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摘 要：本文将首先介绍煤气层的特点，以及煤气层试井与其他试井的区别，并以煤气层的特点为出发点，来帮助理解煤气层的特殊性，试井的难点以及使用各种方法的依据。接着将概括性的介绍目前常见的试井方法有哪些，其优劣性如何，并详细介绍目前适用范围最广泛的注入降压试井分析方法，以及笔者在使用该方法的实践中所总结出来的一些经验。
关键词：煤气层；试井；分析方法
前言：能源对于现代社会是至关重要的，以煤炭作为主要能源的粗犷式能源供应模式已经无法适应越来越高的生态保护要求，调整能源结构，提高清洁能源的结构占比已经成为当前社会亟需解决的问题，煤层气是一种清洁能源，具有巨大的储量与开发价值，分析煤层气试井的测试结果，不仅可以为选择开采煤层气的方法提供数据支持，同时还可以通过对煤层气的分析来了解煤储层的结构，因此，煤层气试井分析方法逐渐被提上了研究的日程。
1.煤气层的分析及影响试井质量的因素
1.1煤气层的特征
首先要介绍煤气的储存结构特征。煤储层既储存着煤层气，又包含煤层气的源头。煤储层的空隙大小差异巨大，有的空隙可以通过很大的分子团，有的却连单个小分子也无法通过。但是由于煤储层的空隙网络十分丰富，所以其表面积相当大，可以储存数量超乎想象的煤层气。接着要提到气体与液体共储的储存特征。煤岩层分为基质与割理两部分，甲烷以赋存的方式存在于基质与割理两部分中，水只存在于割理之中。煤气层的特殊渗透原理，也是其特征之一。煤气层的渗透原理与天然气的渗透原理表面上相似，但是其本质有着巨大的区别。二者的渗透原理在表面上相似，是因为当它们在割理中流动时，有着相同的流动与扩散方式。但甲烷从基质中释放的过程与天然气从基质中释放的过程是不一致的，因而其本质有巨大的差异。由于甲烷渗透原理的特异性，煤岩层从打开到施工结束，需要经历很长的时间，一般来说将整个施工过程会分为三个阶段，试井只会出现在其中的一个阶段，与之不同的天然气试井则会经历所有的阶段。最后，煤气层还有一个非常重要的特征，就是影响煤储层煤气产量的主要因素不是其含量，而是其渗透力，而影响渗透力的是煤储层空隙网络的畅通程度。一般来说，煤气层的畅通程度受两个因素影响，一个是应力加强导致的渗透力的降低，另一个是储层压强导致的气体游离量的增加，割理半径的加大，渗透力的增强。这两个相反的作用中，后者的作用能力更强一些，因而渗透力一般会随着井深的增加而减少。
1.2煤气层试井与其他常见试井的区别
煤层气试井与其他常见试井的区别主要有三点：流体的本质不同；不同阶段试井分析方法不同；流体的流动方式不同。流体本质不同的原因是，在深入地下的煤层之中，由于井下的压力比煤气所需的最低赋存压力大，所以煤气无法单独存在，而是被压力压迫到煤层的基质中。在这种情况下，试井测出的压力就由煤层中的水单独提供，而常规气井测试出的流体压力却是空隙中的气体的压力。接着是不同阶段分析方法的不同，在施工刚开始，煤层中的水会被地面设备抽取，导致煤层的压力减小，这时的试井只针对水流，得到的数据也主要用于了解地质的属性与该煤矿的产能大小。在水流排尽之后，就暂无完善安全的方法可以帮助试井了。最后便是流体流动方式的差异，由于煤气层是双重空隙的储存层，煤气大部分被煤炭中的多孔结构所封存，当开井抽水之后，煤层中的压力逐渐减小，当压力低于煤气的最低赋存压力后，煤炭空隙中赋存的煤气就开始游离，开始逐渐向割理中转移，空隙中的水与气交织交融，按照达西定律进行流动与渗透，而天然气不论是从赋存态到游离态，还是游离态的运动，均遵照达西定律。
2.煤气层试井分析方法
2.1分析方法总论
