油气井测试

FnishedbyTANGWeialone1/132015.06.27《油气井测试》复习ChengduUniversityofTechnologypetroleumengineeringspecialty1、试井的作用与分类。试井：以油气渗流力学为理论基础，以压力、温度、和产量测试为手段，研究油气藏地质和油气井工程参数的一种方法。作用：（1）判断油气藏的类型：（2）了解测试井的完善程度;（3）计算单井控制储量；（4）计算油气层及测试井的测试参数；（5）判断测试井的边界情况和井间连通情况；（6）了解井底裂缝的发育情况。分类：（1）产能试井：回压试井、等时试井、修正等时试井、一点法试井。（2）不稳定试井：单井试井（压力降落试井、压力恢复试井、探边试井）、多井试井（干扰试井、脉冲试井）。2、产能的定义及油井产能常用的方法。定义：（过去）在井底的流动压力等1大气压时油气井能够达到的产量。（目前还有）采油指数：单位压差的产油量采气指数：单位压差的产气量确定油井产能的常用方法：经验计算法测井资料计算法测试资料计算法神经网络预测法3、产能试井定义及测试方法。产能试井：改变若干次油井、气井或水井的工作制度，测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相对应的井底压力，从而确定测试井（或测试层）的产能方程（DeliverabilityEquation）和无阻流量（OpenFlowPotential或AbsoluteOpenFlowPotential）测试方法：（一）确定工作制度a)工作制度的测点数及其分布每一工作制度以4~5个测点较为合适，但不得少于3个，并力求均匀分布。b)昀小工作制度的确定原则在生产条件允许情况下，使该工作制度的稳定流压尽可能接近地层压力。c)昀大工作制度的确定原则在生产条件允许情况下，使该工作制度的稳定油压接近自喷昀小油压。d)其它工作制度的分布在昀大、昀小工作制度之间均匀内插2~3个工作制度（二）一般测试程序a)测地层压力试井前，必须先测得稳定的地层压力。FnishedbyTANGWeialone2/132015.06.27b)工作制度程序一般由小到大依次改变井的工作制度，并测量其相应的稳定产量、流压和其它有关数据。c)关井测压昀后一个工作制度测试结束后，关井测地层压力或压力恢复。4、产能试井曲线1)产能指示曲线：生产压差与产量的关系曲线称为指示曲线。2)流入动态曲线：流压与产量的关系曲线一般称流入动态曲线。3)系统试井曲线：产量、流压、含水率、含沙量、生产油气比等与工作制度的各个关系曲线总称系统试井曲线。5、产能指示曲线的类型、各类指示曲线的特征和成因。油井指示曲线形态可分为四种基本类型：Ⅰ——直线型Ⅱ——曲线型Ⅲ——混合型Ⅳ——异常型直线型：特征：过原点的直线。成因：单相达西渗流，一般在较小压差条件下形成。对应方程：=×∆曲线型：特征：过原点的曲线，且凹向压差轴。成因：单相非达西流或油气两相渗流，一般在较大生产压差或流压小于饱和压力时形成。对应方程：指数式：=(−)二项式：∆=+混合型：特征：开始为过原点的直线，然后变成凹向压差轴的曲线。成因：直线部分为单相达西渗流；曲线部分的可能原因：1）随着生产压差的增大，油藏中出现了单相非达西流，增加了额外的惯性阻力；2）随着生产压差增大，流压低于饱和压力，井壁附近地层出现了油气两相渗流，油相渗透率降低，粘滞阻力增大。对应方程：直线型和曲线型的结合。异常型：特征：过原点凹向产量轴的曲线。成因：（1）相应工作制度下的生产未达稳定，测得的数据不反映测试所要求的条件；（2）新井井壁污染，随着生产压差增大，污染将逐渐排除；（3）多层合采情况下，随着生产压差增大，新层投入工作。6、Vogel方程：FnishedbyTANGWeialone3/132015.06.27=1−0.2−0.87、气井试井引入等时试井和修正等时试井的原因以及等时试井的测试方法。