煤层气液面深度计算方法探讨

■陈勇辜清黄勇

煤层气液面深度计算方法探讨

■陈勇1辜清2黄勇3

（1新疆华隆油田科技股份有限公司研究所新疆克拉玛依834000；2新疆油田公司勘探开发研究院评价所新疆克拉玛依834000；3中石油煤层气公司韩城分公司陕西韩城715400）

煤层气作为一种非常规油气资源，具有独特赋存状态（以吸附态为主）、非常规储层（典型的自生自储、多重孔渗的有机储层）和产出机理（排水—降压—解吸—采气）等特性，在产气机理中，煤层气井的液面测定是非常重要的环节。目前煤层气液面监测主要使用的方法有回声测试、压力梯度测试和持水率测井仪，本文就压力梯度测试液面的几种计算方法进行对比和评价，提出每种方法的适用性。

煤层气动液面压力梯度计算方法

中国陆上埋深2000m以内的煤层气资源量仅次于俄罗斯，资源量约36.8×1012m3，约占世界总资源量的13%，其资源前景十分广阔。煤层气以游离状态、吸附状态和溶解状态三种形式赋存于煤层中，而其中吸附态要占到绝大多数。要获得工业产量，必须使甲烷从煤的表面解吸，煤层气井的生产实际上是排水降压采气（排水—降压—解吸—采气）的过程，在煤层气井排采过程中，其影响的主要参数是产水量、井口套压和动液面深度。

1　煤层气液面测试方法

煤层气井的动液面测试特点是液面浅、要求精度高和连续监测。目前，在煤层气液面测试中使用的技术基本上是采用油田液面测试技术，主要包括回声测试、压力梯度测试和持水率测井仪三种技术。回声测试技术适用性强，但是精度低；持水率测井仪工艺复杂，精度最高，目前尚未在我国煤层气测试中推广；压力梯度测试工艺介于两者之间，且精度较高，是目前煤层气直井测试液面主要采用技术。

在煤层气井测试压力梯度时，要注意以下几个问题：（1）保证一定长度内的有效测压点，即井筒内不同流体状态内至少要测两个点；（2）尽量消除测压点压力测量误差对计算精度的影响，测压点的位置要准确，测压点停点时间要足够长；（3）测压点顺序要从井底至井口，消除地面温度的影响。

2　液面计算方法

煤层气井压力梯度测试计算液面时采用的主要方法有交汇法、梯度法和比例法等。

（1）交汇法：气体段与气液混合段两段的压力回归曲线的交点的位置，即液面的位置。且回归曲线的斜率为梯度值。

（2）比例法：根据井筒内不同梯度值对液面下测点压力的贡献进行加权处理，再用液柱段内的第一测点处深度减去液柱高度，求取液面位置。

当忽略气体压力影响时，式（1）简化为：

如果气段内只有一个测压点，用比例法可以较粗略的算出液面位置，如下式：

（3）梯度法：利用气体和液柱折算压力的公式可以求出液柱高度，再用液柱段内的第一测点处深度减去液柱高度，求取液面位置。

当忽略气体压力影响时，该式可以简化为：

以上式中：D1，2，3，4，5---测点深度（图1），m；De---液面深度，m；P1，2，3，4，5---D1，2，3，4，5处对应的压力，MPa；T1，2，3，4---D1，2，3，4，5之间计算的压力梯度，MPa/m；

3　方法评价

对韩城煤层气分公司1井和7井的2014年12月测试数据进行统计分析偏差，在计算相对偏差系数时，1井以400m作为计算起点，7井以350m作为计算起点，得：

通过上表可以看出，交汇法计算结果的平均相对偏差变异系数都为最小，分别为4.93%和12.46%，比例法计算结果的平均相对偏差变异系数最大，分别为10.49%和21.66%。在实际测试过程中，当测点位置和液面位置距离越接近，比例法计算结果偏差越大，因此，统计结果中比例法计算液面时偏差最大。也就是说，泡沫段流体组分比例对梯度的影响较大。

4　应用实例

5井2015年6月3日测试压力梯度，数据如下表：

4.1交汇法计算

根据实测数据点作5井压力-深度图（如图1）。对气段和气液混合段压力作回归曲线得回归方程，联立气段压力和气、液混合段压力回归方程，解得y=500.9，即液面位置为500.9m。

4.2梯度法计算

由式（4）得液面位置为：

4.3比例法计算

由式（1）得液面位置为：

该井使用三种方法计算出液面位置分别为：交汇法500.9m，梯度法499.2m，比例法500.8m。

5　结论

（1）梯度测试中，每种流体状态必须有两个或两个以上的测压点，否则液面计算值会有较大偏差。

（2）测压点位置间隔越小，梯度法计算值精度越高，且该方法简易，便于计算。但该方法计算液面值易受泡沫段内含气量大小影响，含气量大时值偏小。

（3）使用交汇法计算液面偏差最小，且适用性最好。每种流体测压点越多，交汇法液面计算值精度越高。

（4）当井筒内泡沫段较长时，或压力波动较大时，比例法计算结果会产生较大误差，也就是说，比例法不适用于泡沫段压力波动较大的井。如果气段的测压点只有1个，用比例法可以较粗略计算出液面位置。

P624［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-92-1