油藏工程ppt课件--第三章-4-试井分析的基本理论知识

中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院第三章油藏动态监测原理与方法中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院u 常用油藏动态监测方法有哪些？常用油藏动态监测方法有哪些？u 什么是油藏动态监测？什么是油藏动态监测？油藏资料油藏资料静态资料静态资料动态资料动态资料岩石流体物性资料岩石流体物性资料地质资料地质资料生产资料生产资料监测资料监测资料 常用油藏动态监测方法有哪些？什么是油藏动态监测？油藏资料中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院 油藏动态监测方法：应用动态资料油藏动态监测方法：应用动态资料(生产资料、生产资料、压力测试资料、示踪剂浓度产出曲线压力测试资料、示踪剂浓度产出曲线)分析、评价分析、评价油藏的动态和地层参数。油藏的动态和地层参数。试井分析方法试井分析方法 示踪剂分析方法示踪剂分析方法 生产测井分析方法生产测井分析方法 井间地震（四维地震）井间地震（四维地震）电位法电位法 油藏动态监测方法：应用动态资料(生产资料、压中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识 试井分析是油气田开发过程中常用的动态监测方法之一，用于试井分析是油气田开发过程中常用的动态监测方法之一，用于评价油气藏的动态特征和地层参数。评价油气藏的动态特征和地层参数。试井（试井（Well Testing）：）：油气水井测试及分析的简称。油气水井测试及分析的简称。测试：测试：将压力计下到油层或气层或注水层部位，开井或关井记录井将压力计下到油层或气层或注水层部位，开井或关井记录井 底压力随时间的变化。底压力随时间的变化。分析（分析（试井解释试井解释Well Testing Interpretation）：）：应用渗流力学理应用渗流力学理论，分析测试数据，反求油气层和井的动态参数。论，分析测试数据，反求油气层和井的动态参数。涉及领域：油层物理、渗流力学、计算机科学、测试工艺和仪器等。涉及领域：油层物理、渗流力学、计算机科学、测试工艺和仪器等。试井分析的基本理论知识 试井分析是油气田开发过程中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识投放及打捞压力计工具投放及打捞压力计工具试井分析的基本理论知识投放及打捞压力计工具油藏工程ppt课件-第三章-4-试井分析的基本理论知识 测试层测试层压力计压力计封隔器油管套管流量计测试阀井油、气、水 测试层测试层压力计封中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识1 试井的目的试井的目的 试井是认识油气藏、评价油气藏动态、完井质量以及措施效果的重要试井是认识油气藏、评价油气藏动态、完井质量以及措施效果的重要手段，试井测试所录取的资料是各种资料中唯一在油气藏流体流动状态下手段，试井测试所录取的资料是各种资料中唯一在油气藏流体流动状态下录取的资料，因而分析结果也最能代表油气藏的动态特征。录取的资料，因而分析结果也最能代表油气藏的动态特征。具体地说，它可以确定下列参数：具体地说，它可以确定下列参数：（1）确定原始地层压力或平均压力；）确定原始地层压力或平均压力；（2）确定地下流体在地层内的流动能力，即流动系数等；）确定地下流体在地层内的流动能力，即流动系数等；（3）对油井进行增产措施后，判断增产效果；）对油井进行增产措施后，判断增产效果；（4）了解油藏形状，目的是了解油藏能量范围；）了解油藏形状，目的是了解油藏能量范围；（5）估算油藏单井控制储量。）估算油藏单井控制储量。试井分析的基本理论知识1 试井的目的 试井是认识中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2 试井的分类试井的分类 按照测试目的，试井可分为两种按照测试目的，试井可分为两种：第一种主要是用来测定油气：第一种主要是用来测定油气井产能的试井，称为产能试井；第二种主要是用来了解储层特性的井产能的试井，称为产能试井；第二种主要是用来了解储层特性的试井，称为不稳定试井。试井，称为不稳定试井。试井分析的基本理论知识2 试井的分类 按照测试目的，试（二）按流体性质分类二）按流体性质分类（1 1）油井试井）油井试井（2 2）气井试井）气井试井（3 3）水井试井）水井试井（4 4）多相试井）多相试井（三）按地层类型分类三）按地层类型分类（1 1）均质油藏试井）均质油藏试井（2 2）双孔介质油藏试井）双孔介质油藏试井（3 3）双渗介质油藏试井）双渗介质油藏试井（4 4）复合油藏油藏试井）复合油藏油藏试井（1 1）垂直井）垂直井 （2 2）水平井）水平井 （3 3）压裂井）压裂井 （4 4）径向井、分支井）径向井、分支井（1 1）常规试井分析方法（半对数）常规试井分析方法（半对数）（2 2）现代试井分析方法（双对数）现代试井分析方法（双对数）（四）按井类别分类（四）按井类别分类（五）按试井资料处理方式分类（五）按试井资料处理方式分类（二）按流体性质分类（1）油井试井（三）按地层类型分类（1）常用油藏物理模型(地层类型地层类型)k均质模型双渗介质k1k2双孔介质k1k2复合介质k1k2常用油藏物理模型(地层类型)k均质模型双渗介质k1k2双孔介中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.1 产能试井产能试井系统试井系统试井 系统试井测试又称为稳定试井，也称多点测试方法。