煤层气干扰试井测试在柿庄区块产能分析中的应用研究

2021-08-17王卫东张亚飞孔庆虎李红柱刘大伟

中国煤层气 2021年3期

王卫东张亚飞孔庆虎李红柱安杰刘大伟

(1.中国煤炭地质总局第一勘探局地质勘查院，河北 056004；2.中联煤层气有限责任公司，山西 048000)

井间干扰是煤层气井扩大解吸区域、有效动用储量的必要条件，而干扰试井测试是判断区域或井组是否达到井间干扰的重要手段。干扰试井测试除能得到井间连通性、方位渗透率、孔隙度等参数外，还可以通过对测试井的井底流压、压力恢复速率等参数的分析，计算目前地层压力及单井渗透率，为产能分析、开发方案制定等提供依据。

柿庄区块是我国煤层气开发利用最早的地区之一，但经过十多年的开采，仍有部分低产井或不产气井，主要表现为两种类型，即区域性低产和个体性低产。个体性低产即同一井组内，部分井高产，部分井低产。柿庄区块区域性低产的原因已比较明确，如资源丰度低、区域渗透性差及构造影响等，而个体性低产的原因尚未清楚。针对上述情况，中联煤层气有限责任公司在柿庄区块针对性的选取了多个已经经历5年以上排采历史的井组进行了干扰试井测试，获取了丰富的开发期地质参数。

本文选取两个代表性的井组(个体性低产井组)，拟通过对井组均质性、井间连通性、压力恢复速率及目前地层压力等与井组产量的对应关系进行分类分析，从而得出个体性低产井的产量制约及影响因素。

1 区域地质概况

柿庄区块构造位置在沁水盆地东南缘西北斜坡带上。该区最大断层是呈NE 向展布的寺头正断层，同时伴生少量隐伏小断层。根据该区实施的压裂裂缝井下微地震监测项目，该区最大主应力方位也以NE向为主(图1)。

图1 柿庄区块微地震裂缝监测示意图

2 煤层气已排采井干扰试井测试及解释方法

2.1 测试工艺

煤层气已排采井干扰试井测试技术已趋于成熟，测试工艺为在激动井和观察井同时下入高灵敏度的电子压力计后，改变激动井的工作制度，即以恒定排量进行注入激动，从观察井上接收由于激动井工作制度改变所造成的压力变化，同时为了缩短测试时间，激动井及观测井均下入井下封隔器并采用井下关井。通过观察井与激动井的同步监测，判断井间连通性，计算井间的流动参数。

2.2 解释方法和主要参数

煤层气已排采井干扰试井的解释方法与常规油气干扰试井解释方法基本相同，一般采用极值点分析法和图版拟合法，主要区别在于：在常规的油气井干扰试井测试中，净干扰压力一般采用直线法进行计算，但本项目涉及到的目标井均为排采两年以上的井，观测井的背景压力不再是线性变化，所以需要通过研究背景压力的变化规律再进行背景压力剔除。

干扰试井测试结果包括井间连通性、方位渗透率等地层特性参数。本项目中除进行干扰试井解释外，还对激动井和观测井进行了注入/压降试井解释(激动井)和压力恢复试井解释(观测井)，解释结果包括井筒表皮、目前地层压力、渗透率、裂缝半长及边界距离等，这些参数是非常重要的，目前地层压力可以反映区域地层压力的下降程度，渗透率则反映了排采对地层物性的影响。

3 测试结果及讨论

3.1 井组概况

SZ-001井组(图2)位于柿庄北区块，该井组包括一口激动井：SZ-001井，四口观测井：SZ-002井、SZ-003井、SZ-004井和SZ-005井；SZN-001井组(图3)位于柿庄南区块，该井组包括一口激动井：SZN-001井，四口观测井：SZN-002井、SZN-003井、SZN-004井和SZN-005井。两个井组的排采层位均为山西组3号煤层。

