奚相

摘 要 煤層氣測(cè)試是目前能夠有效準(zhǔn)確的獲得煤層動(dòng)態(tài)參數(shù)的方法之一，可以定性以及半定量的對(duì)待測(cè)煤層進(jìn)行分析，在初步確定煤層氣量等基本參數(shù)方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，是確定區(qū)域的煤層氣資源是夠商業(yè)化的先決條件。本文主要介紹了目前國(guó)內(nèi)煤層氣含量技術(shù)的主流技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況，初步分析了影響測(cè)試結(jié)果的影響因素并提出了可能的產(chǎn)生原因，最后針對(duì)上述原因提出了如何減少誤差，使得煤層氣含量測(cè)試結(jié)果更加精確的措施。

關(guān)鍵詞 煤層氣含量;測(cè)試;影響因素

中圖分類號(hào)：P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0127-01

煤層氣，俗稱瓦斯，主要成分是甲烷，分子式CH4，和天然氣不同的是，瓦斯氣通常和煤炭共生，以物理吸附的狀態(tài)吸附并儲(chǔ)存在煤層之中。瓦斯無(wú)色無(wú)味，難溶于水，特別是其化學(xué)性質(zhì)易燃易爆，當(dāng)瓦斯和空氣以6%-15%的濃度混合時(shí)，遇到火源就會(huì)爆炸。瓦斯爆炸是煤礦中最常見的重大安全事故，對(duì)經(jīng)濟(jì)和人身安全都構(gòu)成較大的威脅。如果能夠在開采煤礦前首先進(jìn)行煤層氣的開采，那么相應(yīng)的煤礦瓦斯爆炸率將降低75%-80%，同時(shí)，煤層氣的開采還能促進(jìn)一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。前面我們提到，煤層氣有別于天然氣，是共生于煤礦之中的，因此，如果想科學(xué)合理的對(duì)煤層氣進(jìn)行開發(fā)，首先我們需要深入的了解煤層參數(shù)。而煤層氣的科學(xué)測(cè)定則可以從側(cè)面反映出煤層參數(shù)，為進(jìn)一步開采煤層氣提供科學(xué)依據(jù)。

從1949年至今，我國(guó)一直在不懈的進(jìn)行煤層氣含量測(cè)試方法的相關(guān)研究，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。從煤層氣測(cè)試中，我們能夠獲得的主要參數(shù)包括煤層滲透率，原始?jí)毫?，煤層破裂壓力，表皮系?shù)，探測(cè)半徑，閉合壓力等。從宏觀上說(shuō)，測(cè)試方法分為直接法和間接法兩類。直接法就是直接測(cè)試煤樣中解吸出的氣體成分、體積等。間歇法為在實(shí)驗(yàn)室利用BET法測(cè)試煤礦，推算出相應(yīng)數(shù)據(jù)。具體到相關(guān)測(cè)試技術(shù)，我國(guó)目前主要采用的測(cè)試方法有注入/壓降測(cè)試，抽水測(cè)試，水罐測(cè)試，段塞測(cè)試，恢復(fù)測(cè)試，干擾測(cè)試，中途測(cè)試（DST）以及水箱測(cè)試等。下面我們就其中應(yīng)用較廣的幾種測(cè)試方法分別做一簡(jiǎn)述。

1 幾種常見的煤層氣測(cè)試方法

1）注入/壓降測(cè)試法。注入/壓降測(cè)試法是一種單井壓力瞬變測(cè)試方法，可適用于高/低儲(chǔ)層，是目前煤層氣開采中最常用的測(cè)試方法。這種方法首先向待測(cè)煤層中以低于煤層破裂壓力的注入壓力恒定的注入一定體積的水，使井周圍產(chǎn)生一個(gè)壓力高于原始儲(chǔ)層的壓力分布區(qū)，然后關(guān)井，分別測(cè)試注水期和關(guān)井后壓力下降階段的井壓隨時(shí)間的變化關(guān)系，而后通過(guò)霍納分析，計(jì)算出煤層儲(chǔ)層參數(shù)。注水過(guò)程提高了體層的壓力，確保了在測(cè)試過(guò)程中液體的單向流動(dòng)性，可以用標(biāo)準(zhǔn)的分析方法分析，分析結(jié)果可靠，實(shí)際操作簡(jiǎn)單。另外對(duì)于低滲透的煤層，必須保持較低的壓力，即保持較低的注水量，因此分析時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)。另外這種測(cè)試方法還具有探測(cè)半徑大以及可用于壓后分析等優(yōu)點(diǎn)。但是這種方法也存在著一定的缺點(diǎn)，如操作費(fèi)用相對(duì)較高，控制穩(wěn)定的水注入量比較困難，存在的一定的壓裂地層的危險(xiǎn)。這種方法基本適用于各種地層。