当今已有大量成熟的煤层气试井分析方法供我们使用，注入压降是当前应用最广泛的方法。这个方法需要在煤层中添加适量的水，接着关闭试井，人为的加大煤层的压力，以保证试井过程中的单向流通性。如果严格按照这个方法的标准去试井，可以得到准确的数据。正是由于注入降压方法的准确性和操作简便性，此方法得到了广泛的应用。除这个方法外，另一个比较普遍的方法是水罐测试法，但是这个方法只有在煤层压力较低的环境中才能体现出其方法的优越性，比如：在压力较小时，水罐测试法具有资源需求量低，数据真实性高，施工危险性小等优点，但是如果该煤矿压力较高，这种方法便会有很大的局限性。因此水罐法不像注入降壓法那样应用广泛。除此之外，还有一些使用较少的方法，比如三孔双渗法，这种方法模型的具体要求比较苛刻，需要煤层符合三孔双渗的结构特征、为矩形状的油藏、均质的储层、真实的自由气体、不能渗入基质的流动水等条件，因此其适用范围也不是非常广泛。所以2.2将主要介绍注入降压方法。接下来简单介绍一下试井的设计与装置的选用，一般来说试井前都需要对井矿资料进行大范围的调查，来确定合理的试井时间，选择适当的压力大小，选择最优的测试方案。试井装置根据其所处位置，一般分为地面设备与井下设备，地面设备一般含有绞车和注水泵。井下设备包括井下测试装置与井下常用工具。
2.2注入降压分析方法
注入降压分析方法也并非只有2.1中的优点，它也有一定的局限性，其不足主要是无法对低渗透率煤井进行测试。注入降压法的注入排量少，因而使用这个方法的时候，要注意以下两点：第一点是注入流体的选择，选择错误的流体可能会导致流体与井下物质发生反应，或者流体分子量较大堵塞了煤层的空隙。在施工时，可以选择煤矿本身储备的水资源，将其注回到井下。第二点是防止注入压力过大造成煤层开裂的情况发生，这种原因造成的裂缝通常被认为是自然或井筒自身所形成的，从而导致最终的数据不符合实情。因此我们在决定采用注入降压方法前，一定要提前设计好我们的试井方案，并选择准确的仪器。注入降压试井的实施过程中最重要的数据是注入量以及注入量将形成的压力值，一般情况下，在试井之前我们不知道煤层开裂的临界压力值，所以我们会选用距离所试井最近距离的煤矿井来测试，或者依据可靠的数学公式来推算最小压力值。注入的用时也是影响试井质量的重要因素，如果时间太短数据出错的可能性就越大，并且不一定可以得到充足的数据。因此，注入时间应尽可能的延长，得到的数据可以采用半对数方法进行分析。按照经验，由半对数分析方法得到的试井的注入时间为井储整个过程所需用时的三倍以上。在注入降压试井的过程中，还需要注意，无论使用什么液态物质作为钻井液，在钻井后都要在最短的时间内试井，来降低试井对煤储层的破坏，不然试井所获得的数据就无法准确的反应煤储层的状况。因此在施工的过程中，我们普遍在开采了所有的煤心后就立刻开始试井，并选用可以得到最准确数据的井下关井工具进行测试。
3.结语：煤气层的开发越来越普遍，煤气在能源结构中所占的比重也越来越来大，因此如何更准确的对煤层气进行分析也显得越来越重要，煤层气试井无疑是当前最可行的方法，因此在近些年，煤层气试井方法得到了重点开发，但是由此暴露出的问题却也越来越多，最主要的问题就是引进的方法不符合我国国情，我国的试井方法基本都是从发达国家学习来的，但是由于不同的地质构造，其方法只有经过改造才可以适应我国的国情。所以，不断探索研究符合我国国情的试井方法，并用先进的数学物理知识进行完善已经成为了当前最重要的任务。
参考文献：
[1]王华.煤层气试井分析方法研究[D].西安：西安石油大学，2012.
[2]景兴鹏.基于注入压降法的煤层气指标试井试验[J].煤炭科学技术，2008，36（10）：38 -41.