系统试井测试又称为稳定试井，也称多点测试方法。气井以多个产量生气井以多个产量生产时，测取相应的稳定井底流压。产时，测取相应的稳定井底流压。测试方法是：以一个较小的产量生产稳定测试方法是：以一个较小的产量生产稳定后，测取相应的稳定井底流压，然后再增大产量，再测取相应的井底流压，后，测取相应的稳定井底流压，然后再增大产量，再测取相应的井底流压，如此改变如此改变4-5个工作制度。个工作制度。试井分析的基本理论知识2.1 产能试井系统试井 系 油井稳定试井所得到的成果油井稳定试井所得到的成果n采油指数采油指数(PI)-单位生产压差所对应的产单位生产压差所对应的产量量n无阻流量无阻流量(AOF)-流压为流压为0.1MPa时的产量时的产量 n合理工作制度（合理产量）合理工作制度（合理产量）气井稳定试井所得到的成果气井稳定试井所得到的成果n 指数式指数式产能曲能曲线和和产能方程能方程n 二二项式式产能曲能曲线和和产能方程能方程n 无阻流量无阻流量(AOF)n 合理合理产量量n 流入流入动态关系曲关系曲线(IPR)气井稳定试井所得到的成果中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院 等时生产数据只要结合一个稳定的流动点就可以用来替代完全稳定的常规等时生产数据只要结合一个稳定的流动点就可以用来替代完全稳定的常规产能试井。产能试井。等时试井是由交替地关井和开井组成的等时试井是由交替地关井和开井组成的。关井要一直关到稳定的或。关井要一直关到稳定的或非常接近于稳定的压力。开井时以不同的产量生产相同的时间非常接近于稳定的压力。开井时以不同的产量生产相同的时间t t，并记录下井，并记录下井底流动压力底流动压力P Pwfwf。为达到稳定条件，其中一个生产测试要进行足够长的时间，。为达到稳定条件，其中一个生产测试要进行足够长的时间，一般称它为延长的生产时间。一般称它为延长的生产时间。试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.1 产能试井产能试井等时试井等时试井 等时生产数据只要结合一个稳定的流动点就可以用来替代完中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院 在致密或低渗油气藏中，要在第一个生产阶段之前获得完全稳定的油藏在致密或低渗油气藏中，要在第一个生产阶段之前获得完全稳定的油藏压力，或在测试期间要关井恢复到原始压力，总是不切实际的。因此，作为压力，或在测试期间要关井恢复到原始压力，总是不切实际的。因此，作为多数井的一种测试手段，真正的等时试井已证明是不现实的。多数井的一种测试手段，真正的等时试井已证明是不现实的。为此，为此，Katz等人提出了一种修正的等时试井，操作时关井时间等于生产等人提出了一种修正的等时试井，操作时关井时间等于生产时间，即时间，即开井生产的时间与关井恢复的时间是完全相等的开井生产的时间与关井恢复的时间是完全相等的。试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.1 产能试井产能试井修正等时试井修正等时试井 在致密或低渗油气藏中，要在第一个生产阶段之前获得完全中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院一点法测试是只测一个工作制度下的稳定压力。一点法测试是只测一个工作制度下的稳定压力。一点法测试对于探井缺少集一点法测试对于探井缺少集输流程和装置时，可以大大缩短输流程和装置时，可以大大缩短测试时间，减少气体的放空和节测试时间，减少气体的放空和节约大量的费用，减少资源的巨大约大量的费用，减少资源的巨大浪费。对于新区探井，是一种测浪费。对于新区探井，是一种测试效率比较高的方法。缺点是对试效率比较高的方法。缺点是对于资料的分析方法带有一定的经于资料的分析方法带有一定的经验性和统计性，其分析结果有一验性和统计性，其分析结果有一定的偏差。定的偏差。试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.1 产能试井产能试井一点法测试一点法测试一点法测试是只测一个工作制度下的稳定压力。一点法测试中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院方法方法测 试 程程 序序压差差计算算适用适用地地层初始初始静静压开井开井1 1关井关井1 1开井开井2 2关井关井2 2开井开井3 3关井关井3 3延延长测试系系统稳定定静静压较长时间稳定定/较长时间稳定定/较长时间稳定定/p pR R-p pwfiwfi无无边界影响的界影响的高渗透地高渗透地层等等时稳定定静静压短短时间不不稳定定测恢复恢复压力至力至稳定点定点短短时间不不稳定定测恢复恢复压力至力至稳定点定点短短时间不不稳定定测恢复恢复压力至力至稳定点定点长时间至至稳定定压力力p pRiRi-p pwfiwfip pRiRi 应基基本相同本相同无无边界影响的界影响的中等渗透地中等渗透地层修正修正等等时稳定定静静压短短时间不不稳定定与开井与开井间隔相隔相同不同不稳定点定点与与1 1开开井相同井相同与与1 1关关井相同井相同与与1 1开开井相同井相同与与1 1关关井相同井相同长时间至至稳定定压力力p pwsiwsi-p pwfiwfi低渗地低渗地层一点一点稳定定静静压稳定定流流压/p pR R-p pwfwf对产能方程中能方程中的系数的系数n n和和B B比比较了解的地了解的地层方法测 试 程 序压差适用初始开井1关井1中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井不稳定试井单井不稳定试井单井不稳定试井压力降落试井（压力降落试井（Drawdown Well TestDWT）以定产量生产，井底压力随时间不断下降，压力计记录压力随时以定产量生产，井底压力随时间不断下降，压力计记录压力随时间的变化。