗平亚.应力对煤岩裂缝宽度及渗透率的影响[J].煤田地质与勘探,2009,37(4):29-32.[4] 倪小明,朱明阳,苏现波.煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2012,31(1):39-43.[5] JONES F O.A Laboratory Study of the Effects of Confining Pressure on Fracture Flow and Storage Capacity in Carbonate Rocks[J]. JPT,1975:21-27.[6] 蒋海军,鄢捷年.裂缝性储层应力敏感性实验研究[J].石油钻探技术,2000,28(6):32-33.[7] 林鑫,张士诚,张劲.柳林煤层气储层敏感性评价实验[J].煤田地质与勘探,2011,39(6):28-35.[8] 胡建国.产量递减的典型曲线分析[J].新疆石油地质,2009,30(6):720-722.[9] 胡建国,张盛宗.应用典型曲线进行产量递减分析[J].中国海上油气,1995(9):325-333.[10] 廖新维,沈平平.现代试井分析[M].北京:石油工程出版社,2002.[11] 孔祥言.高等渗流力学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1999.[12] 庄惠农.气藏动态描述和试井[M].北京:石油工业出版社,2004.[13] ENEVER JRE, HENNING A. The relationship between permeability and effective stress for Australian coal and its implications with respect to coalbed methane exploration and reservoir modeling[C]//Proceedings of the 1997 International Coalbed Methane Symposium.[S.l.]:[s.n.],1997:13-22.[14] MCKEE C R, BUMB A C, KOENIG R A. Stress dependent permeability and porosity of Coal [J]. Rocky Mountain Association of Geologist, 1998,3(1):143-153.[15] 唐书恒.煤储层渗透性影响因素探讨[J].中国煤田地质,2001,13(1):28-30.[16] 周锋德,姚光庆,唐仲华.煤基质收缩和膨胀对甲烷开采和二氧化碳存储的影响[J].天然气地球科学,2010,21(2):150-156.[17] GAYER R, HARRIS I. Coalbed Methane and Coal Geology [M].London: Geological Society,1996:204-212.[18] 程波,叶佩鑫,隆清明,等.煤基质收缩效应和有效应力对煤层渗透率影响的新数学模型[J].矿业安全与环保,2010,37(2):1-3.[19] ZIMMERMAN RW, SOMERTON W H, SKING M. Compressibility of rocks [J]. Journal of Geophysical Research, 1986, 91(b12): 12765-12777.[20] MCKEE C R, BUMB A C, KOENING R A. Stress-dependent permeability and porosity of coal in: Proceeding of Coal bed Methane Symposium [M].Tuscaloosa, Alabama:[s.n.],1987.[21] SCHWERER F C, PAVONE A M. Effect of pressure-dependent permeability on well test analysis and long term production of methane from coal seams [C]//The SPE Unconventional Gas Recovery Symposium. Pittsburgh Pennsylvania:SPE,1984.[22] 周军平,鲜学福,姜永东,等.考虑有效应力和煤基质收缩效应的渗透率模型[J].西南石油大学学报,2009,31(1):4-8.。
煤储层原位含气量测试分析:以淮南潘集深部煤层为例
Open Journal of Natural Science 自然科学, 2023, 11(3), 469-475 Published Online May 2023 in Hans. https:///journal/ojns https:///10.12677/ojns.2023.113056煤储层原位含气量测试分析:以淮南潘集深部煤层为例随峰堂安徽省煤田地质局勘查研究院,安徽 合肥收稿日期:2023年4月21日;录用日期:2023年5月21日;发布日期:2023年5月31日摘要为对比不同方法对于煤层含气量测试数值的差异,以淮南潘集深部煤层为研究对象,采用直接法和间接法对含气量进行计算。
结果表明:由于损失气量计算方法不同,采用直接法测定的煤储层含气量结果存在差异。
而损失气量的误差主要来源于煤样暴露时间。
采用间接法对煤样推算出的煤储层含气量更接近实际煤储层含气量。
从数值上来看,采用直接法计算的结果相比间接法结果偏小,而间接法可以避免估算煤层气损失量,可为煤储层含气量的计算提供一种新思路。
关键词煤储层,含气量,直接法,间接法,淮南煤田Analysis of Gas Content Testing in Coal Reservoirs: Taking the Deep Coal Seam of Panji Mining Area in Huainan Coalfield as an ExampleFengtang SuiExploration Research Institute Anhui Provincial Bureau of Coal Geology, Hefei AnhuiReceived: Apr. 21st , 2023; accepted: May 21st , 2023; published: May 31st, 2023AbstractIn order to compare the differences in gas content testing values of coal seams by using different随峰堂methods, the deep coal seams of Panji mining area of Huainan Coalfield were taken as the research objects, the gas content was calculated using direct and indirect methods. The results indicate that due to different calculation methods for the lost gas content, there are differences in the gas con-tent results of coal reservoirs measured using direct methods. The error in lost gas content mainly comes from the exposure time of the coal sample. The indirect method is used to calculate the gas content of coal reservoirs, which is closer to the actual situation. From