煤层气DST试井方法应用与研究

地质勘察 / GEOLOGICAL SURVEY

煤层气DST试井方法应用与研究

张兆鑫　王德伟　范云霞

（河南省煤炭地质勘察研究总院，河南　郑州　４５００５２）

摘要：随着煤层气产业的发展，在煤炭勘查阶段针对勘查钻孔测

试必要的煤层气（瓦斯）参数是相关勘查规范所要求的，然而，

常规勘查钻孔不能满足煤层气注入/压降试井方法及设备的基本

要求，要想达到规范要求，只能专门设计煤层气井，使钻探成本

大幅度增加。而DST测试是借助钻具将压力计送入井下，直接

获得煤层气动态参数，参数真实可靠，解决了在煤炭勘查阶段对

煤层气参数的获取工作。本文有针对性的介绍了将油井DST测

试技术进行工艺改进、新的理论计算和工具组合后,成功在普通

地质钻孔进行煤层气动态参数测试的一套优质高效的测试技术。

关键词：DST测试；开关井；压力

１、前言

ＤＳＴ（ｄｒｉｌｌ　ｓｔｅｍ　ｔｅｓｔ）—钻杆地层测试是使用钻杆或油管把带封隔

器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在

已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行

测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。

ＤＳＴ测试减少了储层受污染的时间和多种后续井下工程对储层的

影响，可以有效保护储层，是对低压低渗和易污染油气层提高勘

探成功率的有效手段之一。通过利用ＤＳＴ试井理论和方法在钻孔

中通过测试获取储层温度、压力、压力系数，依据优化的软件系

统进行综合分析处理，求取地层渗透率、煤层的有效渗透率、地层压力、表皮系数等参数；对上述参数进行分析，评估气井储层性质，分析气井的生产能力，了解气藏动态，进而对煤层气储层地质开发作出评价。

２、试井技术发展趋势与现状

自１９６７年伯尔和韦克利成功研制并获得美国专利的世界第一套地层测试器以来，地层测试技术已经获得了长足的发展，各类成套的先进地层测试器，逐渐满足了陆地和海上油井及天然气井测试技术的各种需要。在美国从事地层测试技术开发研究和设测试备制造的诸多公司，其设备代表着世界先进水平，结构各异，各具特色，但是，其地层测试器的工作原理基本相同。我国于２０世纪７０年代末引进地层测试技术，９０年代颁布了行业规范，利用这项技术进行探井试油，现今已达到了试油总层数的８０％以上，提高了我国试油技术的整体水平，加快了我国油气勘探开发的进程。２０世纪９０年代，地层测试进入了煤层气试验井领域。煤层含气性和储层特征检测，是煤层气开发利用前期研究的两个重要方面。煤层含气性相关参数在已往的勘查、开采阶段，通过钻孔及矿山取样均可获得，而煤层气储层资料，在煤矿山开采前的地质勘查阶段，需通过试井测试获取。

３、ＤＳＴ试井基本原理

用钻具（钻杆或油管）将压力温度记录仪、筛管、封隔器、测试阀、等工具一起下入待测试层段，让封隔胶筒膨胀坐封在测试层上部，将其它层段及钻井液与测试层隔开，然后由地面控制将测试阀打开，让地层流体经筛管的孔道和测试阀流入测试管柱，通向地面；关闭测试阀，钻具内的压力记录仪记录下关井压力恢复数据；整个测试过程记录在机械压力计的一张金属卡片上和电子压力计的储存块上，根据压力，温度记录仪和电子压力计录入的压力温度数据，可以计算出地层和流体的特性参数，并能够及时对储层作出评价、解释测试层的特性和产能性质。　４、ＤＳＴ试井能够测试的有效参数

在钻井过程中或完井之后，利用钻具（钻杆或管柱）将地层测试器下入待测层段，进行地层测试，获取动态下的地层流体样品类型，产量，地层压力随测试时间变化曲线、压力衰竭等各项资料。对这些资料进行提取、分析、计算，可得到以下几项主要参数：

（１）渗透率：这是实测的流体在岩石孔隙中流动时的平均有效渗透率。

（２）地层损害粘度：由于地层被钻井液或固井液等侵入以及地层部分被打开等多种因素影响，致使井筒附近的渗透率降低，造成产量减少，通过测试可以计算出地层堵塞比和表皮系数。