作者简介：
翟金合，男，汉族，1982年04月28日，本科，计算机科学与技术，哈尔滨师范大学，助工地质实验测试，煤层气。
关键词：煤气层；试井；分析方法
前言：能源对于现代社会是至关重要的，以煤炭作为主要能源的粗犷式能源供应模式已经无法适应越来越高的生态保护要求，调整能源结构，提高清洁能源的结构占比已经成为当前社会亟需解决的问题，煤层气是一种清洁能源，具有巨大的储量与开发价值，分析煤层气试井的测试结果，不仅可以为选择开采煤层气的方法提供数据支持，同时还可以通过对煤层气的分析来了解煤储层的结构，因此，煤层气试井分析方法逐渐被提上了研究的日程。
1.煤气层的分析及影响试井质量的因素
1.1煤气层的特征
首先要介绍煤气的储存结构特征。煤储层既储存着煤层气，又包含煤层气的源头。煤储层的空隙大小差异巨大，有的空隙可以通过很大的分子团，有的却连单个小分子也无法通过。但是由于煤储层的空隙网络十分丰富，所以其表面积相当大，可以储存数量超乎想象的煤层气。接着要提到气体与液体共储的储存特征。煤岩层分为基质与割理两部分，甲烷以赋存的方式存在于基质与割理两部分中，水只存在于割理之中。煤气层的特殊渗透原理，也是其特征之一。煤气层的渗透原理与天然气的渗透原理表面上相似，但是其本质有着巨大的区别。二者的渗透原理在表面上相似，是因为当它们在割理中流动时，有着相同的流动与扩散方式。但甲烷从基质中释放的过程与天然气从基质中释放的过程是不一致的，因而其本质有巨大的差异。由于甲烷渗透原理的特异性，煤岩层从打开到施工结束，需要经历很长的时间，一般来说将整个施工过程会分为三个阶段，试井只会出现在其中的一个阶段，与之不同的天然气试井则会经历所有的阶段。最后，煤气层还有一个非常重要的特征，就是影响煤储层煤气产量的主要因素不是其含量，而是其渗透力，而影响渗透力的是煤储层空隙网络的畅通程度。一般来说，煤气层的畅通程度受两个因素影响，一个是应力加强导致的渗透力的降低，另一个是储层压强导致的气体游离量的增加，割理半径的加大，渗透力的增强。这两个相反的作用中，后者的作用能力更强一些，因而渗透力一般会随着井深的增加而减少。
1.2煤气层试井与其他常见试井的区别
煤层气试井与其他常见试井的区别主要有三点：流体的本质不同；不同阶段试井分析方法不同；流体的流动方式不同。流体本质不同的原因是，在深入地下的煤层之中，由于井下的压力比煤气所需的最低赋存压力大，所以煤气无法单独存在，而是被压力压迫到煤层的基质中。在这种情况下，试井测出的压力就由煤层中的水单独提供，而常规气井测试出的流体压力却是空隙中的气体的压力。接着是不同阶段分析方法的不同，在施工刚开始，煤层中的水会被地面设备抽取，导致煤层的压力减小，这时的试井只针对水流，得到的数据也主要用于了解地质的属性与该煤矿的产能大小。在水流排尽之后，就暂无完善安全的方法可以帮助试井了。最后便是流体流动方式的差异，由于煤气层是双重空隙的储存层，煤气大部分被煤炭中的多孔结构所封存，当开井抽水之后，煤层中的压力逐渐减小，当压力低于煤气的最低赋存压力后，煤炭空隙中赋存的煤气就开始游离，开始逐渐向割理中转移，空隙中的水与气交织交融，按照达西定律进行流动与渗透，而天然气不论是从赋存态到游离态，还是游离态的运动，均遵照达西定律。
2.煤气层试井分析方法
2.1分析方法总论