原因：若气层的渗透性较差，回压试井需要很长的时间，并要浪费相当多天然气。此时可使用等时试井。改进的等时试井是对等时试井作进一步的简化而得到的。等时试井测试方法：用若干个（至少３个，一般为４个）不同的产量生产相同的时间；在以每一产量生产后均关井一段时间，使压力恢复到（或非常接近）气层静压；昀后再以某一定产量生产一段较长的时间，直至井底流压达到稳定。这样就大大缩短了测试时间。确定指数式产能方程及解释步骤：1）绘制lg(p−p)与lgq（j=1，2，3，4；P是第j次生产期末的井底流压）的关系曲线，称为不稳定产能曲线，图中AB所示。2）过点C（q5，p−p）作不稳定产能曲线AB的平行线CD，这就是稳定产能曲线。3）用与回压试井解释相同的方法，由稳定产能曲线确定产能方程、无阻流量和预测产量。确定二项式产能方程及解释步骤1）在直角坐标系中，作点（qj，(p−p)/j）的回归直线，即二项式不稳定产能曲线，其斜率就是二项式产能方程的系数B。2）画稳定产能曲线。过点C（q５，（p−p）/q5）作不稳定产能曲线的平行线，便得到稳定产能曲线，图中AC所示，其纵截距就是产能方程的系数A。3）由稳定点（q5，p）计算二项式产能方程的另一个系数A：A=4）写出产能方程：−=+FnishedbyTANGWeialone4/132015.06.278、一点法试井及其理论推导（以二项式为例）。对于新钻气井或未接管线的气井，为了减少气井测试时放空的损失，采用一种更节约测试时间的方法，可进行“一点法试井”一点法试井只要求测取一个稳定产量q，和在该产量生产时的稳定井底流压Pwf，以及当时气层的静压pR。推导：对气井−=+−0.98=+两式相除得：=+(1−)=α==1−α=昀后得：=α2(1−)−1+1+4(1−)9、气井产能方程形式及用途。方程形式：指数式：=(−)二项式：−=+用途：（1）计算无阻流量（2）预测产量（3）估算气层渗透率10、油气井压力降落阶段划分。1）弹性驱动第一相（不稳定流早期）压降漏斗前缘到达地层边界以前称为弹性驱动第一相。2）弹性驱动第二相压降漏斗前缘到达地层边界以后称为弹性驱动第二相。可分为:（a）弹性驱动第二相初期，或不稳定渗流晚期。（b）弹性驱动第二相晚期，或视稳定期，又称拟稳定期（封闭边界）。（c）弹性驱动第二相晚期，或稳定期（定压边界）。11、渗流微分方程1．初始条件t=0，tD=0，P=Pi，2．内边界条件tpkcrprrp∂∂=∂∂+∂∂μφ122tpkczpypxp∂∂=∂∂+∂∂+∂∂μφ222220=−=−=DiiDiDqPPqPPPkhBQrprrwrπμ2=∂∂=11−=∂∂=DrDDDrPrFnishedbyTANGWeialone5/132015.06.273．外边界条件无限大地层：r→∞，rD→∞，P=PiPD=0（t0）封闭地层：12、无因次形式的渗流微分方程定义PD、tD、rD为μ－粘度、C－压缩系数、p－原始地层压力、r－井半径、Q－井的地面产量、h－油层有效厚度、Φ－孔隙度。13、幂积分函数（E(−x)=ε）的性质1）当x≥10时，Ei(－x)趋于0；2）当x0.01时，Ei(－x)=ln1.78x。14、考虑油井完善时的压力降落公式15、常规试井分析附加压力降△PE、表皮系数S、折算半径三者关系16、形状系数C形状系数C是由德兹等人用视稳定状态资料研究得到的不同排驱孔隙体积形状下对应的一个无因次参数。通过不稳定试井资料算出的排驱孔隙体积以及形状系数C可反过来确定排驱孔隙体积的形状。以便在构造图上近似地确定排驱面积的范围及井所处位置。对于裂缝性油气藏的裂缝系统，岩性油藏、礁块油藏的勘探及探井布置有一定实际意义。由视稳定流动期的压降公式：可确定C17、探边测试与压降测试的主要区别及Y函数的定义1)研究的是压降速度的变化规律(~)2)压降测试研究的是压力随时间的变化（Pw～t）3)研究的是排驱面积内的边界，故压降漏斗向外扩张的过程符合不稳定早期的压降规律。