（３）油气藏压力：通过关井测得的压力恢复可以外推出测试层油气臧的原始压力。

（４）测试半径：在测试过程中由于地层流体发生物理位移，对一定距离的地层将产生作用，这个距离称为测试半径，也称调查半径。利用这个参数可以确定井距大小。

（５）边界显示：在测试半径内若有断层或地界存在，可通过压力变化分析计算出距离，另外借助于其他资料，也可以确定边界异常的类型。

５、ＤＳＴ试井的工作程序

首先将封隔器、过滤器、旁通器、多流器（包括控制器、开关阀等）等组成完成的测试器并按照一定的顺序连接在钻杆端部下入待测井中。当测试器下放到预定位置（测试层位），让封隔器坐封。如果井深小于８００米，此时需要通过井台进行增压，使封隔器坐封严密。如果测试井很深，地层压力很高，则需要在管柱内冲水，此法称之为水垫。水垫的高度以控制初开井诱喷压差为１５０￣２００个大气压左右时来确定。然后进行初开井，此时打开测试阀门，进行诱喷，目的是通过强烈的引流作用，冲开地层堵塞，一般初开井的时间为５￣１０ｍｉｎ。紧接着进行初关井，此时需关闭测试阀门，迫使地层压力恢复。一般初关井的时间为初开井时间的２￣４倍，从而测得

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更加准确的原始地层压力资料。在经过初开、初关井之后，此时根据诱喷情况可以重复进行一次或数次开、关井，目的是为了疏通近井地层的污染，破除井壁堵塞。当流体逐步达到清洁状态后，即可进行求产工作。一般将最后一次关井称为终关井。当地层压力逐渐恢复，求产测试结束后即可关闭测试阀门进行终关井。此时将测得地层压力的恢复资料，当压力稳定后，就可以结束全部测试工作并随钻起出井筒内的测试仪器。

６、ＤＳＴ试井操作程序

（１）测试工具扣一定要上紧，特别是一些钻杆扣和特殊扣更应如此，以保证测试设备以及钻井的安全。

（２）测试设备入井前必须对钻孔进行清理，要求提供被测井的测井曲线，了解井径、岩性、厚度等基本参数，这是安全测试的前提条件。

（３）测试设备组串，做到一丝一封，以保证其密封性。组串后的测试设备及相关钻具要求搬动中要稳拿轻放，与提拉钻杆连接时，不得有磕碰、撞击。

（４）设备入井上提下放过程中，若遇卡钻时一定不能强行提拉下放，要勤活动，慢起慢下。

（５）起下钻要平稳，下钻速度控制在每小时２０根立根左右为宜，速度不可过快。

（６）增压坐封时，一次加压２￣４吨为宜，不可盲目加大井台压力。（７）下井过程中，时刻观察环空情况和重表悬重。以验证管柱电子仪是否渗漏。

（８）封隔器坐封后严密观察环空液面变化，若发现液面快速下降，要立即上提管柱关闭测试器，改位置重新坐封，或分析原因，再作处理。

（９）测试设备下入井底后，钻塔提升机构钢绳放松，不得负载，可不摘钩。钻具上余在地面最好控制在１ｍ左右，便于观察管柱内钻井液面的变化。

（１０）起井时井口岗位人员紧盯拉力表指示重量显示器，当设备完全解封后，匀速提出钻具及设备，出井设备同样要求不得有磕碰或撞击。

（１１）测试工具组串岗位人员负责清点设备及其附件，保证无遗漏，方可离开井场并做好现场记录，不管遇到什么特殊情况，一定要及时、准确作好记录以备核查。

（１２）试井设备出井后，及时回放存储式压力计的数据曲线，判定测试的成败。如果曲线正常，说明试井成功，试井队伍准备收队；如若曲线异常，初步分析失败的原因，并研究确定下一步的试井工作。　

７、ＤＳＴ试井测试过程与成果解释

以安徽童庄井田补５孔７２＃煤层ＤＳＴ试井为例，测试煤层段数据见表１：

表1 测试煤层段数据表

该井的测试类型为裸眼测试，选用８９ｍｍ支撑式封隔器坐封、

胶筒长度５０ｃｍ、最大压缩距２５ｃｍ，数据采取使用电子压力计。测试采用二开二关工作制度，一次开井５分钟、一次关井２小时，二次开井３０分钟、二次关井３小时左右。测试期间观察环空无或略有变化、液面稳定，封隔器密封良好，测试均一次成功。其施工数据见表２。

表2 补5孔施工数据

以现场测试资料为基础，利用ＣＯＭＥＴ３试井解释软件解释了该煤层气参数井试井结果。实测７２＃煤储层压力－温度数据见表３，煤层试井分析结果见表４。　

表3 实测煤储层压力-温度数据

表4 煤层分析参数结果表

依据ＣＯＭＥＴ３试井解释软件计算出该井的煤储层特征参数见表５

表5 煤储层特征参数

８、存在问题及下一步研究方向

在现场测试过程中，测试的成功率主要取决于一是封隔器的坐封效果，二是开关器运行。封隔器的坐封效果与钻井的钻探质量又密切相关，坐封层段的岩性、井径的大小、井壁的完整程度等都会影响封隔器的坐封效果，因此，只有寻找到更好的方法，能够使封隔器的密封性更好，减少钻井现场影响因素，才能进一步有效的提高ＤＳＴ测试方法试井的成功率。