压力测井及资料讲解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章,压力测井及资料分析,试井,DST测试,RFT（FMT）测井,MDT测试及套管井地层测试方法,油气水物性计算,第五章压力测井及资料分析试井,1,第五章压力测井及资料分析试井第五章压力测井及资料分析试井1,成因：,1.上覆岩层地静压力；,2.边水或底水的水柱压力。,油田投入开发前，整个油层处于均匀受压状态，这时油层内部各处的压力称为,原始地层压力,。油田投入开发后，变为,静止地层压力和流动压力,。,某一地层深度的水压为：,水压不满足(5-1)式的称为,压力异常,：,第一节 压力成因,成因：第一节 压力成因,2,成因：第一节 压力成因成因：第一节 压力成因2,1.测量原理,应变压力计原理图,应变压力计结构图,第二节 井下压力计与压力测量,一、应变式压力计,1.测量原理 应变压力计原理图 应变压力计结构图 第二节,3,1.测量原理 应变压力计原理图 应变压力计结构图 第二节,镍铬合金固体导线的电阻率为：,电阻率的相互变化是体积V变化的函数，即,所以由以上两式得到：,K金属丝的,应变灵敏系数,，,注：在弹性范围内(0.30.4%)，,K,值主要取决于泊松比和比例,系数,2.应变线圈的工作原理,镍铬合金固体导线的电阻率为：2.应变线圈的工作原理,4,镍铬合金固体导线的电阻率为：2.应变线圈的工作原理镍铬合金固,（1）温度影响,（2）滞后影响,滞后现象,：应变压力计的测量值与压力的施加方,式有关，测井时压力升高时测量值要比实际值低；,压力减小时测量值比实际值要高。,3.影响应变压力计测量结果的因素,（1）温度影响3.影响应变压力计测量结果的因素,5,（1）温度影响3.影响应变压力计测量结果的因素（1）温度影响,纵向压电效应,：,晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平面产生变形，原来互相重合的硅离子的正电荷中心分离开来，因此表现出晶体在垂直于X轴的表面上吸附电荷，这称为纵向压电效应；,石英晶体的晶轴,二、石英晶体压力计,1.石英晶体的压点效应,纵向压电效应：晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平面产生变形，原来,6,纵向压电效应：晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平面产生变形，原来,横向压电效应,：,当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴的表面上产生外部电荷，而沿Y轴方向上只产生形变，这称为横向压电效应,当石英晶片的长度和宽度远大于厚度（或直径远大于厚度）时，厚度切变的,振动频率方程,为：,石英晶体的晶轴,二、石英晶体压力计,1.石英晶体的压点效应,横向压电效应：当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴,7,横向压电效应：当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴,（1）频率与压应力 的关系,右图是频率与压应力的关系，横坐标表示压应力 ，纵坐标表示频率，,表示作用角。由图可知，当石英振子受围压时，,最大，所以图-6采用围压方式设计。,频率与压应力的关系,2.特性分析,（1）频率与压应力 的关系频率与压应力的关系 2.特性分析,8,（1）频率与压应力 的关系频率与压应力的关系 2.特性分析,（2）频率的温度特性,频率的温度特性方程 ：,或,见右图：AT切型的频率温度特性曲线 ：,（2）频率的温度特性频率的温度特性方程 ：或见右图：AT切型,9,（2）频率的温度特性频率的温度特性方程 ：或见右图：AT切型,任意温度T时的温度系数 ：,式中，,、 、 为参考温度为时的一、二、三级频率温度系数,（3）频率的温度系数,任意温度T时的温度系数 ：（3）频率的温度系数,10,任意温度T时的温度系数 ：（3）频率的温度系数任意温度T时的,造成频率不稳定的因素 :,振子表面加精度不够，表面抛光误差较大;,质量吸附效应的影响;,应力弛豫效应的影响;,温度变化的影响。,为了得到较高的、一致的精度，应该定期标定,石英晶体,压力计,标定分以下三个步骤：, 温度标定系数, 压力标定系数, 压力确定,（4）频率的稳定性,造成频率不稳定的因素 :（4）频率的稳定性,11,造成频率不稳定的因素 :（4）频率的稳定性 造成频,（1）仪器结构,(见右图）,（2）仪器标定,步骤：,1.采集连续的压力数据；,2.是有计算机处理这些数据,HP石英晶体压力计,石英压力计测井图,三、,HP,石英晶体压力计,（1）仪器结构(见右图）HP石英晶体压力计 石英压力计测井图,12,（1）仪器结构(见右图）HP石英晶体压力计 石英压力计测井图,试井分为,稳定试井,和,不稳定试井,：,稳定试井：,是改变油气井的工作制度并在各工作制度下测量相应井底压力与产量之间的关系的方法。,不稳定试井：,是改变油气井的产量，并测量由此引起的井底压力值随时间变化的关系的方法。,第三节 试井与压力资料的应用,试井分为稳定试井和不稳定试井：第三节 试井与压力资料的,13,试井分为稳定试井和不稳定试井：第三节 试井与压力资料的,（1）空间上的叠加形式,一、,试井的一些基本概念,1.达西定律,2.镜像法则,3.叠加原理,一、试井的一些基本概念1.达西定律2.镜像法则3.叠加原理,14,一、试井的一些基本概念1.达西定律2.镜像法则3.叠加原理一,（2）时间上的叠加形式,（3）空间和时间上的同时叠加形式,4.反叠加原理,5.卷积与反卷积原理,（1）卷积方法,（2） 反卷积方法,（2）时间上的叠加形式4.反叠加原理5.卷积与反卷积原理（1,15,（2）时间上的叠加形式4.反叠加原理5.卷积与反卷积原理（1,无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存,系数 、无因次距离,6.模拟反卷积原理,7.无因次变量,无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存6.模拟,16,无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存6.模拟,通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于,种种原因，譬如钻井泥浆的侵入、射开不完善或酸化压裂的,影响等，这个小环状区域的渗透率与油层不同。因此当原油,从油层流入井筒时，在这里产生一个附加压力降。这种现象,叫,表皮效应,(或趋肤效应)。把这个附加压降()无因次化，可,以得到无因次附加压降，用它来表征一口井表皮效应的性质,和严重程度，称之为,表皮系数,(或趋肤因子，污染系数等)，,用,S,表示:,8.