a numerical perspective, the results obtained by using the direct method are smaller than those obtained by the indirect method. However, the indirect method can avoid estimating the lost gas content, and provide a new approach for calculating the gas content of coal seams.KeywordsCoal Reservoirs, Gas Content, Direct Method, Indirect Method, Huainan Coalfield Array Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言煤储层原位含气量是煤层气资源评价的重要指标,测试煤储层原位含气量方法有直接法和间接法,即野外瓦斯解吸实验和平衡水下吸附实验,对比两种方法的适用性,有益于进行煤层气资源评价和分析煤层气资源开发潜力[1]。
高煤级煤储层压汞特征分析及渗透率估算
高煤级煤储层压汞特征分析及渗透率估算付新;薄舒月;段宏臻;曹超【摘要】渗透率是影响煤层气储层能否获得高产的重要基础参数,其与岩石孔隙结构关系密切.以沁水盆地和顺区块高煤级煤储层为研究对象,利用压汞测试分析煤储层孔隙结构特征,并探索基于压汞法的煤储层渗透率估算方法.薄片观察结果显示,研究区高煤级煤储层发育孔缝双重储集空间,孔隙形态多为圆形及椭圆形;割理多被脉状方解石充填,形成期早;此外,煤岩中还存在大量未充填的张性、剪性及滑脱微裂缝,形成期晚.该煤储层具有中孔-低渗特征,孔喉配置关系为微孔-微喉型.通过对比不同入汞量所对应的煤岩喉道半径与毛细管压力间的关系,发现在入汞量约为25%时,毛细管压力曲线存在较为明显的拐点.建立了该拐点所对应煤岩喉道半径与渗透率的回归模型,从而实现了对煤岩渗透率的有效预测.该研究对深入探索煤储层渗流机理、储层评价及“甜点”区预测均有重要参考价值.【期刊名称】《长江大学学报(自然版)理工卷》【年(卷),期】2018(015)015【总页数】4页(P64-67)【关键词】高煤级煤储层;压汞法;毛细管压力;孔隙结构;渗透率【作者】付新;薄舒月;段宏臻;曹超【作者单位】中国石油集团测井有限公司青海事业部,甘肃敦煌736202;中国石油集团测井有限公司青海事业部,甘肃敦煌736202;中国石油集团测井有限公司青海事业部,甘肃敦煌736202;中联煤层气有限责任公司晋城分公司,山西晋城048000【正文语种】中文【中图分类】TE37含气性和渗透率是煤层气储层地质研究中最为关键的基础参数,前人对此多有研究[1,2]。
但随着研究的深入开展,人们逐渐发现含气性好的煤储层未必能获得高产,而含气性一般的煤储层也可能获得高产,这其中的原因与煤储层的渗透性有非常大的关联[3]。
煤储层的渗透率高低与其孔隙结构关系密切,因而深入开展煤储层孔隙结构研究对明确其渗流机理、储层评价及“甜点”区预测均有重要意义[4,5]。
煤层气基础知识
1.1. 煤层气的定义和基本特征从矿产资源的角度讲,煤层气是以甲烷为主要成分〔含量>85%〕,是在煤化作用过程中形成的,储集在煤层气及其临近岩层之中的,可以利用开发技术将其从煤层中采出并加以利用的非常规天然气。
对煤层气而言,煤层既是气源岩,又是。
煤层具有一系列独特的物理、化学性质和特殊的岩石力学性质,因而使煤层气在贮气机理、孔渗性能、气井的产气机理和产量动态等方面与常规天然气有明显的区别〔详见表1.1〕,表现出鲜明的特征。
资料来源:张新民中国煤层气地质与资源评价2002年1.2. 煤层气生成. 煤层气成因类型及形成机理从泥炭到不同变质程度煤的形成过程中,都有气体的生成。
根据气体生成机理的不同,可以将煤层气的成因类型分为生物成因和热成因两类。
生物成因气主要形成于煤化作用的未成熟期,而热成因气主要形成于煤化作用的成熟期和过成熟期。
.1. 生物成因气生物成因气主要由甲烷组成,它是由各种微生物的一系列复杂作用过程导致有机质发生降解作用而形成。
生物成因气又可以根据产生阶段的不同分为原生生物气和次生生物气。
〔1〕原生生物气原生生物气是在煤化作用早期〔R0<0.5%〕,在较低的温度下〔一般低于50 0C〕,在煤层埋藏较浅处〔<400m〕,在细菌的参与和作用下,微生物对有机质发生分解作用而形成的以CH4为主要成分的生物生成气。
在原生物生成气生成的具体途径和方式有两种,一种是由CO2复原而成;另一种由甲基类发酵〔一般为醋酸发酵〕而成。
生物气的形成应具备的主要条件是:①缺氧环境;②低硫酸盐浓度;③低温;④丰富的有机质;⑤高PH值;⑥足够的空间。
〔2〕次生生物气Rice〔1981〕和Scott〔1994〕等人认为在近地质时期,煤层被抬升,活跃的地下水系统和大气淡水形成了微生物活动的有利环境,在相对较低的温度下,微生物降解和代谢煤层中已经形成的湿气、甲烷和其它有机化合物,生成次生物成因气〔主要是CO2和CH4〕。
国外煤层气发展现状
国外煤层气开发技术新进展改善勘探开发2011-11-14 13:36:39 全球石油网内容摘要:当前国际能源供需矛盾突出,能源安全日益成为各国关注的焦点,煤层气勘探开发聚焦了世界的目光。
Big Cat 目前正和澳大利亚的一个业务供应商进行商讨评价,将ARID 井内含水层回注系统用于澳大利亚的煤层气产出水处理。
当前国际能源供需矛盾突出,能源安全日益成为各国关注的焦点,煤层气勘探开发聚焦了世界的目光。
主要大国出于经济和政治利益的考虑,加大了对煤层气的投入。
煤层气在采矿业被看作是危险的因素,但作为一种储量丰富的清洁能源,煤层气有巨大的发展潜力。
发达国家煤层气勘探开发技术日趋成熟,通过对世界煤层气资源勘探开发现状的研究,实现煤层气资源的优化利用,改善勘探开发效果。
最近的一些技术新进展正在成为我们开发这一非常规资源的得力助手。
其中有些方法源于对常规油气作业中所使用的技术方法的改进,有些则是针对煤炭的独有特征而专门设计的新型技术方法。
1. 煤层气新型压裂液技术水力压裂是煤层气增产的首选方法,美国2/3 以上的煤层气井采取水力压裂技术进行改造,以提高产量。
传统压裂液能够改变煤层基质的润湿性,不利于煤层脱水。
斯伦贝谢公司新型CoalFRAC 压裂液技术,添加专为煤层气生产开发的CBMA 添加剂,能够加强煤层脱水。
这种添加剂不仅能够保持煤层表面的润湿性,还能减少微粒运移。
添加到常规增产液的表面活性剂会改变地层流体性质,并影响对启动煤层气生产至关重要的脱水过程。
斯伦贝谢公司针对煤层气储层开发的CBMA 添加剂可以优化脱水,并有助于控制生产过程中的微粒。
微粒会降低产液量,堵塞井筒,损坏生产设备。
黑勇士(Black Warrior)盆地的煤层气井在开始脱水后不久就显示出CoalFRAC压裂液的增产效果—比周围那些用其他压裂液处理的井产量高38%。
2. 注CO2 提高煤层气产量技术注气开采煤层气就是向储层注入N2、CO2、烟道气等气体,其实质是向煤层注入能量,改变压力传导特性和增大或保持扩散速率不变,从而达到提高产量和采收率的目的。