适用于新井或关井时间较长压力稳定的井。间的变化。适用于新井或关井时间较长压力稳定的井。很多的试井分析方法都是在压力降落试很多的试井分析方法都是在压力降落试井条件下推导而得到的。但实际油田开发过井条件下推导而得到的。但实际油田开发过程中很难满足压力降落测试的条件。主要原程中很难满足压力降落测试的条件。主要原因为：因为：产量很难维持恒定；产量很难维持恒定；开井生产前很难维持地层压力均匀分布。开井生产前很难维持地层压力均匀分布。试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井单井不稳定试井压中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井不稳定试井单井不稳定试井单井不稳定试井压力恢复试井（压力恢复试井（Buildup Well TestBWT）生产一段时间后，瞬时关井测井底压力随时间的变化。生产一段时间后，瞬时关井测井底压力随时间的变化。压力恢复测试的优点是容易实现常压力恢复测试的优点是容易实现常流量的条件（流量为流量的条件（流量为0），其缺点是：），其缺点是：很难实现关井前定产量生产；很难实现关井前定产量生产；关井测试时影响油田产量。关井测试时影响油田产量。试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井单井不稳定试井压中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院2.2 不稳定试井不稳定试井单井不稳定试井单井不稳定试井中途测试（中途测试（Drill-stem testingDST）试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识 在钻进中根据本地区勘探开发所需，停钻进在钻进中根据本地区勘探开发所需，停钻进行测试，测试后或恢复继续钻进，或在获得高产行测试，测试后或恢复继续钻进，或在获得高产油气流时完井投产，这种自上而下逐层测试的方油气流时完井投产，这种自上而下逐层测试的方法叫法叫中途测试中途测试。中途测试要求取全取准资料外还。中途测试要求取全取准资料外还要求时间尽量短，还要恢复钻进，在裸眼中需要要求时间尽量短，还要恢复钻进，在裸眼中需要封隔器。有支撑式，膨胀跨隔式中途测试工具之封隔器。有支撑式，膨胀跨隔式中途测试工具之分。分。2.2 不稳定试井单井不稳定试井中途测试（Drill-s中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井不稳定试井多井不稳定试井多井不稳定试井干扰试井（干扰试井（Interference Well Test）给激动井给激动井A一个变化信号，测试观察井一个变化信号，测试观察井B的压的压力变化。测试的目的是确定两井之间地层的连通性。力变化。测试的目的是确定两井之间地层的连通性。激动井可通过开井、关井、注入和停注等方式来施激动井可通过开井、关井、注入和停注等方式来施加信号。加信号。目前不仅有井间干扰试井，还有同井层间目前不仅有井间干扰试井，还有同井层间干扰试井。干扰试井。通过改变激动层流量，记录观测层的压力响应，通过改变激动层流量，记录观测层的压力响应，判断层间连通状况。如果连通，则进一步确定层判断层间连通状况。如果连通，则进一步确定层间垂向地层参数。间垂向地层参数。试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井多井不稳定试井干中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井不稳定试井多井不稳定试井多井不稳定试井脉冲试井（脉冲试井（Pulse Well Test）A井产量以多脉冲的形式改变，记录井产量以多脉冲的形式改变，记录B井的井底压力随时间的变化。井的井底压力随时间的变化。激动井以一系列连续的开井生产和关井序列进行试井。每次流动的激动井以一系列连续的开井生产和关井序列进行试井。每次流动的流量和生产时间是一样，所有的关井也有相同的时间，但并不一定要与流量和生产时间是一样，所有的关井也有相同的时间，但并不一定要与流动时间相同。与单脉冲干扰信号相比，三或四个脉冲更容易确定出噪流动时间相同。与单脉冲干扰信号相比，三或四个脉冲更容易确定出噪声压力环境下观察井的压力响应信号。声压力环境下观察井的压力响应信号。