煤层气试井现场测试异常情况及处理

云爱民

(重庆一三六测试中心,重庆 400037)

煤层气是指在成煤的过程中腐殖型有机物通过生物化学热解作用产生的，一部分逸散，一部分以吸附、溶解或游离状态赋存于煤层及局部石灰岩裂隙、溶洞的自储式天然气体，其主要成分是甲烷，也称瓦斯。

在煤矿进行开采过程中，瓦斯也随之以不同形式从煤层中大量涌出，它能降低空气中氧的含量，引起人员窒息；遇到高温火焰能够燃烧和爆炸，发生瓦斯爆炸或煤与瓦斯突出事故。另外，煤层气热值很高，燃烧后很洁净；也可以进一步转化成甲醚等高附加值的化工产品，是宝贵的能源，开发利用具有一举多得的功效。目前世界各许多国家已大规模地开采利用煤层气，我国也相继出台了各种政策，引导和鼓励煤层气资源的开发利用。

煤层气试井是煤层气田勘探开发过程中，认识储层特性并确定储层参数的不可缺少的重要手段。通过试井测试，可以获得包括渗透率、储存压力、破裂压力和闭合压力在内的各种煤层的特征参数描述。测试成果可以提供分析煤层气井之间的联通情况，进行煤层措施效果的评价，确定煤层分布的非均质性、区域压降效果、以及不同开发阶段煤层的流体分布状况等，为煤层气气藏数值模拟、开发方案编制和调整提供第一手重要数据。结合其它资料，可以估算测试层和测试井的许多特性参数，包括完井效率、井底污染、增产措施的效果、地层参数、地层压力、边界情况、井间连通情况等。

在现场测试过程中，由于设备、钻孔等原因，可能会出现很多异常情况，下面就测试过程中遇到的几个典型案例进行分析。

1 注入量大钻孔环空返液

正常测试时，压力加至0.5MPa，观察到注入量较大，几分钟后，钻孔环空返液。当时分析可能是油管或封隔器发生渗漏，封隔器坐封力不够造成的。请示现场监理后，决定重新对油管和封隔器进行试压，以检查其密封性。提出压力计，下入关井试压工具后开始试压，压力10MPa，观察20min，压力不降，说明油管和封隔器不渗漏。压力计重新下井注入，环空依然返液。决定解封封隔器，上提油管。

封隔器提出地面后，拆开检查未发现明显损伤，组装后地面试压正常，确认非测试工具原因。通过岩心观测，发现煤层顶板岩石裂隙垂直发育，导致封隔器上下贯通，环空返液是由钻孔本身的地质因素造成的。通过与甲方、现场监理的沟通，认为本煤层的测试已不能获取有效的煤储层参数，故取消此煤层的现场试井作业。

2 测试数据异常

设备下到预定位置后，按规范设计要求完成了现场测试，但回放数据出现异常；封隔器胶筒、芯轴、凡尔、密封圈等均有不同程度的损坏。

通过对测井资料、现场岩心仔细分析，发现煤层顶板坐封有一小段位置，由于钻探原因，造成相对于其他井段井壁不规则、井斜，导致封隔器未完全实现坐封，在恢复阶段孔内井液压力部分叠加，曲线异常。

明确故障原因后，试井队换封隔器重新选择位置坐封，测试效果良好，取得的压力数据完整可靠。

3 加压管柱上移

为了保证测试的准确性，减小测试误差，尽量靠近煤层，封隔器在顶板的泥岩位置坐封。正常注入时发现管柱上移，坐封压力加大后依然如此。上提油管对井下工具串进行检查并试压后，排除了井下工具串的问题。

通过查看岩心，发现坐封段的泥岩非常完整；测井资料显示井径十分规则。再加上泥浆形成的泥皮起到润滑作用，封隔器坐封力相对较小。一旦加大注入压力，封隔器就象活塞一样向上移动，无法实现坐封。

经请示，甲方同意在煤层顶板砂岩段坐封，坐封位置虽距煤层稍远，但煤层顶、底板岩层均为不渗透地层，对测试结果基本无影响。再次测试未发现异常情况，证实判断正确。

4 原地应力测试压力异常

在进行原地应力测试时，发现进水量非常大，却远低于注入时的压力。为了找出原因，下放关井工具重新坐封试压观察，发现压力稳定不变，确认封隔器胶筒完好；随后大排量往管柱注入，井筒并未返液，证明封隔器坐封良好，排除了工具损坏的情况。

观察煤层顶板均为破碎的粗砂岩，煤屑充填且松散。由于注入时压力较低，在泥桨的封闭下，进水量较小；原地应力测试前开井瞬间，上下压差将长时间浸泡的泥桨冲开，失去泥皮保护的含有微裂隙的地层形成导水通道，致使进水量增大，压力上不去。

甲方了解情况后，要求继续按规范要求完成原地应力测试工序。最终测试结束解封，上提力高达400kN，证明封隔器密封性能非常好。

5 设备下井遇阻

试井设备组装、连接好后正常下井，离目的层位约50多米遇阻下不到底。提出设备重新下钻扫孔到底，开泵循环，井口泥浆带出大量大小不一的煤屑，证实是煤层垮塌导致起下钻遇卡、遇阻。

煤层垮塌原因分析：现场岩心破碎、钻机所用泥浆性能不适应保护井壁需要；施工工具方钻杆有弯曲，在深井钻进中外甩力大，扩大了井径，已严重超过封隔器坐封范围。

这种情况下，继续测试风险极大，只能根据测井结果确定是否可以进行最低限度的煤层测试，否则换孔作业。

6 结语

在现场测试中，对于可能出现的各种意想不到的问题，如果处理不当，轻则测试失败，重则设备损坏，甚至发生工程事故。所以准确的判断和及时的处理显得非常重要。通过不断的分析总结，积累经验，找到相应的解决措施，能最大限度地减少测试风险。