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Measuring coal gas content and permeability simultaneouslyJohn Pope, WellDog, US, and Quentin Morgan, WellDog Pty Ltd, Australia, describe a newly developed capability for concurrent in-situ measurement of CBM content and permeability.W ellDog recently commercialised a new servicethat measures gas content and permeability insitu and subsurface in real time for coal mineoperators. The service is based on a combination of two in-situ measurements performed on fluids drawn from coal cleats downhole: reservoir Raman spectroscopy (RRS) for gas identification and quantification and drill stem testing (DST) to quantify permeability through pressure transient analysis.The company is now preparing the service for broad commercialisation into the coalbed methane (CBM) industry. This preparation involved development of surface pressure control equipment to accommodate the safety standards demanded by petroleum rigs. It also includes implementing methods and algorithms to enable generation of appropriate adsorption isotherms that are required to accurately calculate gas content from the gas partial pressures measured downhole. And it involves upcoming field trials in a number of regions and at various points in the exploration/development cycle in a manner designed to fine tune the operational and commercial features of the service.Existing ex-situ techniques for measuring gas content and permeability require collection and laboratory analysis of core samples. In some cases, those samples do not reflect the complex, distributed characteristics of the coal seam being evaluated. In some cases, the analyses are complicated by changes to the samples that may occur during collection. This paper describes a new technique for measuring concurrently gas content and permeability in situ and subsurface. This technique integrates RRS with drill stem testing technology and focuses on in-situ measurement of fluids drawn from the coal cleats.This integration provides some advantages in that it can be performed more quickly and at a greater density than typical ex-situ methods. Its in-situ methodology is furthermore well suited to challenging downhole environments, such as those containing friable coals and mixed CO2 and methane. Additionally, it can be performed in remote locations without local laboratory support.Challenges of the new technique include the need to manage fluids wisely in order to insure representative data and to minimise operational time. Also required is a pragmatic approach in identifying a coal sorptivity that represents a well’s drainage area (vs. a single core sample) for each coal intersected.ENABLING TECHNOLOGIESRESERVOIR RAMAN SPECTROSCOPYRaman spectroscopy is a well-established laboratory chemical analysis technique. It was invented after the discovery of the Raman Effect in 1928, for which Sir Chandasekhra Venkata won the Nobel Prize for Physics in 1930. Obtaining reliable measurements with Raman spectrometers in a borehole is not trivial. Most Raman spectrometers are bulky, difficult to operate and require substantial electrical power – in many cases occupying entire benches in the laboratory. Over the past 10 years, the RRS technology has under undergone improvements to reduce size, improve ruggedness increase sensitivity and expand operating temperature range.Several articles1,2,3,4 and technical papers5,6,7,8 have been published on the measurement principle and disclosing case histories testifying to the system reliability, operational efficacy and the accuracy of this technique compared to core-derived estimates of gas content.IN-SITU FLOW CAPACITY TESTING FROM SURFACE HOLES Flow capacity (and thus bulk permeability), along with other reservoir parameters, can be determined from monitoring and analysis of pressure