表皮效应与表皮系数,通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于8.,17,通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于8.,9.井筒储集效应,表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :,9.流动阶段,9.井筒储集效应表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :9.,18,9.井筒储集效应表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :9.,单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等,厚、各向同性的均质弹性孔隙介质中渗流，压力变化服,从如下,偏微分方程(扩散方程)：,在定解条件下的解为：,把它写成压差的形式为：,二、,试井解释的理论基础,1.基本微分方程和压降公式,单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等二、试井,19,单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等二、试井,应用,叠加原理,可以导出压力恢复公式。,叠加原理示意图,2.压力恢复公式,应用叠加原理可以导出压力恢复公式。 叠加原理示意图 2.压力,20,应用叠加原理可以导出压力恢复公式。 叠加原理示意图 2.压力,若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH曲,线)；或压力恢复曲线( 曲线，称为Horner曲,线)；或 在时，画出 曲线(称为MDH曲线)，并,量出其直线段的斜率，就可以算出：,流动系数：,地层系数：,有效渗透率：,表皮系数：,3.由压降曲线或压力恢复曲线求参数,若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH,21,若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH,试井解释,就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，结合其它资料来判断油气藏类型、测试井类型和井底完善程度，并确定测试井的特性参数，如渗透率、储量、地层压力等。,(1)常规的试井解释方法。,(2)现代试井解释方法。,试井分析示意图,三、,试井解释应用实例,1.系统分析与试井解释,试井解释就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，,22,试井解释就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，,某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理,P334 表5-1。,赫诺曲线(Horner),2.压力恢复分析应用实例,某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理赫诺曲线(Horn,23,某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理赫诺曲线(Horn,对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法：,方法一：,采用卷积(褶积)计算（杜哈默原理）：,方法二：,Meunier等人1985年提出的，以下压力恢复形式的卷积积分方程。,3.涡轮流量计在试井中的应用,对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法：3,24,对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法：3,钻柱测试(试井)分析,(Drillstem Testing)是近二十多年来发展起来的一项测试技术，简称,DST测试,。DST是一种临时性的完井方法。,测试层段的选择,是根据裸眼井测井、录井和取心资料，由地质人员按照不同要求提出的，通常是测井解释的可疑层。,DST测试要求有一套完整的流动期和恢复期，并且井口总是与大气相通的，一个DST试井的流动期可以作为是一次段塞流试井,第四节 钻杆测试分析,1.测试原理,2.测试资料分析,钻柱测试(试井)分析(Drillstem Tes,25,钻柱测试(试井)分析(Drillstem Tes,如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人1987年给出了以下分析方法，DST试井流动期的井底压力可用下式近似表示：,与 关系在直角坐标上成一条直线，其斜率与流动系数成反比，外推这一直线到无限大生产时间(=0 )可得原始地层压力。,注意：,此方法只适用于非自喷测试井，不适用于高产水井和已产生消耗的储层。,3.DST流动期的分析,如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人19,26,如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人19,Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。,如果 ，则：,对上面两边取对数得，,表皮系数用下式计算：,4.DST恢复期资料分析方法,Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。4,27,Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。4,测试仪器：,斯伦贝谢：重复式地层测试器称作,RFT( Repeat,Formation Tester),贝克阿特拉斯公司：,FMT( Formation Multi Tester),主要应用：,确定油层渗透率的纵向分布；,确定压力纵向剖面；,确定油水界面及地层的连通性。,取样抽取地层流体。,第五节 电缆地层测试资料分析,测试仪器：第五节 电缆地层测试资料分析,28,测试仪器：第五节 电缆地层测试资料分析测试仪器：第五节,RFT工作原理示意图,FMT井下仪器结构示意图,一、,井下仪器工作原理及曲线定性分析,1.井下仪器工作原理,RFT工作原理示意图 FMT井下仪器结构示意图 一、井下仪器,29,RFT工作原理示意图 FMT井下仪器结构示意图 一、井下仪器,FMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线,2.曲线定性分析,FMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线2.