当今已有大量成熟的煤层气试井分析方法供我们使用，注入压降是当前应用最广泛的方法。这个方法需要在煤层中添加适量的水，接着关闭试井，人为的加大煤层的压力，以保证试井过程中的单向流通性。如果严格按照这个方法的标准去试井，可以得到准确的数据。正是由于注入降压方法的准确性和操作简便性，此方法得到了广泛的应用。除这个方法外，另一个比较普遍的方法是水罐测试法，但是这个方法只有在煤层压力较低的环境中才能体现出其方法的优越性，比如：在压力较小时，水罐测试法具有资源需求量低，数据真实性高，施工危险性小等优点，但是如果该煤矿压力较高，这种方法便会有很大的局限性。因此水罐法不像注入降壓法那样应用广泛。除此之外，还有一些使用较少的方法，比如三孔双渗法，这种方法模型的具体要求比较苛刻，需要煤层符合三孔双渗的结构特征、为矩形状的油藏、均质的储层、真实的自由气体、不能渗入基质的流动水等条件，因此其适用范围也不是非常广泛。所以2.2将主要介绍注入降压方法。接下来简单介绍一下试井的设计与装置的选用，一般来说试井前都需要对井矿资料进行大范围的调查，来确定合理的试井时间，选择适当的压力大小，选择最优的测试方案。试井装置根据其所处位置，一般分为地面设备与井下设备，地面设备一般含有绞车和注水泵。井下设备包括井下测试装置与井下常用工具。
2.2注入降压分析方法
注入降压分析方法也并非只有2.1中的优点，它也有一定的局限性，其不足主要是无法对低渗透率煤井进行测试。注入降压法的注入排量少，因而使用这个方法的时候，要注意以下两点：第一点是注入流体的选择，选择错误的流体可能会导致流体与井下物质发生反应，或者流体分子量较大堵塞了煤层的空隙。在施工时，可以选择煤矿本身储备的水资源，将其注回到井下。第二点是防止注入压力过大造成煤层开裂的情况发生，这种原因造成的裂缝通常被认为是自然或井筒自身所形成的，从而导致最终的数据不符合实情。因此我们在决定采用注入降压方法前，一定要提前设计好我们的试井方案，并选择准确的仪器。注入降压试井的实施过程中最重要的数据是注入量以及注入量将形成的压力值，一般情况下，在试井之前我们不知道煤层开裂的临界压力值，所以我们会选用距离所试井最近距离的煤矿井来测试，或者依据可靠的数学公式来推算最小压力值。注入的用时也是影响试井质量的重要因素，如果时间太短数据出错的可能性就越大，并且不一定可以得到充足的数据。因此，注入时间应尽可能的延长，得到的数据可以采用半对数方法进行分析。按照经验，由半对数分析方法得到的试井的注入时间为井储整个过程所需用时的三倍以上。在注入降压试井的过程中，还需要注意，无论使用什么液态物质作为钻井液，在钻井后都要在最短的时间内试井，来降低试井对煤储层的破坏，不然试井所获得的数据就无法准确的反应煤储层的状况。因此在施工的过程中，我们普遍在开采了所有的煤心后就立刻开始试井，并选用可以得到最准确数据的井下关井工具进行测试。
3.结语：煤气层的开发越来越普遍，煤气在能源结构中所占的比重也越来越来大，因此如何更准确的对煤层气进行分析也显得越来越重要，煤层气试井无疑是当前最可行的方法，因此在近些年，煤层气试井方法得到了重点开发，但是由此暴露出的问题却也越来越多，最主要的问题就是引进的方法不符合我国国情，我国的试井方法基本都是从发达国家学习来的，但是由于不同的地质构造，其方法只有经过改造才可以适应我国的国情。所以，不断探索研究符合我国国情的试井方法，并用先进的数学物理知识进行完善已经成为了当前最重要的任务。
参考文献：
[1]王华.煤层气试井分析方法研究[D].西安：西安石油大学，2012.
[2]景兴鹏.基于注入压降法的煤层气指标试井试验[J].煤炭科学技术，2008，36（10）：38 -41.
作者简介：
翟金合，男，汉族，1982年04月28日，本科，计算机科学与技术，哈尔滨师范大学，助工地质实验测试，煤层气。