transients induced in a coal seam using DST technology suitable for multi-zone open hole environments. This technique has been employed extensively by both the coal mining and CBM industries in order to avoid the challenges associated with ex-situ analysis of permeability on coal core samples. TUBING PRESSURE ACTUATED DST TECHNOLOGY WellDog’s Tubing Pressure Actuated (TPA) DST system features a fully integrated design, with all functions mechanically and hydraulically interlinked. These functions are accessed via a zero-displacement setting tool, which incorporates a balanced valve that is manipulated by altering height of the work string stickup. The zero-displacement feature minimises pressure perturbations during tool manipulation, thereby optimising pressure data quality. In the packer setting position, pressure is applied onto a full water column in the work string to inflate the packers straddling the zone of interest (ZOI), with setting pressure communicated from upper to lower packers via the interval pipe used to set test height.While technical due diligence is crucial in shaping test selection and test design, uncertainties in reservoir characteristics may require changes to the test design during execution in order to optimise validity of pressure transient analyses. Access to real-time formation pressures during the flow and shut-in periods is therefore crucial. A wireless surface readout formation pressure monitoring system is therefore included between the straddle packers.The wireless system relays pressure data to surface using a low frequency electromagnetic (E-M) signal propagated through the surrounding overburden to one or more receivers staked in the ground at surface. This eliminates the need for complex inductive coupling systems or wet-mate connections and associated wireline equipment, saving costs and mitigating interruptions to rig operations.WIRELINE ENTRY GUIDE SYSTEMTo facilitate concurrent wireline operations and manipulation of the setting tool in the TPA DST system, a load-bearing wireline entry guide (WEG) system has been developed (Figure 1). This is assembled to the top of the surface integral flow and pressure control equipment (FPCE) system, which is connected to the work string.Figure 1 reveals how the weight of the entire work string is supported by a cage, comprising a system of rods that connects the FPCE system to the top drive via flanged crossovers either end of the rods. This ensures that the wireline pack-off unit mounted in the top of the lower flange is not subjected to any loads, enabling a standard design to be used. The number, height and spacing of the rods, bolt design with the flanges, and the geometry of the flanges ensures that loads will always be evenly distributed and that the pack-off unit can be fully disassembled and, if needed, replaced without having to dissemble the cage. Together, the WEG and FPCE system design enables RSS logging operations to be conducted independently of changes to the TPA DST setting tool position. As a result, it is possible to monitor in real-time the solubilised methane concentration of produced fluid entering the work string during the main flow period and/or log solubilised methane concentration profiles during the final shut-in period. In so doing, provided the produced fluid is not contaminated by filtrate or other extraneous sources, determination of CBM content does not involve having to extend overall test