曲线定性,30,FMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线2.曲线定性,在高渗透地层中测试响应,在低渗透地层中的测试响应,探管堵塞,密封失效,液体可压缩性的影响,3.RFT仪器在不同条件下测试曲线,在高渗透地层中测试响应 在低渗透地层中的测试响应 探管堵塞,31,在高渗透地层中测试响应 在低渗透地层中的测试响应 探管堵塞,在球状坐标中，球形流动的,压力扩散方程,为：,定解条件：,采用贝克阿特拉斯公司的FMT仪器资料进,行压降分析时：,各种流动条件,二、,地层测试分析理论基础,1.理论基础及压降分析,在球状坐标中，球形流动的压力扩散方程为：各种流动条件 二、地,32,在球状坐标中，球形流动的压力扩散方程为：各种流动条件 二、地,1.表皮效应,井眼附近的渗透率测量值受,井眼周围地层损害影响的现象,称为“,表皮效应,” 。考虑 的影,响后，压降渗透率表示为：,2.压降期间最大流量上限,3.探测半径,4.含水饱和度,绝对渗透率与相对渗透率的关系,2.影响压降分析的因素,1.表皮效应 绝对渗透率与相对渗透率的关系 2.影响压降分析,33,1.表皮效应 绝对渗透率与相对渗透率的关系 2.影响压降分析,当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体,停止向探头方向流动(相当于试井中的关井)，此时压力很,快开始升高，并逐步向原始地层压力恢复。刚开始时，压,力恢复以球形方式向,外传播。传播到上下,夹层(非渗透隔层界面),时，由球形变成径向或,柱形传播。,压力扰动的球形传播,压力扰动过渡到柱形传播,三、,压力恢复分析,当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体压力扰,34,当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体压力扰,在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：,定解条件为：,利用叠加原理，对于只有一个,预测试室的情况,对于有两个预测试室的仪器，利用,叠加原理，,已知各向异性d及 ，求 和,1.球形压力恢复,在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：已知各向异性d及,35,在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：已知各向异性d及,压力扩散方程：,定解条件为：,对于只有一个预测试室的仪器(FMT)，,柱形压力恢复时间函数为：,对于有两个预测试室的仪器(RFT)，,图5-36 柱状流时的压力恢复数据,与 及 的关系,2.柱形压力恢复,压力扩散方程：图5-36 柱状流时的压力恢复数据2.柱形压,36,压力扩散方程：图5-36 柱状流时的压力恢复数据2.柱形压,(1)地层厚度及计算模型,利用下式可以估算出,地层的有效厚度 ：,球形压力恢复曲线,球状流时的压力恢复,数据与 及 的关系,3.影响压力恢复分析的因素及其它相关参数,(1)地层厚度及计算模型球形压力恢复曲线 球状流时的压力恢复,37,(1)地层厚度及计算模型球形压力恢复曲线 球状流时的压力恢复,(2)压力恢复法的探测深度和探测半径,探测半径的表达式为：,定义流量最大值处距探头的距离,为,最大作用半径,，2%总流量发生,的部位距探头的距离为,最小作用,半径,，则可按下式估算(RFT)：,对于FMT仪器：,不同探测距离处的恢复压力与恢复时间的关系,(2)压力恢复法的探测深度和探测半径 探测半径的表达式为,38,(2)压力恢复法的探测深度和探测半径 探测半径的表达式为,由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的渗透率的最大上限为 ：,由上式可知，,抽取速度越快，所用时间越短，分辨率越高，则可测渗透率越大。,实际上，T不能任意缩短，以防脱气等现象发生。,(3)测量渗透率的上限,由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的,39,由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的,1.超压作用,是指泥浆滤液侵入井眼附近地层后使其压力显示高于实,际地层压力的现象。其,估算公式如下：,计算表明，渗透率越大，超压越小。由于是一个稳定值，因,此不影响压力恢复曲,线的斜率，所以不影,响由此计算的渗透率,（见右图）,2.侵入带内多相流动,影响,a.关井后的压力响应,增压的效果,(4)泥浆滤液侵入的影响,1.超压作用 a.关井后的压力响应 增压的效果 (4)泥浆滤,40,1.超压作用 a.关井后的压力响应 增压的效果 (4)泥浆滤,续流效应：,由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测室停止抽吸后，流体不是立即停止流动，而是仍然持续向探头流动，直至探头压力与地层压力平衡。这就是续流效应,通常定义一个,时间常数,，用于分析续流的作用。,通常情况下，预测试室关闭后，恢复时间时，续流影响可以忽略不计。,如果流动系统中有气体存在，由于气体压缩系数远大于液体，此时总的压缩系数为：,(5)续流影响,续流效应：由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测,41,续流效应：由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测,用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）,把 、 代入球形压力恢复,方程并整理得：,统计资料表明， 与 有以下近似关系 ：,当时,当 时，,预测试压力记录,四、快速直观解释方法,用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）预测试压力记录 四、,42,用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）预测试压力记录 四、,根据上述计算渗透率的基本公式，需要预先计算以下参数 ：,(1) 压力,(2) 流量,(3) 压缩系数,(4) 粘度,对于水基泥浆，斯伦贝谢公司利用下面的经验公式计算值：,五、计算渗透率的现场实例,根据上述计算渗透率的基本公式，需要预先计算以下参,43,根据上述计算渗透率的基本公式，需要预先计算以下参,右图是FMT的压力实测模拟,曲线，探头直径为0.562英寸，,预测试从第31秒开始，第39秒,关闭。抽取到的是泥浆滤液，,电阻率为0.027m，地层温度为,76（170），NaCl的当量浓度,为120000ppm，稳定状态的流动,压力为900psi，压力恢复至,3930 psi。