2）水罐測(cè)試法。水罐測(cè)試法是注入/壓降測(cè)試法的一種簡(jiǎn)化形式，主要應(yīng)用于高滲透水飽和的煤層。和上述的注入/壓降測(cè)試法相比，這種測(cè)試法用價(jià)格低廉的水管來(lái)取代注水泵，無(wú)須在計(jì)算水注入量的大小，只需要確定水罐的大小。這種測(cè)試主要是依靠水管內(nèi)的液面在重力作用下產(chǎn)生的重力壓，通過(guò)靜水柱的壓力作用持續(xù)的向待測(cè)煤層中注水，在井的周圍產(chǎn)生一種水飽和態(tài)，強(qiáng)迫產(chǎn)生向煤層流動(dòng)的單相流體。對(duì)注水以及壓降兩個(gè)階段的數(shù)據(jù)，通過(guò)儲(chǔ)集層單向流理論進(jìn)行分析，獲得所需的儲(chǔ)層參數(shù)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，方法簡(jiǎn)單，測(cè)試的成功率比較高，能夠準(zhǔn)確的測(cè)試有效滲透率，并且避免了可能的地層壓裂。但是本方法應(yīng)用范圍有限，基本不能用于低滲透的底層，測(cè)試所需的時(shí)間也比較長(zhǎng)。

3）段塞測(cè)試法。段塞測(cè)試法是快速的向井筒內(nèi)注入流體或者瞬間從井筒中抽出一定體積的流體，測(cè)量在整個(gè)恢復(fù)過(guò)程中井筒壓力隨時(shí)間的變化，直到井筒壓力恢復(fù)到底層的初始?jí)毫橹?，通過(guò)相關(guān)的計(jì)算方法計(jì)算得出表皮系數(shù)、井筒儲(chǔ)集系數(shù)以及滲透率等參數(shù)。這一方法常見于評(píng)價(jià)原始地層壓力較低，低于靜水柱壓力的低壓高滲透煤層。段塞測(cè)試法成本低廉，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，實(shí)施起來(lái)較為便捷并且數(shù)據(jù)分析較為簡(jiǎn)單。但是其缺點(diǎn)還是較多的，如可探測(cè)的半徑比較小，檢測(cè)的時(shí)間比較長(zhǎng)，不適用于兩相流以及非均質(zhì)儲(chǔ)層。

4）DST測(cè)試法。DST測(cè)試也叫做鉆桿測(cè)試。顧名思義，這種測(cè)試方法要利用鉆桿地層測(cè)試器進(jìn)行。用鉆桿將測(cè)試工具下放到井筒內(nèi)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制在井筒下進(jìn)行開關(guān)井的操作，能夠直接獲取一系列井筒壓力和時(shí)間的關(guān)系曲線，通過(guò)進(jìn)一步的數(shù)學(xué)模擬分析關(guān)系曲線，來(lái)獲得相應(yīng)的煤層參數(shù)。這也是直接認(rèn)識(shí)測(cè)試煤層流體性質(zhì)，產(chǎn)能大小，有效滲透率以及層段污染情況的有效手段。DST法適用于滲透率比較好的高壓地層。其費(fèi)用相對(duì)較低，施工簡(jiǎn)便，并且可以獲得的底層數(shù)據(jù)比較多。但是DST法的探測(cè)半徑比較小，開關(guān)井的時(shí)間分配比較難，并且容易出現(xiàn)兩相流，使得分析更加復(fù)雜。

2 煤層氣測(cè)試影響因素分析

從上述的方法可以看出，煤層氣含量測(cè)試的主要影響因素有損失時(shí)間，損失量推算方法，解吸時(shí)間，溫度，人為分析操作等幾個(gè)方面。

損失時(shí)間直接和損失的煤氣量相關(guān)，損失的時(shí)間越長(zhǎng)，損失的煤氣量也越多，推算得到的損失誤差也越大。如果采樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，很有可能導(dǎo)致?lián)p失氣量過(guò)多，解吸氣量太少，無(wú)法推測(cè)損失氣量?，F(xiàn)在我國(guó)普遍試行的推算方法是基于煤在空氣中的解吸性質(zhì)去推算煤在鉆井中的解析性質(zhì)，這勢(shì)必存在著誤差。另外，不同煤樣的體相結(jié)構(gòu)不同，尤其是孔結(jié)構(gòu)差異較大，初期的解吸速度相差較大，用同一種方法去推算不同的樣品顯然是不合適的。解吸溫度對(duì)測(cè)試也存在著一定的影響。溫度越高，解析速率越大，溫度越低，解析速率越小，我國(guó)基本都是野外進(jìn)行煤田勘測(cè)分析，結(jié)果受環(huán)境影響較大。最后是人為操作原因?；旧纤械臏y(cè)試方法都需要人工讀數(shù)，人工模擬，由于人肉眼的不可避免的偏差以及在分析過(guò)程中個(gè)人水平的差異，人為因素也會(huì)造成結(jié)果的不準(zhǔn)確。

3 小結(jié)

煤層氣的準(zhǔn)確測(cè)試在煤層氣的開采應(yīng)用中十分重要。本文對(duì)目前常見的幾種煤層氣測(cè)試方法以及工藝做了一個(gè)簡(jiǎn)單的分析評(píng)價(jià)，指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及使用的煤層類型。通過(guò)測(cè)試的原因，進(jìn)一步分析了影響煤層氣測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度的因素。針對(duì)影響測(cè)試結(jié)果的因素，逼著有以下幾點(diǎn)建議：1）嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行煤層氣的測(cè)試，保證流程上最小的誤差。2）將測(cè)試過(guò)程中的水浴調(diào)到煤層的溫度，保證溫度校正。3）加強(qiáng)相關(guān)人員的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，規(guī)范操作。

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