duration beyond that required to determine flow capacity.Another benefit of the WEG system is that any gas liberated from the fluid or coal before or during testing is contained within the sealed work string and can be readily flushed before further rig floor operations.GENERIC TEST PROGRAMMEIn order to quantify permeability, skin and other coal seam reservoir parameters, a variety of test types can be conducted, including injection fall off testing (IFOT), diagnostic fracture injection tests (DFIT), tank tests and slug tests. However, all ofthese test types involve injection of fluids into the coal seam. In Figure 1: Top drive wireline entry systemorder to measure gas content using the RRS logging tool, native fluids need to be withdrawn from the coal seam. As a consequence, a conventional flowing/build-up DST is performed, comprising an initial pre-flow and build-up, followed by a main flow period and final build-up period, which must be of sufficient duration to establish pseudo radial flow conditions. Reservoir pressure is estimated from analysis of the initial build-up data, with analysis of final build-up used to derive flow capacity and other reservoir parameters.This test type is widely used, with execution governed using established procedures and best practices. In the interest of brevity, therefore, only innovations introduced to accommodate simultaneous measurement of CBM content will be discussed.TEST DESIGNA testing decision tree with appropriate evaluation criteria has been developed to guide decisions on whether to test for coal seam flow capacity and/or gas content, and if not gas content, whether to instead employ an IFOT test type. Furthermore, the evaluation criteria are chosen to enable decisions to be made before or during testing.FLUID CUSHIONIn order to limit potential for fines production or for spurious pressure transients, a dynamic nitrogen cushion is employed in place of water. This compression cushion is gradually be bled off during the pre-flow to minimise reservoir shock and limit the amount of gas liberated from solution in order to optimise the quality of pressure transient analysis. To limit nitrogen requirements, a hybrid nitrogen-over-water cushion is employed for deeper seams, using a bespoke formula toquantify volume ratios.FLUID MANAGEMENTA number of innovations have been developed to manage production and purging of produced fluid. Some of these are aimed at maximising fluid cleanliness, with others focusing on ways to displace produced fluid under pressure. This precaution is necessary in order to prevent solubilised methane from being liberated as free gas, which would compromise computation of gas content.If RRS logs of fluid produced during the main flow period are not deemed sufficiently representative of reservoir conditions, it is necessary to withdraw additional fluid from the coal seam. Two options are available for doing so, with choice dependent on two key factors: the volume of additional fluid that needs to be produced, and the time required to do so. The two options are as follows:l Move the TPA DST setting tool to the open position, allowing additional reservoir fluid to be introduced below the pre-existing column of produced fluid.l Move the TPA DST setting tool to the circulate position to purge the work string contents and reset the cushion. Then move the setting tool to the open position.Purging produced fluid involves first filling the work string