试井技术及其应用

试井技术及其应用罗沛采油工程技术研究院一、试井技术简介1、试井概念2、常用试井方法二、试井成果及其的应用1、稳定试井2、不稳定试井三、油田开发后期试井技术所面临的困难及问题四、试井技术的最新发展一、试井技术简介1、试井的概念试井是通过油藏压力动态反应来研究油藏特性的一门学科。是油藏工程学的重要手段。试井是通过给油藏一系列“信号”，这个信号通常是改变井的工作制度而产生的。测试在给定信号作用下，油藏的压力动态反应。在同样的信号作用下，不同特性的油藏其压力反应不同。输入信号（产量变化）输出信号（压力变化）压力变化油藏特性油藏模型系统（油藏）不稳定试井试井干扰试井脉冲试井压力恢复试井压力降落试井变流量试井稳定试井(产能试井)回压试井等时试井修正等时试井一点法试井多井试井单井试井2、常用试井方法稳定试井与不稳定试井试井中的稳定和不稳定是就压力特征而言。所谓不稳定试井就是连续测试由于井的工作制度发生变化而引起的井底压力随时间的变化过程，通过这一压力变化过程的特征来研究井和储层的特性参数的试井方法；稳定试井是通过测试井在几个不同稳定工作制度下，井底压力与产量之间的关系来研究井的生产（注入）能力的试井方法。因此也叫产能试井。2、常用试井方法（1）、压力恢复试井•技术条件：井具有足够的稳产（注入）时间，地层达到稳定或拟稳定流动状态或具有足够大的泄流半径。•技术操作：保持井以恒流量生产，将压力计下入油层中部，瞬时关井，连续监测井底压力变化，根据探测半径设计测试时间。•提供信息：井底完善程度，流动效率，储层流动系数，地层系数，渗透率，地层压力，边界信息等。压力恢复试井示意图TptPwTp•技术条件：测试前井处于较长时间的关井，地层压力达到稳定。•基本操作：保证在井口不泄压的条件下，将压力计下入油层中部，瞬时开井，保证井以恒产量生产。连续监测井底压力变化，根据测试目的使其测试达到径向流动、稳定流动或拟稳定流动。•提供信息：井底完善程度，流动效率，储层流动系数，地层系数，渗透率，边界信息等，动态储量等。2、常用试井方法（2）、压力降落试井压力降落试井示意图tPwt=02、常用试井方法（3）、变流量试井变流量试井产生的情形有二：一是测试过程中人为的有目的的产生多级流量（包括稳定试井资料的不稳定压力段)；二是受井的产能等因素决定无法实现长时间恒流量生产（压力恢复测试前产量不稳定或压力降落测试过程中无法保证恒流量生产）。目前，现场常见的二流量试井（不关井压力恢复）属于多流量试井的特例，但与多流量试井有所不同。多流量试井解释要求测试每一个流量下的井底压力变化，而不关井压力恢复无法测得第一产量下的压力变化。这种方法的优点在于操作简便，产量损失小，但技术上具有一定的局限性。变流量试井示意图——压力恢复前产量不稳定ttqPw变流量试井示意图——二流量试井ttqPw2、常用试井方法（4）、探边试井探边试井就是探测有界油藏动态储量的试井方法，严格地讲，它是一种单独的试井方法。其实质是达到拟稳态流动的压降试井。但是后来现场上把所有以探测油藏边界为目的的试井统称为探边试井。使得探边试井的概念变的含糊，也有人提出了用压力恢复试井资料解释可采储量，但结果是不可靠的。因为探测有界油藏动态储量是利用油藏在拟稳态流动时期的表现特征，而压力恢复过程没有拟稳态流动。所谓探边试井与压降试井除了测试时间之外，没有任何不同。2、常用试井方法（5）、干扰试井技术条件：一口激动井一口或多口观察井。激动井用于产生干扰信号，需要有足够或尽可能大的产量（注水量）以产生足够强度的干扰信号；观测井在测试前有足够长的稳产或关井时间，使其井底压力处于稳定。基本操作：测试前将高精度压力计下入观察井井底，测的得一段时间的压力趋势线，然后按照试井设计改变激动井的工作制度，并同时记录观察井的压力变化。提供信息：由激动井井底压力解释可以得到压降或压力恢复相同的结果。由观察井井底压力解释可以得到井间连通性，井间弹性压缩率等信息。