Johnson and co-workers(1966)devised a well testing procedure,called pulse testing,to generate rock properties data between wells.In this procedure,a series of producing rate changes or pluses is made at one well with the response being measured at adjacent wells.试井分析的基本理论知识2.2 不稳定试井多井不稳定试井脉中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院油藏工程ppt课件-第三章-4-试井分析的基本理论知识中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念n 无量纲量无量纲量n 表皮效应与表皮系数表皮效应与表皮系数n 井筒储集效应与井筒储集系数井筒储集效应与井筒储集系数n 试井模型试井模型n 压力导数压力导数n 流动状态流动状态试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念 无量纲量中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.1 无量纲量无量纲量 一般来说，某一物理量被度量的数值大小与测量单位的选择有关系，一般来说，某一物理量被度量的数值大小与测量单位的选择有关系，我们称此物理量为有量纲量。比如，体积具有长度三次方的量纲我们称此物理量为有量纲量。比如，体积具有长度三次方的量纲L3，产，产量的量纲为量的量纲为L3T-1。但也有些物理量量纲为。但也有些物理量量纲为1，如含油饱和度、原油体积，如含油饱和度、原油体积系数、孔隙度、表皮系数等，这些物理量我们称之为无量纲量。系数、孔隙度、表皮系数等，这些物理量我们称之为无量纲量。要计算某一有量纲物理量往往需涉及到许多其他有量纲物理量，有时要计算某一有量纲物理量往往需涉及到许多其他有量纲物理量，有时很不方便。为了一定的目的，常常把某些有量纲的物理量无量纲化，即引很不方便。为了一定的目的，常常把某些有量纲的物理量无量纲化，即引进新的无量纲量。进新的无量纲量。一般来说，物理量的无量纲化就是这一物理量与别的一一般来说，物理量的无量纲化就是这一物理量与别的一些物理量的组合，并与这一物理量成正比。物理量的无量纲量常常用下标些物理量的组合，并与这一物理量成正比。物理量的无量纲量常常用下标D表示。表示。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.1 无量纲量 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.1 无量纲量无量纲量 无量纲化的方法不是唯一的无量纲化的方法不是唯一的。人们往往根据不同的需要，用不同的。人们往往根据不同的需要，用不同的方法定义同一个无量纲量。例如在试井解释中，在不同的场合使用不同方法定义同一个无量纲量。例如在试井解释中，在不同的场合使用不同的无量纲时间，除了用井的半径定义的之外，还有用供油半径、油藏面的无量纲时间，除了用井的半径定义的之外，还有用供油半径、油藏面积、裂缝半长定义的。积、裂缝半长定义的。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.1 无量纲量 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.2 表皮效应与表皮系数表皮效应与表皮系数 油井附近的地层渗透率在钻井、完井以及油井压力与地层压力失去油井附近的地层渗透率在钻井、完井以及油井压力与地层压力失去平衡的作业过程中将发生变化，井筒中大量流体和固体颗粒的流动也将平衡的作业过程中将发生变化，井筒中大量流体和固体颗粒的流动也将使油井附近的地层渗透率受到伤害，通过消除地层伤害或增加油井产能使油井附近的地层渗透率受到伤害，通过消除地层伤害或增加油井产能的洗井和增产处理，地层渗透率将再次发生变化。另一方面，油井生产的洗井和增产处理，地层渗透率将再次发生变化。另一方面，油井生产的射孔层段通常只是纯产油层厚度的一部分，而由射孔和射孔层段的汇的射孔层段通常只是纯产油层厚度的一部分，而由射孔和射孔层段的汇聚流动也常常会引起附加压力。由于以上几方面的原因，聚流动也常常会引起附加压力。由于以上几方面的原因，当原油从油层当原油从油层流入井筒时，会在井筒附近产生一个压力降，集中在井筒周围形成一个流入井筒时，会在井筒附近产生一个压力降，集中在井筒周围形成一个很薄很薄的环状很薄很薄的环状“表皮区表皮区”，我们把这个现象称为表皮效应，我们把这个现象称为表皮效应（skin effect）。）。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.2 表皮效应与中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.2 表皮效应与表皮系数表皮效应与表皮系数Figure.Near wellbore skin effect表皮效应引起的压力分布示意图表皮效应引起的压力分布示意图试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.2 表皮效应与中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.2 表皮效应与表皮系数表皮效应与表皮系数将附加压力损失称为表皮压力降，表皮系数将附加压力损失称为表皮压力降，表皮系数S定义为正比于这个压力降，即：定义为正比于这个压力降，即：Skin factor试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.2 表皮效应与中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.2 表皮效应与表皮系数表皮效应与表皮系数 一般情况下，正表皮系数表示有流阻或地层伤害存在；负表皮系数一般情况下，正表皮系数表示有流阻或地层伤害存在；负表皮系数表示降低了流阻或进行了增产措施。