■陳勇辜清黃勇

煤層氣液面深度計(jì)算方法探討

■陳勇1辜清2黃勇3

（1新疆華隆油田科技股份有限公司研究所新疆克拉瑪依834000；2新疆油田公司勘探開發(fā)研究院評(píng)價(jià)所新疆克拉瑪依834000；3中石油煤層氣公司韓城分公司陜西韓城715400）

煤層氣作為一種非常規(guī)油氣資源，具有獨(dú)特賦存狀態(tài)（以吸附態(tài)為主）、非常規(guī)儲(chǔ)層（典型的自生自儲(chǔ)、多重孔滲的有機(jī)儲(chǔ)層）和產(chǎn)出機(jī)理（排水—降壓—解吸—采氣）等特性，在產(chǎn)氣機(jī)理中，煤層氣井的液面測(cè)定是非常重要的環(huán)節(jié)。目前煤層氣液面監(jiān)測(cè)主要使用的方法有回聲測(cè)試、壓力梯度測(cè)試和持水率測(cè)井儀，本文就壓力梯度測(cè)試液面的幾種計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)，提出每種方法的適用性。

煤層氣動(dòng)液面壓力梯度計(jì)算方法

中國(guó)陸上埋深2000m以內(nèi)的煤層氣資源量?jī)H次于俄羅斯，資源量約36.8×1012m3，約占世界總資源量的13%，其資源前景十分廣闊。煤層氣以游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)和溶解狀態(tài)三種形式賦存于煤層中，而其中吸附態(tài)要占到絕大多數(shù)。要獲得工業(yè)產(chǎn)量，必須使甲烷從煤的表面解吸，煤層氣井的生產(chǎn)實(shí)際上是排水降壓采氣（排水—降壓—解吸—采氣）的過程，在煤層氣井排采過程中，其影響的主要參數(shù)是產(chǎn)水量、井口套壓和動(dòng)液面深度。

1　煤層氣液面測(cè)試方法

煤層氣井的動(dòng)液面測(cè)試特點(diǎn)是液面淺、要求精度高和連續(xù)監(jiān)測(cè)。目前，在煤層氣液面測(cè)試中使用的技術(shù)基本上是采用油田液面測(cè)試技術(shù)，主要包括回聲測(cè)試、壓力梯度測(cè)試和持水率測(cè)井儀三種技術(shù)?；芈暅y(cè)試技術(shù)適用性強(qiáng)，但是精度低；持水率測(cè)井儀工藝復(fù)雜，精度最高，目前尚未在我國(guó)煤層氣測(cè)試中推廣；壓力梯度測(cè)試工藝介于兩者之間，且精度較高，是目前煤層氣直井測(cè)試液面主要采用技術(shù)。

在煤層氣井測(cè)試壓力梯度時(shí)，要注意以下幾個(gè)問題：（1）保證一定長(zhǎng)度內(nèi)的有效測(cè)壓點(diǎn)，即井筒內(nèi)不同流體狀態(tài)內(nèi)至少要測(cè)兩個(gè)點(diǎn)；（2）盡量消除測(cè)壓點(diǎn)壓力測(cè)量誤差對(duì)計(jì)算精度的影響，測(cè)壓點(diǎn)的位置要準(zhǔn)確，測(cè)壓點(diǎn)停點(diǎn)時(shí)間要足夠長(zhǎng)；（3）測(cè)壓點(diǎn)順序要從井底至井口，消除地面溫度的影響。

2　液面計(jì)算方法

煤層氣井壓力梯度測(cè)試計(jì)算液面時(shí)采用的主要方法有交匯法、梯度法和比例法等。

（1）交匯法：氣體段與氣液混合段兩段的壓力回歸曲線的交點(diǎn)的位置，即液面的位置。且回歸曲線的斜率為梯度值。

（2）比例法：根據(jù)井筒內(nèi)不同梯度值對(duì)液面下測(cè)點(diǎn)壓力的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)處理，再用液柱段內(nèi)的第一測(cè)點(diǎn)處深度減去液柱高度，求取液面位置。

當(dāng)忽略氣體壓力影響時(shí)，式（1）簡(jiǎn)化為：

如果氣段內(nèi)只有一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，用比例法可以較粗略的算出液面位置，如下式：

（3）梯度法：利用氣體和液柱折算壓力的公式可以求出液柱高度，再用液柱段內(nèi)的第一測(cè)點(diǎn)處深度減去液柱高度，求取液面位置。

當(dāng)忽略氣體壓力影響時(shí)，該式可以簡(jiǎn)化為：

以上式中：D1，2，3，4，5---測(cè)點(diǎn)深度（圖1），m；De---液面深度，m；P1，2，3，4，5---D1，2，3，4，5處對(duì)應(yīng)的壓力，MPa；T1，2，3，4---D1，2，3，4，5之間計(jì)算的壓力梯度，MPa/m；

3　方法評(píng)價(jià)

對(duì)韓城煤層氣分公司1井和7井的2014年12月測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析偏差，在計(jì)算相對(duì)偏差系數(shù)時(shí)，1井以400m作為計(jì)算起點(diǎn)，7井以350m作為計(jì)算起點(diǎn)，得：

通過上表可以看出，交匯法計(jì)算結(jié)果的平均相對(duì)偏差變異系數(shù)都為最小，分別為4.93%和12.46%，比例法計(jì)算結(jié)果的平均相對(duì)偏差變異系數(shù)最大，分別為10.49%和21.66%。在實(shí)際測(cè)試過程中，當(dāng)測(cè)點(diǎn)位置和液面位置距離越接近，比例法計(jì)算結(jié)果偏差越大，因此，統(tǒng)計(jì)結(jié)果中比例法計(jì)算液面時(shí)偏差最大。也就是說，泡沫段流體組分比例對(duì)梯度的影響較大。

4　應(yīng)用實(shí)例

5井2015年6月3日測(cè)試壓力梯度，數(shù)據(jù)如下表：

4.1交匯法計(jì)算

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作5井壓力-深度圖（如圖1）。對(duì)氣段和氣液混合段壓力作回歸曲線得回歸方程，聯(lián)立氣段壓力和氣、液混合段壓力回歸方程，解得y=500.9，即液面位置為500.9m。

4.2梯度法計(jì)算

由式（4）得液面位置為：

4.3比例法計(jì)算

由式（1）得液面位置為：

該井使用三種方法計(jì)算出液面位置分別為：交匯法500.9m，梯度法499.2m，比例法500.8m。

5　結(jié)論

（1）梯度測(cè)試中，每種流體狀態(tài)必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上的測(cè)壓點(diǎn)，否則液面計(jì)算值會(huì)有較大偏差。

（2）測(cè)壓點(diǎn)位置間隔越小，梯度法計(jì)算值精度越高，且該方法簡(jiǎn)易，便于計(jì)算。但該方法計(jì)算液面值易受泡沫段內(nèi)含氣量大小影響，含氣量大時(shí)值偏小。

（3）使用交匯法計(jì)算液面偏差最小，且適用性最好。每種流體測(cè)壓點(diǎn)越多，交匯法液面計(jì)算值精度越高。

（4）當(dāng)井筒內(nèi)泡沫段較長(zhǎng)時(shí)，或壓力波動(dòng)較大時(shí)，比例法計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大誤差，也就是說，比例法不適用于泡沫段壓力波動(dòng)較大的井。如果氣段的測(cè)壓點(diǎn)只有1個(gè)，用比例法可以較粗略計(jì)算出液面位置。

P624［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-92-1