计算地层粘度，压,降渗透率，球形压力恢复渗透,率，柱形压力恢复渗透率。,预测试压力记录,1.实例1,右图是FMT的压力实测模拟预测试压力记录1.实例1,44,右图是FMT的压力实测模拟预测试压力记录1.实例1,解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得流体的粘度为0.5cp， cm3/s，,(1) 计算压降渗透率：,(2) 计算球形压力恢复渗透率：,(3) 计算有效厚度：,(4) 计算柱形压力压力恢复渗透率：,球形压力恢复曲线实例,圆柱形压力恢复曲线实例,1.实例1,解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得,45,解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得,用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后的压力为5895psi，第一次预测试流动导致的压降为 =5895-5761=134psi，第二预测试室流动导致的压降为 =5895-5544=351 psi。第一预测试室的流动时间 s，第二预测试室的流动时间 s。求压降渗透率。（,见书中P367图5-45）,解：流入第一预测试室的流量为：,流入第二预测试室的流量为,泥浆滤液的粘度为0.5cp。,所以得到：,2.实例2,用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后,46,用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后,以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地层渗透率 。,由预测室关闭后的恢复时间及读出的（,恢复压力数据见课本表5-2,）可以算得：,RFT测试压力记录,3.实例3,以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地,47,以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地,图a是一口井的测试实,例，用柱形压力恢复模型求,渗透率。已知，层厚40 cm，,压力记录显示,=15.4秒， =5.6秒，,=10/15.4=0.65cm3/s，,=1.8cm3/s,=40cm=1.31ft。,作出Horner图得到如图b所,示的曲线。,b.预测试室压力记录,a.圆柱形流动情况下的压力曲线,4.实例4,图a是一口井的测试实b.预测试室压力记录 a.圆柱形流,48,图a是一口井的测试实b.预测试室压力记录 a.圆柱形流,六、确定渗透率方法的对比,1.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系,2.球形压力恢复渗透率与DST测试结果的比较,六、确定渗透率方法的对比1.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系,49,六、确定渗透率方法的对比1.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系,右图以深度为纵坐标，以,泥浆压力为横坐标作图。该,图反映了对应于泥浆密度的,压力梯度变化。,注意：,计算压力梯度,时，应使用垂直深度，不使,用测井深度,静液柱压力和油藏压力剖面,七、RFT测试的其它应用,1.静液柱压力分析（泥浆柱压力）,右图以深度为纵坐标，以静液柱压力和油藏压力剖面 七、R,50,右图以深度为纵坐标，以静液柱压力和油藏压力剖面 七、R,渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地,层压力相同。,对于低渗透层，压力恢复较慢，需要用恢复曲线外推,求地层静压力。把所有测点处的地层压力沿深度连线，即,可确定地层的流体性质及界面位置。,流体密度与地层压力梯度的关系为：,2.确定油气水界面及地层连通性,渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地2.确,51,渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地2.确,递减对油藏压力剖面的影响,一口油井内产层的压力分布,3.分析油藏生产动态,递减对油藏压力剖面的影响 一口油井内产层的压力分布 3.分析,52,递减对油藏压力剖面的影响 一口油井内产层的压力分布 3.分析,自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布,4.裂缝性储层的生产特征,自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布 4.裂缝性储层的生产特,53,自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布 4.裂缝性储层的生产特,(1)确定气油比GOR：,(2)确定气水比GWR：,地层测试器回收的水一般是钻井液滤液和地层水的混,合物。若回收的数量很小，则几乎是钻井泥浆滤液；若回收,水的数量较大，则需要准确确定其中地层水的体积 ，假,定混合水的电阻由地层水和泥浆滤液两部分电阻并联构成，,则：,式中， 地层水占混合水的相对体积。,注意： 、 、 应换算到同一温度下。,八、液体取样分析,1.确定地层液体性质参数,(1)确定气油比GOR： 八、液体取样分析1.确定地层液体性,54,(1)确定气油比GOR： 八、液体取样分析1.确定地层液体性,判断方法分以下几种情况：,（1）,回收到的只有油和气,（2）,回收的是油和水,若有地层水，且其含量超过回收流体体积的15时，则地层产油和水，可按下式估算产水率：,（3）,回收到的是气和水,（4）,回收到的既有油，又有水和气,估计产液性质的经验图版,2.判断地层流体性质,判断方法分以下几种情况：估计产液性质的经验图版 2.判,55,判断方法分以下几种情况：估计产液性质的经验图版 2.判,套管井电缆地层测试器,套管电缆地层测试器的探头部分,九、套管井电缆地层测试器,1.CWFT仪器概况,2.CWFT下井仪器,套管井电缆地层测试器 套管电缆地层测试器的探头部分 九、套管,56,套管井电缆地层测试器 套管电缆地层测试器的探头部分 九、套管,组件式地层动态测试器MDT是斯伦贝谢公司1990年推出的一种新型地层测试器，是MAXIS-500车上的一支重要的下井仪器 ，MAXIS全称为“,多功能数据采集和成像系统,”，,MDT（Modular Formation Dynamics Tester）,全称为组件式动态测试器。