表示降低了流阻或进行了增产措施。分类级别分类级别S S值数值量级值数值量级严重堵塞（特高）严重堵塞（特高）20堵塞（高）堵塞（高）520较完善（中）较完善（中）15完善（低）完善（低）(-1)1酸化（较低）酸化（较低）(-3)(-1)压裂（很低）压裂（很低）10深气井，井口关井深气井，井口关井高高110高含气井或油、套管液面同高含气井或油、套管液面同时恢复井恢复井较高高0.11含气柱井，井口关井或油管液面恢复井含气柱井，井口关井或油管液面恢复井中等中等0.050.1油管井口关井，中低气油比油管井口关井，中低气油比较低低0.010.05油管井口关井，井中油管井口关井，井中为纯油、水或采用井下关井工具关油、水或采用井下关井工具关井，但口袋井，但口袋较长低低0.0010.01采用井下工具关井采用井下工具关井很低很低0.001井下关井，口袋特短井下关井，口袋特短 在实际井筒中，由于油、气、水的分离和溶解过程存在比较复杂的关系，因在实际井筒中，由于油、气、水的分离和溶解过程存在比较复杂的关系，因此准确确定井筒储集系数是十分困难的。此准确确定井筒储集系数是十分困难的。井筒储集系数井筒储集系数C值分类表值分类表*油层底界到人工井底之间称为口袋油层底界到人工井底之间称为口袋试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.3 井筒储集效中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.4 试井模型试井模型 试井模型就是通过对实际地层和井筒作合试井模型就是通过对实际地层和井筒作合理的假设，以描述地层和井筒中流体流动状况理的假设，以描述地层和井筒中流体流动状况而建立起来的渗流模型。试井模型由内边界条而建立起来的渗流模型。试井模型由内边界条件（井筒条件）、油藏特性和外边界条件三部件（井筒条件）、油藏特性和外边界条件三部分组成。分组成。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.4 试井模型 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院油藏工程ppt课件-第三章-4-试井分析的基本理论知识中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院油藏工程ppt课件-第三章-4-试井分析的基本理论知识中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院油藏工程ppt课件-第三章-4-试井分析的基本理论知识中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.5 压力导数压力导数 1982年布德（年布德（Bourdet）引入使用压力导数曲线来识别和分析试井）引入使用压力导数曲线来识别和分析试井测试资料，压力导数的取法有很多种，最常用的表示方法为：测试资料，压力导数的取法有很多种，最常用的表示方法为：试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.5 压力导数 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态 通常，油、气、水井压降或压力恢复试井的过程，将经历通常，油、气、水井压降或压力恢复试井的过程，将经历井井筒储集、径向流动和拟稳定流动或稳定流动等流动阶段筒储集、径向流动和拟稳定流动或稳定流动等流动阶段，从径向，从径向流动结束到拟稳定流动（或稳定流动）开始，还有一个过渡阶段。流动结束到拟稳定流动（或稳定流动）开始，还有一个过渡阶段。在一些特殊情况下，还会出现球形流动、半球形流动、线形流动、在一些特殊情况下，还会出现球形流动、半球形流动、线形流动、双线形流动等状态。把压降或压力恢复试井资料的压差及其导数双线形流动等状态。把压降或压力恢复试井资料的压差及其导数数据画在双对数坐标系中，可得到一条曲线，称为数据画在双对数坐标系中，可得到一条曲线，称为“双对数曲线双对数曲线”，不同的流动状态在双对数曲线中有不同特征的反映。，不同的流动状态在双对数曲线中有不同特征的反映。