煤层气含量测试中有关损失气量的误差分析

武剑

摘 要：煤层气含量是评价煤层气富集程度的一个重要参数，是计算煤层气资源量、产能预测和储层模拟的重要储层参数[1]，由于损失气是煤层气含量计算中误差较大的部分，因此煤层气损失气的准确计算对于煤层气含气量的确定，煤层气有利区块的选择具有重要意义。目前，关于煤层气损失量的计算主要是基于美国矿业局直接法（USBM）的GB/T 28753-2012规范。通过对煤层气损失量的影响因素分析，修正损失时间和损失气的初始时刻，通过对贵州盘县煤层气参数井样品实例分析，验证修正方法减少损失量计算误差影响的可行性。

关键词：煤层气 损失气 误差影响

中图分类号：TD84 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0224-02

GB/T 28753-2012用于煤层气勘探钻井中获取的烟煤和无烟煤煤心样品的煤层气含量测定，由于操作方法简单、测定精度较高，是现行地勘期间煤层气含量测定的重要指导，损失气的计算一般采用USBM直接法，根据解吸初期解吸量与时间平方根成正比，通过标准状态下累计解吸气量为纵坐标，以损失气时间与解吸时间和的平方根为横坐标，将最初30 min测定的有效数据点外推至零时起点，与纵坐标负轴的截距即为损失气量。影响损失量计算的主要因素有解吸温度、损失时间，这些关键因素的误差甚至错误将直接影响煤层气含量测定数据的准确性。

1 主要损失因素分析

1.1 解吸温度的影响

解析罐中的煤心在水浴中不能立刻恢复到储层温度，开始提钻时，煤心温度为储层温度，提钻过程中煤心温度不断降低，到达井口时很快恢复到周围环境温度。当储层温度和环境温度不一致时，根据热力学原理，煤心温度不能在短时间达到热量平衡，因此计算损失气时，前几个测点不能准确的反应煤心的解吸规律，储层温度和周围环境温度温差越大，损失气计算产生的误差也就越大[2]。例如冬季在贵州盘县地区进行现场解吸，环境温度和储层温度的温差达到20 ℃以上。在计算损失气时，按最初的测点计算，会造成损失气结果偏小。由图1直线A可知，只用解吸初期数据回归（6个点），算的损失气为0.368 L，直线B采用稳定后的数据回归（6个点），算的损失气为0.592 L，两者相差较大，即计算得出的煤层气损失量

要小于实际损失量。采用接近煤层储层温度的测点回归分析，得出的结果更接近实际损失量。

1.2 初始时刻的修订

GB/T 28753-2012规范中损失气时间与钻井循环介质有关，当钻井液为空气或泡沫时，钻遇煤层时间为零时间；当钻井液为清水和泥浆时，取芯筒提升至地面一半的时间作为零起点。但使用的清水或泥浆密度较小时，取芯筒未到井深一半时就开始解吸，最终估算的损失气含量小于实际损失量。煤层气现场解析过程按照时间划分为提升取芯筒、地面暴露和水浴加热3个阶段，钻井循环介质压力和煤芯压力是随着这3个过程变化的。假设取芯筒为匀速提升，钻井循环介质在煤芯提升过程中线性递减，开始提钻时的钻井循环介质压力大于煤芯压力；当与钻井液循环介质压力平衡时，煤芯开始解吸，即是损失气时间计算的零时刻。合理的确定零时刻位置，可以有效的减小损失气含量估算误差[3]。

式中：t1为取芯时間，min；t2为取芯过程的损失时间，min；h1为煤芯埋深，m；h2为压力平衡时刻深度，m；ρ1为地层水密度，kg/m3；ρ2为钻井循环介质密度，kg/m3；s为地层压力系数。例如在计算损失气时间时，按照公式（1）计算，钻井循环介质密度为1.15 kg/m3，地层压力系数为0.9，地层水密度为1.04 kg/m3，计算提芯损失时间为12.3 min，大于USBM法损失时间，计算的损失气大于USBM法损失气含量（如图2）。

2 损失气计算实例分析

贵州盘县地区具有较大的煤层气勘探潜力。对该区参数井煤样品进行现场解吸的基础上，利用修正的USBM法对损失气进行估量。盘县煤层气参数井，按照USBM法计算损失时间为8 min，利用修正的损失时间为12.3 min，去掉解吸初期影响较大的、未到到煤层储层温度的数据点，用稳定的测点进行回归计算，得出的损失量为1.19 L，接近实际损失气量。

3 结语

（1）初始时刻的确定受地层水密度、钻井循环介质类型和地层压力系数影响，合理的确定初始时刻，可以有效的减少损失量计算误差。

（2）温度对煤芯解吸影响较大，应快速加热使煤芯样本温度提升到储层温度，并严格控制水浴加热过程中的温度。对于采用USBM法计算煤层气损失量，应采用稳定的数据点进行分析，从而得到较为准确的煤层气含量。

（3）损失气时间增加或煤芯温度低于储层温度均会导致计算结果偏小。

参考文献

[1] 孙齐，李陈，李维. 高阶煤煤层气现场含气量测试影响因素分析[J].油气藏评价与开发，2011，5（4）：76-80.

[2] 孔庆虎，宋洪柱.煤层气含量测试技术及测试质量影响因素分析[J].中国煤层气，2012，9（5）：16-19.

[3] 郝进，姜振学，邢金艳，等.一种改进的页岩气损失气含量估算方法[J].现代地质，2015，29（6）：1475-1482.