with clean water and then circulating the entire contents up the annulus with additional clean water until conductivity of the annulus returns is the same as the clean water. Nitrogen pressure is then applied down the work string to reset the dynamic cushion.A typical timeline for conducting tests using this new integrated gas content and flow capacity testing capability on a 24 hour rig is shown in Figure 2 using an example main shut-in period. In an actual test, the duration of the main shut-in period would be optimised to end once pseudo radial flow conditions have been established.A typical test, therefore, would extend from 13 hours to 20 hours, depending on reservoir flow rate and residual mud and/ or fines present in the wellbore. Tests have been regularly completed in the field over this range of operational times. DATA VALIDATIONIn addition to measuring solubilised gas concentrations, the RRS instrument also acquires measurements of solubilised pressure, temperature and conductivity on a continuous basis, as shown in the example log in Figure 3. The data in this figure was collected from inside of a DST string that was hydraulicallyconnected to a coal seam reservoir.Figure 2: Idealised RRS and TPA DST test programme on a 24 hourrig.Figure 3: Example RRS log.The multiple fluid parameters measured are needed to derive an appropriate constant for use with the solubility law, which in turn allows the measured methane and other gas concentrations to be equated to an effective partial pressure for each gas. These values are in turn used to determine the gas content for each species in the coal seam, using appropriate isotherms.Determining partial pressure of solubilised (dissolved) gas in formation water can be achieved using a number of bubble point analysis techniques, such as head s pace analysis of bottom hole samples or water-to-gas ratio measurements. However, these techniques can be affected by production perturbations from the surrounding coal, presence of residual solids and fluid contributions from other completed zones. Thus, a single point measurement in a wellbore cannot be certain to represent the local reservoir. Definitive results can only be obtained by performing continuous measurements in depth and/or time.A distinctive feature of the RRS technology is its ability to obtain self-consistent data that simplifies the task of validating measurements before analysis. Firstly, the conductivity readings are used to distinguish between reservoir fluid, invasion fluid and completion fluid. Secondly, the pressure reading is used to confirm fluid column height, and is validated against measurements acquired by the various pressure gauges installed in the TPA DST test string.Thirdly, the log of solubilised gas concentration shows the theoretical saturation curve, which closely matches measured values in the upper section of the fluid column. Lastly, the region of uniform measured concentration values represents under-saturated conditions. The concentrations measured in that region therefore represent the native concentration of gas in the coal seam and can be used to calculate the gas partial pressure in the coal seam.CONCLUSIONThe results of WellDog’s combined measurement system during extensive field trials have compared favourably to offset gas content and permeability measurements made using standalone, traditional techniques.REFERENCES1. 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