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态线性流（线性流（Linear Flow）Linear flow occurs when flow paths are parallel and the fluid flows in a single direction.In addition,the cross sectional area to flow must be constant.A common application of linear flow equations is the fluid flow into vertical hydraulic fractures.Ideal linear flow into vertical fractureLinear flow试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态径向流（径向流（Radial Flow）平面径向流示意图平面径向流示意图 设油层是均质、等厚的，且油井打开了整个油层，则在开井后，油井设油层是均质、等厚的，且油井打开了整个油层，则在开井后，油井中的原油沿水平面从四周以径向方向流向油井，即流线是从四面八方向井中的原油沿水平面从四周以径向方向流向油井，即流线是从四面八方向井筒汇集的直线。平面径向流常简称为径向流。筒汇集的直线。平面径向流常简称为径向流。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态稳定流（稳定流（Steady-state Flow）一口油井以稳定产量生产，如果在晚期段，整个油藏的压力分布保一口油井以稳定产量生产，如果在晚期段，整个油藏的压力分布保持恒定（即不随时间变化），也就是说，在油藏中的每一点，压力均保持恒定（即不随时间变化），也就是说，在油藏中的每一点，压力均保持为常数，这种流动状态为稳定流动状态。持为常数，这种流动状态为稳定流动状态。稳定流动压力分布示意图稳定流动压力分布示意图试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态稳定流（稳定流（Steady-state Flow）The applications of steady-state flow to describe the flow behavior of several types of fluid in different reservoir geometries are presented below.linear flow of incompressible fluids linear flow of slightly compressible fluids linear flow of compressible fluids radial flow of incompressible fluids radial flow of slightly compressible fluids radial flow of compressible fluids multiphase flowFigure.Pressurevolume relationship试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态油藏工程ppt课件-第三章-4-试井分析的基本理论知识中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态拟稳定流（拟稳定流（Pseudosteady-state Flow or Semisteady-state Flow）如果在以稳定产量生产过程中如果在以稳定产量生产过程中的晚期段，油藏中每一点的压力随的晚期段，油藏中每一点的压力随时间的变化率都相同，即各点的压时间的变化率都相同，即各点的压力以相同的速度下降，这种流动就力以相同的速度下降，这种流动就称为拟稳定流动。称为拟稳定流动。During this semisteady-state flow,the change in pressure with time becomes the same throughout the drainage area.试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态不稳定流（不稳定流（Unsteady-state Flow or Transient flow）The unsteady-state flow is defined as that time period during which the boundary has no effect on the pressure behavior in the reservoir and the reservoir will behave as its infinite in size.The unsteady-state flow(frequently called transient flow)is defined as the fluid flowing condition at which the rate of change of pressure with respect to time at any position in the reservoir is not zero or constant.This definition suggests that the pressure derivative with respect to time is essentially a function of both position i and time t.