煤层气开采的固井和试井

煤层气固井的特点和难点？

煤层气产量低，可供开采期的时间又比较长，加上独特的开发与开采方式，因此给固井设计与施工提出了更高的要求。固井质量要高，层间封隔要好，而且固井施工对煤层的伤害小。和一般油气井相比，煤层气井固井的特点及难点主要表现在以下几个方面：
1 煤层埋藏浅，替浆量少，顶替效率低
煤层气井井深浅，固井时替浆量少（一般井泵替钻井液只有5～11m3），注水泥完毕即有一半体积以上的水泥浆进入环空。受设备及井下条件的限制，固井时根本达不到紊流顶替的排量。紊流顶替时环空返速高，摩阻大，在低压易漏的井中甚至会压漏地层，同时对水泥浆性能要求也比较高。
2 煤储层压力低，封固段长
由于煤层气独特的开采方式，因此一般要求全井封固，封固段长一般在300～1200m之间。由于封固段长，煤层孔隙压力梯度低，水泥浆密度比钻井液密度高得多（钻井液密度一般在1.03～1.08g/cm3之间）。固井过程中水泥浆密度高或施工不当，易形成高的过平衡压力，固井过程中很容易漏失。一方面水泥浆低返，影响封固质量；另一方面水泥浆渗入煤层，对煤层造成大面积的伤害。
3 水泥浆配方设计困难
煤层气井井深浅，井底温度低（如晋城地区煤层气井井底温度一般在25～45℃之间），上部井段温度更低，远远小于油气井的井底温度。低温下水泥浆特别是低密度水泥浆的水化速度缓慢，水泥石早期强度、后期强度低。为加快水泥的水化速度，提高早期强度，必须加入早强剂或促凝剂。但是一般的早强剂或促凝剂会破坏降失水剂的降失水效果，与降失水剂配伍的早强剂及促凝剂少。以前固井中这个问题都没有解决好，控制了水泥浆滤失量，水泥石的早期强度低，甚至长时间不凝固；加入早强剂，提高了早期强度，水泥浆的滤失量又得不到控制，二者很难同时兼顾。
4 煤层易受到伤害，保护煤层的难度大
煤储层渗透性低，属于低渗储层，任何环节的污染都会对煤层造成永久性伤害。钻开煤层后，甲烷气从煤的内表面解吸、扩散，通过裂缝流到井内。如果煤层的孔隙和裂缝一旦受到损害，其损害程度比常规油气层严重得多，不仅使气体的渗流通道受损，而且还会影响甲烷气的解吸过程。固井过程中如果环空的液柱压力高，水泥浆的失水量大，水泥浆性能差或施工不当，很容易对煤层造成伤害。

煤层气试井的概念、原理及特点？

所谓“试井”，顾名思义，就是对油气井或水井进行测试。试井是一种以渗流力学理论为基础，以各种测试仪表为手段，通过对油气井或水井生产动态的测试来研究油、气、水层和测试井的各种物理参数、生产能力以及油、气、水层之间的连通关系的方法［1］。
　　压力瞬变测试，或称不稳定试井，就是当储层中流体的流动处于平衡状态时，改变测试井的产量，并测量由此引起的井底压力随时间的变化。这种压力变化同测试过程中的产量有关，也同测试层和测试井的特性有关。因此运用试井资料，即测试过程中的井底压力和产量资料，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。因此试井是油气田(包括煤层气田)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。
　　显然，试井资料的测取和分析是试井工作的两个重要组成部分。前者即现场测试，为的是取得足够的可靠资料；后者即试井解释，要求通过分析所测资料，得到尽可能多的关于地层和测试井的可靠信息。
　　在原始储层条件下，测试工作最好在气井投产之前，煤储层处于100%水饱和状态。如果储层达到了两相流状态，则很难对试井数据进行解释。一般采用段塞试井或注入压降试井，因为这种试井是对单相流储层进行测试，可以确定水饱和煤层的渗透率。
　　注入压降试井是一种单井压力瞬变测试，它是以恒定排量将水注入井中一段时间后关井。注入和关井阶段都用井下压力计记录井底压力，这两个阶段的压力数据可独立用于分析求得渗透率。注入压降测试方法在煤层气勘探中应用相当广泛。
　　注入压降试井的主要优点是：
　　a.　流体的注入提高了地层压力，保证了在测试过程中为单相流；它适用于负压、正常压力和超压等各种情况的煤层气井；
　　b.　不需要井下机械泵送设备，简化了操作步骤，降低了成本；
　　c.　可以用标准试井分析方法来分析，结果比较可靠；
　　d.　探测半径较大；时间相对较短。
　　其缺点主要是对于低渗透率煤层很难进行，因为要保持非常低的注入排量。所以在采用注入压降方法时，必须预防以下两点：
　　第一，地层伤害。其原因之一，由于注入的流体可能与地层的化学环境不相容，发生反应；之二，有可能注入了会堵塞储层孔隙的微粒，因此把取自被测试层位的地层水回注到测试井中是最理想的，至少应当采用与地层和气藏流体相容的淡水。
　　第二，压开地层。如果注入过程中排量控制不好，使井底压力超过了测试层的破裂压力，就可能会压开地层，产生裂缝，这种裂缝的产生被认为是自然渗透率或井筒伤害的假象，使测试结果不可靠。因此在注入压降过程中一定要保证井底压力低于地层破裂压力。
　　由此可见，在对煤层气井进行试井之前，作好试井设计十分重要。