图2 SZ-001井组井位分布图

图3 SZN-001井组井位分布图

SZ-001井组于2012年5月投产，SZN-001井组于2012年11月投产，在经历了近8年的排采后，两个井组均表现为明显的个体性低产特征(见表1、图4)。

表1 SZ-001、SZN-001井组产量统计表

图4 SZ-001、SZN-001井组产量分布直方图

3.2 井间连通性与产量关系分析

SZ-001井组测试层位为山西组3号煤层(下同)，干扰试井测试结果如图5所示。

图5 SZ-001井组井间连通性图

(1)SZ-001与SZ-003井间连通，SZ-003井的井底压力曲线表现为典型的已排采井干扰试井曲线，即井底压力先表现为压力恢复曲线，后因激动井影响，压力曲线偏离恢复曲线后开始上翘，采用模板拟合和极值点法计算的井间渗透率为1.61mD；

(2)SZ-001与SZ-005井间连通，两口井压力几乎为同步变化，即激动井开始注入激动时(蓝线)，观测井压力(橙线)马上上升，激动井停注时，观测井压力随之下降，SZ-001/SZ-005井组根据极值法计算的井间渗透率大于10000mD；

(3)SZ-001井与SZ-004井井间连通，两口井压力也接近同步变化，SZ-001/SZ-004井组根据极值法计算的井间渗透率也大于10000mD，与实际情况不符；

(4)SZ-001井与SZ-002井不连通或连通性差。结合SZ-001井组井位分布图(图2)来看，SZ-003井、SZ-004井位于激动井SZ-001井的最大水平主应力方向(NE向)，SZ-005井位于SZ-001井的东南向，即最小水平主应力方向，而SZ-005井接收干扰信号的时间、强度明显优于SZ-003井。

SZN-001井组存在类似情况(图6)，与激动井连通的SZN-003和SZN-004井的井底流压与激动井几乎同步变化，其他两口井与激动井不连通或连通性差。结合SZN-001井组井位分布图(图3)来看，位于最大主应力方位的SZN-003井和位于最小水平主应力方位的SZN-004井接收到了干扰信号，而另一口位于最大主应力方位的SZN-005井未接收到干扰信号。

图6 SZN-001井组井间连通性图

从产量数据来看，SZ-001井组中连通的三口井：SZ-001、SZ-004、SZ-005井的产气量明显低于另外两口井，而产水量却高于另外两口井。SZN-001井组情况相同：SZN-001、SZN-003和SZN-004井均表现为高产水低产气特征。两个井组的井间连通性与单井产气量均表现为负相关关系，这与煤层气开采理论认识明显相悖。因此在柿庄区块，井间“即时连通”可能是造成单井产量低的原因之一。

同一井组内，部分井 “即时连通”的原因包括：(1)井间“压穿连通”，即考虑裂缝后的实际井距远小于原井的靶点井距；(2)井组内多口井同时压穿顶底板含水层，单井井底流压受含水层压力控制。综合两个井组的井间连通情况、井位分布图和产量情况，SZ-001井组中的SZ-001、SZ-004和SZ-005井、SZN-001井组中的SZN-001、SZN-003和SZN-004井应为：同一井组内，多口井压穿顶底板含水层，导致单井压力受含水层压力控制，同时也导致了单井高产水、低产气的特征。

3.3 单井渗透率与产量关系分析

渗透率是影响煤层气产能的重要因素之一，尤其在低渗透区块。柿庄区块勘探期的渗透率普遍低于0.1mD，整体表现为低渗透特征。随着排采时间的增加，储层渗透率有了明显改善。两个井组的单井试井解释结果显示：除SZN-002井外，其他井(满足单井试井解释要求)的单井渗透率均大于2.0mD。证明了排采对煤层渗透率的正效应。

均质性较强的区域，同一井组内井间渗透率差异很小，但SZ-001、SZN-001井组非均质性强，单井渗透率差异大。

由于部分井不满足单井试井解释要求，因此本文用井底流压的压力恢复速率(VP)来代替渗透率值。VP是储层能量及渗透性的直接反应，同一井组中，可以用VP来反应目前情况下的储层渗透性。SZ-001、SZN-001井组的VP值见表2。

表2 SZ-001、SZN-001井组VP值和产量统计表

图7为Vp值与日产气量相关性图，两个井组VP与日产气量成较为明显的正相关关系，说明在柿庄区块，经历长时间排采后的储层渗透率仍是影响产气量的一个因素。而从Vp值与日产水量的散点图(图8)来看，产水量与渗透率无明显的相关性。且在Vp的高值区的井均表现为低产水特征。说明高产水井的水产量和渗透率无关，这也验证了3.2中“同一井组内，多口井压穿顶底板含水层”的结论。