试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念半球形流动流线方向示意图半球形流动流线方向示意图Hemispherical flow in a partially penetrating well3.6 流动状态流动状态半球形流（半球形流（Hemispherical flow）A well that only partially penetrates the pay zone,could result in hemispherical flow.The condition could arise where coning of bottom water is important.有时由于某些原因（如底水油藏中有时由于某些原因（如底水油藏中的井为了防止或减缓底水锥进），只打的井为了防止或减缓底水锥进），只打开厚油层顶部，此时油层中流体，类似开厚油层顶部，此时油层中流体，类似于从半球体的四面方向流向油层顶部的于从半球体的四面方向流向油层顶部的打开部分，这种流动称为半球形流动。打开部分，这种流动称为半球形流动。试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念半球形流动流线方向中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念试井分析基本概念3.6 流动状态流动状态球形流（球形流（Spherical flow）球形流动流线方向示意图球形流动流线方向示意图Spherical flow due to limited entry 有时只在厚油层的某一部位打穿一个或有时只在厚油层的某一部位打穿一个或若干个孔眼，此时油层中流体从孔眼的上下、若干个孔眼，此时油层中流体从孔眼的上下、左右、前后四面八方流入孔眼，这种流动称左右、前后四面八方流入孔眼，这种流动称为球形流动。不论球形流动或半球形流动，为球形流动。不论球形流动或半球形流动，从某一局部看，具有相同的流态，具有类似从某一局部看，具有相同的流态，具有类似的压力变化规律。的压力变化规律。A well with a limited perforated interval could result in spherical flow in the vicinity of the perforations.试井分析的基本理论知识3 试井分析基本概念3.6 流动状态中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程试井分析基本方程达西方程达西方程 达西方程是达西在实验基础上总结出来的经验方程，应用于渗流理达西方程是达西在实验基础上总结出来的经验方程，应用于渗流理论，表示流体流动过程中压力梯度与流体流速之间的关系。当流体在多论，表示流体流动过程中压力梯度与流体流速之间的关系。当流体在多孔介质中流动时，流体流速与压力梯度成正比，与流体粘度成反比。孔介质中流动时，流体流速与压力梯度成正比，与流体粘度成反比。以势函数表示以势函数表示流体在均质系流体在均质系统中作平面径统中作平面径向流动时：向流动时：试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程达西方程 达中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程试井分析基本方程连续性方程（连续性方程（Continuity Equation）径向坐标系下连续性方程：径向坐标系下连续性方程：一维坐标系下连续性方程：一维坐标系下连续性方程：三维坐标系下连续性方程：三维坐标系下连续性方程：试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程连续性方程（Con中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程试井分析基本方程运动方程（运动方程（Motion Equation）Darcys Law is essentially the basic motion equation,which states that the velocity is proportional to the pressure gradient.流体在均质系统中作平面径向流动，并且渗透率和流体粘度为常数，流体在均质系统中作平面径向流动，并且渗透率和流体粘度为常数，得到：得到：单相微可单相微可压缩流体压缩流体运动方程运动方程单相气体单相气体运动方程运动方程试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程运动方程（Moti中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程试井分析基本方程扩散方程（扩散方程（Diffusivity Equation）It is one of the most important equations in petroleum engineering.The equation is particularly used in analysis well testing data where the time t is commonly recorded in hours.diffusivityconstant试井分析的基本理论知识4 试井分析基本方程扩散方程（Diff中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）能源学院能源学院基本假设基本假设:考虑单层、均质无限大油藏中有一口生产井的情况。