,第六节 组件式地层动态测试器,组件式地层动态测试器MDT是斯伦贝谢公司,57,组件式地层动态测试器MDT是斯伦贝谢公司,MDT测试记录的一个例子,MDT仪器组件,一、仪器结构与性能,MDT测试记录的一个例子 MDT仪器组件 一、仪器结构与性能,58,MDT测试记录的一个例子 MDT仪器组件 一、仪器结构与性能,1992年，PAGoode和,BKMichael提出了计算垂,直和水平渗透率的模型：,点源的位置为( ,0,0)，,流量为,q,，在垂直、水平探头,( , , )处的压力变化为,式中：,及 =0、 = 的关系曲线,二、用MDT多探头测试结果计算渗透率的方法,1.计算模型,1992年，PAGoode和式中： 及 =,59,1992年，PAGoode和式中： 及 =,对于水平方向上的探头,对于垂直探测器 ，则有：,垂直、水平探头的压力差为：,水平探测器的压力响应,见下面垂直探测器的压力响应图两个探头的压力相关关系图。,2.水平和垂直探头的压力响应,对于水平方向上的探头水平探测器的压力响应 见下面垂直,60,对于水平方向上的探头水平探测器的压力响应 见下面垂直,压力响应图,垂直探测器的压力响应图,时的 、,与 的对比图,压力响应图垂直探测器的压力响应图 时的 、,61,压力响应图垂直探测器的压力响应图 时的 、,第五章,压力测井及资料分析,试井,DST测试,RFT（FMT）测井,MDT测试及套管井地层测试方法,油气水物性计算,第五章压力测井及资料分析试井,62,第五章压力测井及资料分析试井第五章压力测井及资料分析试井62,成因：,1.上覆岩层地静压力；,2.边水或底水的水柱压力。,油田投入开发前，整个油层处于均匀受压状态，这时油层内部各处的压力称为,原始地层压力,。油田投入开发后，变为,静止地层压力和流动压力,。,某一地层深度的水压为：,水压不满足(5-1)式的称为,压力异常,：,第一节 压力成因,成因：第一节 压力成因,63,成因：第一节 压力成因成因：第一节 压力成因63,1.测量原理,应变压力计原理图,应变压力计结构图,第二节 井下压力计与压力测量,一、应变式压力计,1.测量原理 应变压力计原理图 应变压力计结构图 第二节,64,1.测量原理 应变压力计原理图 应变压力计结构图 第二节,镍铬合金固体导线的电阻率为：,电阻率的相互变化是体积V变化的函数，即,所以由以上两式得到：,K金属丝的,应变灵敏系数,，,注：在弹性范围内(0.30.4%)，,K,值主要取决于泊松比和比例,系数,2.应变线圈的工作原理,镍铬合金固体导线的电阻率为：2.应变线圈的工作原理,65,镍铬合金固体导线的电阻率为：2.应变线圈的工作原理镍铬合金固,（1）温度影响,（2）滞后影响,滞后现象,：应变压力计的测量值与压力的施加方,式有关，测井时压力升高时测量值要比实际值低；,压力减小时测量值比实际值要高。,3.影响应变压力计测量结果的因素,（1）温度影响3.影响应变压力计测量结果的因素,66,（1）温度影响3.影响应变压力计测量结果的因素（1）温度影响,纵向压电效应,：,晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平面产生变形，原来互相重合的硅离子的正电荷中心分离开来，因此表现出晶体在垂直于X轴的表面上吸附电荷，这称为纵向压电效应；,石英晶体的晶轴,二、石英晶体压力计,1.石英晶体的压点效应,纵向压电效应：晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平面产生变形，原来,67,纵向压电效应：晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平面产生变形，原来,横向压电效应,：,当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴的表面上产生外部电荷，而沿Y轴方向上只产生形变，这称为横向压电效应,当石英晶片的长度和宽度远大于厚度（或直径远大于厚度）时，厚度切变的,振动频率方程,为：,石英晶体的晶轴,二、石英晶体压力计,1.石英晶体的压点效应,横向压电效应：当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴,68,横向压电效应：当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴,（1）频率与压应力 的关系,右图是频率与压应力的关系，横坐标表示压应力 ，纵坐标表示频率，,表示作用角。由图可知，当石英振子受围压时，,最大，所以图-6采用围压方式设计。,频率与压应力的关系,2.特性分析,（1）频率与压应力 的关系频率与压应力的关系 2.特性分析,69,（1）频率与压应力 的关系频率与压应力的关系 2.特性分析,（2）频率的温度特性,频率的温度特性方程 ：,或,见右图：AT切型的频率温度特性曲线 ：,（2）频率的温度特性频率的温度特性方程 ：或见右图：AT切型,70,（2）频率的温度特性频率的温度特性方程 ：或见右图：AT切型,任意温度T时的温度系数 ：,式中，,、 、 为参考温度为时的一、二、三级频率温度系数,（3）频率的温度系数,任意温度T时的温度系数 ：（3）频率的温度系数,71,任意温度T时的温度系数 ：（3）频率的温度系数任意温度T时的,造成频率不稳定的因素 :,振子表面加精度不够，表面抛光误差较大;,质量吸附效应的影响;,应力弛豫效应的影响;,温度变化的影响。,为了得到较高的、一致的精度，应该定期标定,石英晶体,压力计,标定分以下三个步骤：, 温度标定系数, 压力标定系数, 压力确定,（4）频率的稳定性,造成频率不稳定的因素 :（4）频率的稳定性,72,造成频率不稳定的因素 :（4）频率的稳定性 造成频,（1）仪器结构,(见右图）,（2）仪器标定,步骤：,1.采集连续的压力数据；,2.是有计算机处理这些数据,HP石英晶体压力计,石英压力计测井图,三、,HP,石英晶体压力计,（1）仪器结构(见右图）HP石英晶体压力计 石英压力计测井图,73,（1）仪器结构(见右图）HP石英晶体压力计 石英压力计测井图,试井分为,稳定试井,和,不稳定试井,：,稳定试井：,是改变油气井的工作制度并在各工作制度下测量相应井底压力与产量之间的关系的方法。,不稳定试井：,是改变油气井的产量，并测量由此引起的井底压力值随时间变化的关系的方法。,第三节 试井与压力资料的应用,试井分为稳定试井和不稳定试井：第三节 试井与压力资料的,74,试井分为稳定试井和不稳定试井：第三节 试井与压力资料的,（1）空间上的叠加形式,一、,试井的一些基本概念,1.达西定律,2.镜像法则,3.叠加原理,一、试井的一些基本概念1.达西定律2.镜像法则3.叠加原理,75,一、试井的一些基本概念1.达西定律2.镜像法则3.叠加原理一,（2）时间上的叠加形式,（3）空间和时间上的同时叠加形式,4.反叠加原理,5.卷积与反卷积原理,（1）卷积方法,（2） 反卷积方法,（2）时间上的叠加形式4.反叠加原理5.卷积与反卷积原理（1,76,（2）时间上的叠加形式4.