干扰试井示意图t-qPw-q2、常用试井方法（6）、脉冲试井脉冲试井是干扰试井的一种特殊形式，但技术要求比脉冲试井更加严格。其技术条件和技术操作与干扰试井相同。同干扰试井不同的是要求一次测试所获得的观察井数据至少要产生3个压力极值点，并且激动井的所有开井周期及关井周期必须相同。其优点是可以通过合理设计脉冲比，使得观察井井低压力反应达到最大。节省测试时间。脉冲试井示意图p2、常用试井方法（7）、回压试井适应条件：高产自喷采油油井和采气井。工作制度选择：最小产量：稳定流压尽可能接近地层压力；最大产量：保证稳定生产的前提下，使稳定油压接近自喷最小油压；在最大、最小工作制度之间，均匀内插2~3个工作制度。基本操作：连续以若干个不同的工作制度（一般由小到大，不少于三个）生产，每个工作制度均要求产量稳定，井底流压也要求达到稳定。记录每个产量qi及相应的井底稳定流压Pwfj，并测得气藏静止地层压力PR。回压试井示意图2、常用试井方法（8）、等时试井如果气层的渗透性较差，回压试井需要很长的时间，此时可使用等时试井。适应条件：高产气井。工作制度选择：与回压试井基本相同。技术操作：连续以若干个不同的工作制度（一般由小到大，不少于三个）生产，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；最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。等时试井示意图延时流量要求稳定等时2、常用试井方法（9）、修正等时试井修正（改进）等时试井是等时试井的简化形式。在等时试井中，每一次开井生产后的关井时间要求足够长，使压力恢复到气藏静压，因此各次关井时间一般来说是不相等的，如果不采用地面直读测试方式，则盲目性很大。修正等时试井与等时试井的操作相同，不同的是每个关井周期的时间相同（一般与生产时间相等，但也可以与生产时间不等，不要求压力恢复到静压）。修正等时试井示意图等时等时延时流量要求稳定2、常用试井方法（10）、一点法试井对于已经获得产能方程的井，经过一段时间的开采之后，其产能可能有所变化。为了进行检验，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和在以该产量生产时的稳定井底流压Pwf，以及目前的气层静压PR。一点法试井二、试井资料的应用（一）产能试井成果及其应用产能试井的目的是研究井的生产能力。通过产能试井获得的产能方程（曲线），可以预测不同压力下的产量、确定井的无阻流量，作为合理配产的依据，保证井的高产和稳产。△pqoIIIIIIIV（一）油井产能试井成果及其应用1、指示曲线I、直线型II、曲线型III、混合型IV、异常型直线型(I)——过原点的直线单相达西渗流，一般在较小生产压差条件下形成。直线型指示曲线并不永远存在，当工作制度不断增大时，单相达西流将逐渐转变为单相非达西流或油气两相流。此时直线便发生弯曲，形成混合型指示曲线。曲线型（II)——过原点凹向产量轴单相达西渗流或油气两相渗流，一般在较大生产压差或流压小于饱和压力时形成。混合型(III)——开始为直线型，然后凹向压差轴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；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。异常型(IV)——过原点凹向产量轴相应工作制度下的生产未达稳定；井壁污染，随着生产压差增大，部分污染被逐渐排除；多层合采条件下，随着生产压差增大，新层投入工作。（一）油井产能试井成果及其应用2、产能方程根据指示曲线类型确定产能方程：直线型采用线性产能方程；曲线型采用指数式或二项式方程；对于混合型指示曲线，直线部分按线性产能方程法确定，曲线部分按指数式或二项式产能方程确定。