考虑单层、均质无限大油藏中有一口生产井的情况。考虑单层、均质无限大油藏中有一口生产井的情况。考虑单层、均质无限大油藏中有一口生产井的情况。（1 1 1 1）油藏水平、均质、等厚、各向同性、横向无限大；）油藏水平、均质、等厚、各向同性、横向无限大；）油藏水平、均质、等厚、各向同性、横向无限大；）油藏水平、均质、等厚、各向同性、横向无限大；（2 2 2 2）油井开井前地层中各点的压力均匀分布，开井后油井以定）油井开井前地层中各点的压力均匀分布，开井后油井以定）油井开井前地层中各点的压力均匀分布，开井后油井以定）油井开井前地层中各点的压力均匀分布，开井后油井以定产量生产。产量生产。产量生产。产量生产。（3 3 3 3）地层流体和地层岩石微可压缩，压缩系数为常数；）地层流体和地层岩石微可压缩，压缩系数为常数；）地层流体和地层岩石微可压缩，压缩系数为常数；）地层流体和地层岩石微可压缩，压缩系数为常数；（3 3 3 3）地层流体流动符合达西渗流定律；）地层流体流动符合达西渗流定律；）地层流体流动符合达西渗流定律；）地层流体流动符合达西渗流定律；（4 4 4 4）考虑稳态表皮效应，即看成是井壁无限小薄层上的压降；）考虑稳态表皮效应，即看成是井壁无限小薄层上的压降；）考虑稳态表皮效应，即看成是井壁无限小薄层上的压降；）考虑稳态表皮效应，即看成是井壁无限小薄层上的压降；（5 5 5 5）忽略重力和毛管力的影响，并设地层中的压力梯度比较小。）忽略重力和毛管力的影响，并设地层中的压力梯度比较小。）忽略重力和毛管力的影响，并设地层中的压力梯度比较小。）忽略重力和毛管力的影响，并设地层中的压力梯度比较小。5 试井分析理论基础试井分析理论基础 试井分析的基本理论知识试井分析的基本理论知识基本假设:考虑单层、均质无限大油藏中有一口生产井的情况。5数学模型：数学模型：P=p(r,t)P=p(r,t)距井距井r r处在处在t t时刻的压力，时刻的压力，MPaMPa；PiPi原始地层压力，原始地层压力，MPaMPa；t t从开井起算的时间，从开井起算的时间，h h；K K地层的渗透率，地层的渗透率，m m2 2；h h油层厚度，油层厚度，m m；流体粘度，流体粘度，mP.smP.s；地层孔隙度，地层孔隙度，小数；小数；C Ct t综合压缩系数，综合压缩系数，C Ct t=C Cr r+C CL L ，MPaMPa-1-1 ；rw井半径，井半径，m；q q地面产量，地面产量，m m3 3/d/d；B B体积系数，体积系数，m m3 3/(/(标标m m3 3)；地层导压系数地层导压系数mm2 2.MPa/(mPa.s).MPa/(mPa.s)数学模型：P=p(r,t)距井r处在t时刻的压力，MPa；DarcyDarcy单位制单位制名称名称名称名称符号符号符号符号单位单位单位单位长度长度长度长度L Lcmcm面积面积面积面积A Acmcm2 2压力压力压力压力P Patmatm粘度粘度粘度粘度 cpcp时间时间时间时间t ts s流量流量流量流量q qcmcm3 3/s/s渗透率渗透率渗透率渗透率k kD D英制单位英制单位名称名称名称名称符号符号符号符号单位单位单位单位长度长度长度长度L Lft ft面积面积面积面积A Aft ft2 2压力压力压力压力P Ppsipsi粘度粘度粘度粘度 cpcp时间时间时间时间t th h流量流量流量流量q qstb/dstb/d渗透率渗透率渗透率渗透率k kD D陈元千矿场实用单位制陈元千矿场实用单位制名称名称名称名称符号符号符号符号单位单位单位单位长度长度长度长度L Lmm面积面积面积面积A Amm2 2压力压力压力压力P PMPaMPa粘度粘度粘度粘度 mPasmPas时间时间时间时间t th h流量流量流量流量q qmm3 3/d/d渗透率渗透率渗透率渗透率k kmm2 2油藏工程油藏工程SISI单位制单位制名称名称名称名称符号符号符号符号单位单位单位单位长度长度长度长度L Lmm面积面积面积面积A Amm2 2压力压力压力压力P PMPaMPa粘度粘度粘度粘度 mPasmPas时间时间时间时间t tksks流量流量流量流量q qmm3 3/ks/ks渗透率渗透率渗透率渗透率k kmm2 2Darcy单位制名称符号单位长度Lcm面积Acm2压力Pat57数学模型的通解为：数学模型的通解为：EiEi是幂积分函数：是幂积分函数：当当x0.01x0.01时，近似式为：时，近似式为：井底压力为：井底压力为：当井底存在污染时，井底压力为：当井底存在污染时，井底压力为：式中：式中：s-s-污染系数；或称为表皮系数污染系数；或称为表皮系数？（3-4）数学模型的通解为：Ei是幂积分函数：当x0.01时，近似式补充：补充：井底存在污染时，井底压力表达式井底存在污染时，井底压力表达式rsrwksh无污染：无污染：有污染：有污染：附加压力降：附加压力降：令：令：补充：井底存在污染时，井底压力表达式rsrwksh无污染：有有：有：达西单位制下均质无限大地层中心一口井定产量生产的达西单位制下均质无限大地层中心一口井定产量生产的压力降公式为：压力降公式为：所以有：所以有：即：即：进行单位制转换，可得到进行单位制转换，可得到（3-4）式式有：达西单位制下均质无限大地层中心一口井定产量生产的压力降公当当 时，时，有：有：因为：因为：所以有：所以有：(3-4)当 时，因为：所以有：(