2wDcrkttμφ=wDrrr=)(2ppqBkhPiD−=μπDDDDDDDtprPrrp∂∂=∂∂+∂∂1220=∂∂errp0=∂∂eDrDDrpQBdtPPdYwi)(−=khDπμ2=]2)4([42SetrEkhQBPPwiiw−∂−+=πμ]2)25.2[ln(42SCrktkhQBPPwiw+−=φμπμ]87.0351.0)[lg(183.02SCrktkhQBPPwiw++−=φμμSkhBQPE⋅=Δπμ2swcerr−⋅=wsssrrkkkSln−=)244(ln42StrCAkhQBPPDAwAWi++⋅=−πγπμFnishedbyTANGWeialone6/132015.06.27“Y”函数的定义18、Horner思想及恢复公式的建立一口油井生产T时间后关井测压力恢复，井底压力随时间的变化，可以处理为在该井位置上有一口生产井与一口等产量注水井共同作用的结果。从渗流力学的观点来看，从T时刻起，该井仍然在生产。但是同时从T时刻起，又有一口虚拟的注水井以相同的稳定注入量（－Q）注入地层，这样从产量看两井共同作用的结果达到了产量为零的要求，根据压力叠加原理，油井关井的压力恢复应是一口生产井与一口注水井共同作用的结果。生产井以定产量Q生产（Tp+t）时间的压力降应为：注水井从Tp时刻开始投注t时间的井底的压降应为：P(∆t)=Pi+0.183QμB2.25∆油井关井后地层实际的压力恢复应为：Horner公式表达式：Horner时间：lg19、MDH法（lgt法）的提出其公式推导当T≫时，T≈T，用P(Tp)代替Pi，lgt代替lg。一口处于一定井网系统生产时间较长的油井，因使用霍诺法进行恢复资料整理时，因老井生产时间长，生产过程复杂，计算不方便，可以用lgt法整理资料。公式推导：油井刚关井时的井底流压油井关井t时刻的压力恢复关井t时刻井底总共恢复的压力tDYlg2/lglg−=tTtkhBQPtPpiw++=lg183.0)(μ2)(25.2lg183.0)(wpipwrttekhBQPttPΔ+∂−=Δ+μ2)(25.2lg183.0)(wppwirttekhBQttPPPΔ+∂=Δ+−=Δμ生225.2lg183.0)(wwirtekhBQtPPPΔ∂−=−=Δμ注注注生总PPtPPPwiΔ+Δ=−=Δ)(225.2lg183.0)(wpipWreTkhBQPTP∂−=μtTtkhBQPtPpiW++=lg183.0)(μ225.2lg183.0lg183.0)()(wpppwwreTkhBQtTtkhBQTPtP∂+=−μμ＋）（225.2lg183.0wppreTtTtkhBQ∂⋅+=μ225.2lg183.0)()(wpwwrtkhBQTPtP∂=−μFnishedbyTANGWeialone7/132015.06.27当T≫时，T≈T，上式则可化简为：20、Horner法与lgt法压力恢复分析的比较1)两种方法所得的半对数直线斜率均为i，但是必须在T时，二者求得i才相等。2)霍诺法外推可求地层压力，前提只能是无穷大地层（即探井或构造上井数较少，井距较大），对于开发井则不行。3)霍纳法是一种用途较广的方法（无论探井还是开发井均能使用），而MDH法则只能用于Tp很长的井。4)霍诺曲线中Tp的大小反映了所有参数代表的范围，Tp大，曲线离lg1位置远，Tp小则越靠近lg1。5)因恢复曲线所求参数反映了地层压力波及的范围内的平均值，与稳定试井与岩芯分析不同更具代表性。21、镜象反映原理和压力叠加原理推导封闭断层边上一口井的渗流问题思路：利用二汇的水动力场关于y轴对称及y轴的特殊性质，可把位于断层边上一口井的渗流问题处理成以断层为镜面，在断层的另一侧油井的对称位置上，虚拟一口假想的生产井，通过镜像映照原理，把反映前的水动力场看成是反映后（虚拟井与真实井）水动力场的一半，这样断层的作用可以由虚拟井的作用取代，原来有限大的问题则转化成无穷大问题求解。一口井的压力生产时的压力降公式:断层边上一口井的压力恢复，按照霍诺思想应为四口井共