反叠加原理5.卷积与反卷积原理（1,无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存,系数 、无因次距离,6.模拟反卷积原理,7.无因次变量,无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存6.模拟,77,无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存6.模拟,通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于,种种原因，譬如钻井泥浆的侵入、射开不完善或酸化压裂的,影响等，这个小环状区域的渗透率与油层不同。因此当原油,从油层流入井筒时，在这里产生一个附加压力降。这种现象,叫,表皮效应,(或趋肤效应)。把这个附加压降()无因次化，可,以得到无因次附加压降，用它来表征一口井表皮效应的性质,和严重程度，称之为,表皮系数,(或趋肤因子，污染系数等)，,用,S,表示:,8.表皮效应与表皮系数,通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于8.,78,通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于8.,9.井筒储集效应,表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :,9.流动阶段,9.井筒储集效应表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :9.,79,9.井筒储集效应表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :9.,单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等,厚、各向同性的均质弹性孔隙介质中渗流，压力变化服,从如下,偏微分方程(扩散方程)：,在定解条件下的解为：,把它写成压差的形式为：,二、,试井解释的理论基础,1.基本微分方程和压降公式,单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等二、试井,80,单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等二、试井,应用,叠加原理,可以导出压力恢复公式。,叠加原理示意图,2.压力恢复公式,应用叠加原理可以导出压力恢复公式。 叠加原理示意图 2.压力,81,应用叠加原理可以导出压力恢复公式。 叠加原理示意图 2.压力,若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH曲,线)；或压力恢复曲线( 曲线，称为Horner曲,线)；或 在时，画出 曲线(称为MDH曲线)，并,量出其直线段的斜率，就可以算出：,流动系数：,地层系数：,有效渗透率：,表皮系数：,3.由压降曲线或压力恢复曲线求参数,若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH,82,若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH,试井解释,就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，结合其它资料来判断油气藏类型、测试井类型和井底完善程度，并确定测试井的特性参数，如渗透率、储量、地层压力等。,(1)常规的试井解释方法。,(2)现代试井解释方法。,试井分析示意图,三、,试井解释应用实例,1.系统分析与试井解释,试井解释就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，,83,试井解释就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，,某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理,P334 表5-1。,赫诺曲线(Horner),2.压力恢复分析应用实例,某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理赫诺曲线(Horn,84,某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理赫诺曲线(Horn,对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法：,方法一：,采用卷积(褶积)计算（杜哈默原理）：,方法二：,Meunier等人1985年提出的，以下压力恢复形式的卷积积分方程。,3.涡轮流量计在试井中的应用,对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法：3,85,对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法：3,钻柱测试(试井)分析,(Drillstem Testing)是近二十多年来发展起来的一项测试技术，简称,DST测试,。DST是一种临时性的完井方法。,测试层段的选择,是根据裸眼井测井、录井和取心资料，由地质人员按照不同要求提出的，通常是测井解释的可疑层。,DST测试要求有一套完整的流动期和恢复期，并且井口总是与大气相通的，一个DST试井的流动期可以作为是一次段塞流试井,第四节 钻杆测试分析,1.测试原理,2.测试资料分析,钻柱测试(试井)分析(Drillstem Tes,86,钻柱测试(试井)分析(Drillstem Tes,如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人1987年给出了以下分析方法，DST试井流动期的井底压力可用下式近似表示：,与 关系在直角坐标上成一条直线，其斜率与流动系数成反比，外推这一直线到无限大生产时间(=0 )可得原始地层压力。,注意：,此方法只适用于非自喷测试井，不适用于高产水井和已产生消耗的储层。,3.DST流动期的分析,如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人19,87,如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人19,Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。,如果 ，则：,对上面两边取对数得，,表皮系数用下式计算：,4.DST恢复期资料分析方法,Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。