线性产能方程pwfqqmax)(wfRppJpJq指数式产能方程nwfRnppCpCq)(n----流态指数，1/2≤n≤1，当n=1时，C=J.n=1,达西流；n1,存在低速非达西渗流；n1,存在高速非达西渗流；tgα=nlg△plgqCα二项式产能方程2BqAqpBppBAAqwfR2)(42tgα=Bq△p/qAα不同流压下的产量qo如果指示曲线为直线型或曲线型，则合理工作制度应在系统试井曲线（产量、流压、油气比、含砂量、产水率等与工作制度关系组合曲线）图中确定。△p确定合理工作制度确定合理工作制度混合型指示曲线直线部分与曲线部分的切点，合理产量和合理生产压差系统试井曲线上合理工作制度（或合理油嘴）。在此工作制度下，如果系统试井曲线的其它参数不合理，则应重新选择合理的产量与压差，直至含砂量不超过标准，含水率无明显上升（在油气两相流动时，还应观察生产油气比的变化）由于气体的粘度、压缩系数、偏差因子等都是压力的函数，因此，其渗流方程是非线性的，为了使渗流方程线性化，引入了拟压力ψ。也可以近似采用压力平方进行分析。二）气井产能试井成果及其应用dpzpppp02)(1．回压试井二项式方程BqAqppwfR22q△P2/qBpBAAqRAOF2)101.0(4222指数式方程nwfRPPCq)(22)lg(lglg22wfRppnCq作lgq~lg(PR2-Pwf2)关系曲线nRAOFpCq)101.0(221．回压试井2、等时试井分析jwfjRqPP22二项式产能方程①在直角坐标系中，作~qj关系曲线②线性回归，求出直线斜率B222BqAqppwfR③由稳定点作不稳定产能曲线的平行线，求出该直线斜率截距A延时延时延时qBqPPAwfR222qB=tgα不稳定点q1q2q3q5q42wf2RqPPA稳定点B=tgα指数式产能方程①在双对数坐标系中，作)lg(22wfjRPP~lgqj关系曲线②线性回归，求出直线斜率n③由稳定点作不稳定产能曲线的平行线，求出该直线斜率截距lgCnwfRPPCq)(222、等时试井分析n=tgαlgC稳定点不稳定点q1q2q3q5q4n=tgα)lg(22wfRPPqlg3、修正等时试井绘制产能曲线时，以22wfjwsjPP代替等时试井情形的22wfjRPP，其中pwsj是第j次关井期末的井底关井压力，除此之外，产能方程的确定与等时试井完全相同q2wf2wsqPPB=tgαA稳定点不稳定点q1q2q3q5q4B=tgαn=tgαlgC稳定点不稳定点q1q2q3q5q4n=tgα)lg(22wfwsPPqlg4、一点法产能试井产能曲线的绘制：在原来的指数式产能曲线图上，画出一点法试井测得的数据点A(q,pR2-pwf2)，再过这一点作原产能曲线的平行线，这即是气井当前的产能曲线，由此可以估算当时的qAOF。也可以预测一定生产条件下的产量。序号二项式产能曲线指数式产能曲线分析1正常产能曲线高、中渗透性气井正常试井2气层压力测量偏低，井底有积液，或井底压力测量偏高常见产能曲线类型序号二项式产能曲线指数式产能曲线分析3气层压力测量偏高、或井底压力测量偏低4井底积液随测试产量增大而逐渐带出序号二项式产能曲线指数式产能曲线分析5测试产量由大到小进行、小产量时井底积液带不出地面6(1)测试中随产量增大地层水侵入井底，引起水锥、压差增大时气量增加甚微；(2)井底堵塞，井壁跨塌；(3)测点未稳定序号二项式产能曲线指数式产能曲线分析7水锥淹没产气有效层段，气相渗透率严重降低，压差增大时气量减小，水量增加，产能曲线倒转8随测试产量加大计量孔板前积液增多，气量逐渐比实际的变小序号二项式产能曲线指数式产能曲线分析9(1)随测试压差增大，井底解堵，渗透性能改善；(2)两层气干扰，回压小时低压的一层气产出10A-A线原来产能曲线(1)产能曲线左移(B-B线)，气井衰老，或地层水侵堵塞；(2)产能曲线右移(C-C线)，井底地带净化或酸化后增产序号二项式产能曲线指数式产能曲线分析11低渗透气井，测点不稳定，测点混乱（二）不稳定试井成果及其应用——不稳定试井解释不稳定试井解释经历了常规试井解释和现代试井解释两个阶段。常规试井解释是基于特征直线段特征（斜率和截距）的解释；现代试井解释是基于对测