4,88,Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。4,测试仪器：,斯伦贝谢：重复式地层测试器称作,RFT( Repeat,Formation Tester),贝克阿特拉斯公司：,FMT( Formation Multi Tester),主要应用：,确定油层渗透率的纵向分布；,确定压力纵向剖面；,确定油水界面及地层的连通性。,取样抽取地层流体。,第五节 电缆地层测试资料分析,测试仪器：第五节 电缆地层测试资料分析,89,测试仪器：第五节 电缆地层测试资料分析测试仪器：第五节,RFT工作原理示意图,FMT井下仪器结构示意图,一、,井下仪器工作原理及曲线定性分析,1.井下仪器工作原理,RFT工作原理示意图 FMT井下仪器结构示意图 一、井下仪器,90,RFT工作原理示意图 FMT井下仪器结构示意图 一、井下仪器,FMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线,2.曲线定性分析,FMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线2.曲线定性,91,FMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线2.曲线定性,在高渗透地层中测试响应,在低渗透地层中的测试响应,探管堵塞,密封失效,液体可压缩性的影响,3.RFT仪器在不同条件下测试曲线,在高渗透地层中测试响应 在低渗透地层中的测试响应 探管堵塞,92,在高渗透地层中测试响应 在低渗透地层中的测试响应 探管堵塞,在球状坐标中，球形流动的,压力扩散方程,为：,定解条件：,采用贝克阿特拉斯公司的FMT仪器资料进,行压降分析时：,各种流动条件,二、,地层测试分析理论基础,1.理论基础及压降分析,在球状坐标中，球形流动的压力扩散方程为：各种流动条件 二、地,93,在球状坐标中，球形流动的压力扩散方程为：各种流动条件 二、地,1.表皮效应,井眼附近的渗透率测量值受,井眼周围地层损害影响的现象,称为“,表皮效应,” 。考虑 的影,响后，压降渗透率表示为：,2.压降期间最大流量上限,3.探测半径,4.含水饱和度,绝对渗透率与相对渗透率的关系,2.影响压降分析的因素,1.表皮效应 绝对渗透率与相对渗透率的关系 2.影响压降分析,94,1.表皮效应 绝对渗透率与相对渗透率的关系 2.影响压降分析,当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体,停止向探头方向流动(相当于试井中的关井)，此时压力很,快开始升高，并逐步向原始地层压力恢复。刚开始时，压,力恢复以球形方式向,外传播。传播到上下,夹层(非渗透隔层界面),时，由球形变成径向或,柱形传播。,压力扰动的球形传播,压力扰动过渡到柱形传播,三、,压力恢复分析,当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体压力扰,95,当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体压力扰,在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：,定解条件为：,利用叠加原理，对于只有一个,预测试室的情况,对于有两个预测试室的仪器，利用,叠加原理，,已知各向异性d及 ，求 和,1.球形压力恢复,在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：已知各向异性d及,96,在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：已知各向异性d及,压力扩散方程：,定解条件为：,对于只有一个预测试室的仪器(FMT)，,柱形压力恢复时间函数为：,对于有两个预测试室的仪器(RFT)，,图5-36 柱状流时的压力恢复数据,与 及 的关系,2.柱形压力恢复,压力扩散方程：图5-36 柱状流时的压力恢复数据2.柱形压,97,压力扩散方程：图5-36 柱状流时的压力恢复数据2.柱形压,(1)地层厚度及计算模型,利用下式可以估算出,地层的有效厚度 ：,球形压力恢复曲线,球状流时的压力恢复,数据与 及 的关系,3.影响压力恢复分析的因素及其它相关参数,(1)地层厚度及计算模型球形压力恢复曲线 球状流时的压力恢复,98,(1)地层厚度及计算模型球形压力恢复曲线 球状流时的压力恢复,(2)压力恢复法的探测深度和探测半径,探测半径的表达式为：,定义流量最大值处距探头的距离,为,最大作用半径,，2%总流量发生,的部位距探头的距离为,最小作用,半径,，则可按下式估算(RFT)：,对于FMT仪器：,不同探测距离处的恢复压力与恢复时间的关系,(2)压力恢复法的探测深度和探测半径 探测半径的表达式为,99,(2)压力恢复法的探测深度和探测半径 探测半径的表达式为,由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的渗透率的最大上限为 ：,由上式可知，,抽取速度越快，所用时间越短，分辨率越高，则可测渗透率越大。,实际上，T不能任意缩短，以防脱气等现象发生。,(3)测量渗透率的上限,由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的,100,由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的,1.超压作用,是指泥浆滤液侵入井眼附近地层后使其压力显示高于实,际地层压力的现象。其,估算公式如下：,计算表明，渗透率越大，超压越小。由于是一个稳定值，因,此不影响压力恢复曲,线的斜率，所以不影,响由此计算的渗透率,（见右图）,2.侵入带内多相流动,影响,a.关井后的压力响应,增压的效果,(4)泥浆滤液侵入的影响,1.超压作用 a.关井后的压力响应 增压的效果 (4)泥浆滤,101,1.超压作用 a.关井后的压力响应 增压的效果 (4)泥浆滤,续流效应：,由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测室停止抽吸后，流体不是立即停止流动，而是仍然持续向探头流动，直至探头压力与地层压力平衡。这就是续流效应,通常定义一个,时间常数,，用于分析续流的作用。,通常情况下，预测试室关闭后，恢复时间时，续流影响可以忽略不计。,如果流动系统中有气体存在，由于气体压缩系数远大于液体，此时总的压缩系数为：,(5)续流影响,续流效应：由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测,102,续流效应：由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测,用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）,把 、 代入球形压力恢复,方程并整理得：,统计资料表明， 与 有以下近似关系 ：,当时,当 时，,预测试压力记录,四、快速直观解释方法,用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）预测试压力记录 四、,103,用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）预测试压力记录 四、,根据上述计算渗透率的基本公式，需要预先计算以下参数 ：,(1) 压力,(2) 流量,(3) 压缩系数,(4) 粘度,对于水基泥浆，斯伦贝谢公司利用下面的经验公式计算值：,五、计算渗透率的现场实例,根据上述计算渗透率的基本公式，需要预先计算以下参,104,根据上述计算渗透率的基本公式，需要预先计算以下参,右图是FMT的压力实测模拟,曲线，探头直径为0.562英寸，,预测试从第31秒开始，第39秒,关闭。抽取到的是泥浆滤液，,电阻率为0.027m，地层温度为,76（170），NaCl的当量浓度,为120000ppm，稳定状态的流动,压力为900psi，压力恢复至,3930 psi。计算地层粘度，压,降渗透率，球形压力恢复渗透,率，柱形压力恢复渗透率。,预测试压力记录,1.实例1,右图是FMT的压力实测模拟预测试压力记录1.实例1,105,右图是FMT的压力实测模拟预测试压力记录1.实例1,解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得流体的粘度为0.5cp， cm3/s，,(1) 计算压降渗透率：,(2) 计算球形压力恢复渗透率：,(3) 计算有效厚度：,(4) 计算柱形压力压力恢复渗透率：,球形压力恢复曲线实例,圆柱形压力恢复曲线实例,1.实例1,解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得,106,解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得,用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后的压力为5895psi，第一次预测试流动导致的压降为 =5895-5761=134psi，第二预测试室流动导致的压降为 =5895-5544=351 psi。第一预测试室的流动时间 s，第二预测试室的流动时间 s。求压降渗透率。（,见书中P367图5-45）,解：流入第一预测试室的流量为：,流入第二预测试室的流量为,泥浆滤液的粘度为0.5cp。,所以得到：,2.实例2,用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后,107,用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后,以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地层渗透率 。,由预测室关闭后的恢复时间及读出的（,恢复压力数据见课本表5-2,）可以算得：,RFT测试压力记录,3.实例3,以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地,108,以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地,图a是一口井的测试实,例，用柱形压力恢复模型求,渗透率。已知，层厚40 cm，,压力记录显示,=15.4秒， =5.6秒，,=10/15.4=0.65cm3/s，,=1.8cm3/s,=40cm=1.31ft。,作出Horner图得到如图b所,示的曲线。,b.预测试室压力记录,a.圆柱形流动情况下的压力曲线,4.实例4,图a是一口井的测试实b.预测试室压力记录 a.圆柱形流,109,图a是一口井的测试实b.预测试室压力记录 a.圆柱形流,六、确定渗透率方法的对比,1.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系,2.球形压力恢复渗透率与DST测试结果的比较,六、确定渗透率方法的对比1.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系,110,六、确定渗透率方法的对比1.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系,右图以深度为纵坐标，以,泥浆压力为横坐标作图。该,图反映了对应于泥浆密度的,压力梯度变化。,注意：,计算压力梯度,时，应使用垂直深度，不使,用测井深度,静液柱压力和油藏压力剖面,七、RFT测试的其它应用,1.静液柱压力分析（泥浆柱压力）,右图以深度为纵坐标，以静液柱压力和油藏压力剖面 七、R,111,右图以深度为纵坐标，以静液柱压力和油藏压力剖面 七、R,渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地,层压力相同。,对于低渗透层，压力恢复较慢，需要用恢复曲线外推,求地层静压力。把所有测点处的地层压力沿深度连线，即,可确定地层的流体性质及界面位置。,流体密度与地层压力梯度的关系为：,2.确定油气水界面及地层连通性,渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地2.确,112,渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地2.确,递减对油藏压力剖面的影响,一口油井内产层的压力分布,3.分析油藏生产动态,递减对油藏压力剖面的影响 一口油井内产层的压力分布 3.分析,113,递减对油藏压力剖面的影响 一口油井内产层的压力分布 3.分析,自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布,4.裂缝性储层的生产特征,自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布 4.裂缝性储层的生产特,114,自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布 4.裂缝性储层的生产特,(1)确定气油比GOR：,(2)确定气水比GWR：,地层测试器回收的水一般是钻井液滤液和地层水的混,合物。若回收的数量很小，则几乎是钻井泥浆滤液；若回收,水的数量较大，则需要准确确定其中地层水的体积 ，假,定混合水的电阻由地层水和泥浆滤液两部分电阻并联构成，,则：,式中， 地层水占混合水的相对体积。,注意： 、 、 应换算到同一温度下。,八、液体取样分析,1.确定地层液体性质参数,(1)确定气油比GOR： 八、液体取样分析1.确定地层液体性,115,(1)确定气油比GOR： 八、液体取样分析1.确定地