《油井试油技术培训》PPT课件.ppt

油井试油技术培训 乐乐收集整理发布 第一节试井及试井分析 试井是对油 气 水井进行测试和分析的总称 测试内容包括 产量 压力 温度 取样等 试井是一种以渗流力学为基础 以各种测试仪器为手段 通过对油气井生产动态的测试来研究油气水层和测试井的各种物性参数 生产能力以及油气水层之间的连通关系的方法 一 试井的概念 测试 将压力计下到油层或气层或注水层部位 开井或关井记录井底压力随时间的变化 得到一组数据 分析 试井解释 WellTestingInterpretation或不稳定压力分析 TransientPressureAnalysis 应用渗流力学理论 分析测试数据 反求油层和井的动态参数 是渗流理论在油气田开发中的直接应用 反之 也是检验油气渗流理论正确与否或符合油田实际的重要方法 第一节试井及试井分析 二 试井分析方法的重要性 试井分析方法能够得到的动态渗透率 相渗透率 用于评价产能 特别是油气田勘探开发早期进行油气井产能的评价 第一节试井及试井分析 1 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相应的井底压力 从而确定测试井或测试层的产能方程或无阻流量a 稳定试井 b 等时试井 c 修正等时试井 第一节试井及试井分析 三 试井的分类 产能试井不稳定试井 一 按测试目的分为 改变测试井的产量 并测量由此而引起的井底压力随时间的变化 从而确定测试井和测试层的特性参数 a 压降试井 一口井开井生产 测量井底压力随时间的变化 确定测试井和测试层的特性参数 要求测试井期间产量恒定b 压力恢复试井 油井以恒定产量生产一段时间后关井 关井的同时测量井底压力随时间的变化 确定测试井和测试层的特性参数 c 变产量试井d 干扰试井e 脉冲试井f DST试井 中途测试或钻杆测试 主要确定井与井之间的连通性 第一节试井及试井分析 2 不稳定试井 二 按流体性质分类 1 油井试井 2 气井试井 3 水井试井 4 多相试井 三 按地层类型分类 1 均质油藏试井 2 双孔介质油藏试井 3 双渗介质油藏试井 4 复合油藏油藏试井 1 垂直井 2 水平井 3 压裂井 4 径向井 分支井 1 常规试井分析方法 半对数 2 现代试井分析方法 双对数 四 按井类别分类 五 按试井资料处理方式分类 第一节试井及试井分析 常用油藏物理模型 地层类型 第一节试井及试井分析 根据勘探开发不同阶段 结合注采井需要解决勘探开发部署和油田调整挖潜等工作中的问题 而赋予不同的试井目的 如对探井的地层评价 油 气 藏开发的动态评价 增产措施的效果评价 边界特征和井间连通评价等 具体的讲 运用试井资料 结合其他资料可以解决以下问题 1 推算地层压力 2 确定地层参数 3 估算完井效率 井底污染情况 判断酸化 压裂效果 4 探测边界及井间连通情况 5 估算单井储量 第一节试井及试井分析 四 试井在油田开发中的作用 五 不稳定试井发展概况 早期资料 主要反映井筒附近动态 污染 增产措施等 中期资料 主要反映总的油藏动态 可求得地层系数 k kh 等 晚期资料 以边界影响为主 获取油藏平均压力 判断油藏的形状 压力资料根据测压时间分为早期 中期和晚期三个阶段 第一节试井及试井分析 1920 1930年 首次用不稳定试井方法 研究晚期资料 用井底压力推算油藏平均压力 1950 1960年 以Horner为主的常规试井分析方法以中期资料为主 将实测井底压力和相应的时间绘成半对数曲线 找出直线段进行分析 1954年 MBH法 求断块油藏边界 边界形状或求平均压力 第一节试井及试井分析 60年代末70年代初 国外开始研究现代试井分析方法 1969年 Ramry建立了考虑井筒存储及表皮效应的数学模型 并用Laplace变换求得解析解 绘制出无因次双对数理论图版 在此基础上进一步发展了Earlougher Kersch理论图版 Gringarten图版等 1982年 Bourdet在Gringarten图版的基础上研制出了Bourdet压力导数图版 为诊断油藏类型提供了依据 第一节试井及试井分析 常规试井方法起步早 发展比较完善 原理简单又易于使用 但也存在不足之处 a 以中晚期资料为主 测试时间长 对于低渗油藏取得中晚期资料较难b 半对数直线起点难以确定 c 当续流影响大 井筒附近污染严重时 使用困难 d 根据中期资料只能获得反映总的油藏状况的参数 而不能取得井筒附近的详细信息 第一节试井及试井分析 1 用高精度测试仪表测取正确的试井资料 2 用现代试井解释方法解释试井资料 得到更可靠的解释结果 3 测试过程控制 资料解释和试井报告编制的计算机化 第一节试井及试井分析 六 现代试井技术 1 现代试井技术包括的主要内容 运用了系统分析的概念和数值模拟方法 使试井解释从理论上大大前进了一步 由于考虑了井筒储存和井壁污染对压力动态的影响 确立了早期资料的解释方法 从早期数据中获得了很多有用的信息 包含并进一步完善了常规试井分析方法 给出了半对数直线段开始的大致时间 提高了半对数曲线分析的可靠性 通过实测压力数据曲线与理论图版中的无因次压力与无因次时间曲线的拟合 可以对油藏和油井参数进行局部或全局的定量分析 并能获取常规试井分析方法中无法获取的一些参数值 第一节试井及试井分析 2 现代试井分析方法有下列特点 利用导数曲线可识别不同的油藏类型 对有目的分析提供了依据 同时也提高了分析精度 整个解释是一个 边解释边检验 的过程 几乎对每一个流动阶段的识别及每个参数的计算 都可从两种不同的途径来获取 然后进行结果比较 最后对解释结果进行模拟检验和历史拟合 进一步提高了解释结果的可靠性 正确性 第一节试井及试井分析 要得到成功的试井解释 必须做到以下两点 1 解释结果正确可靠 2 从测试资料中得到尽可能多的信息 要得到成功的试井解释 测试前必须依据试井目的做出切实可行的试井设计 测试时按照设计要求测得齐全 准确 可靠的产量和压力数据 要有准确可靠的基础数据 采用先进的解释方法和解释软件 此外还需要试井解释者的丰富经验 第一节试井及试井分析 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 1 油藏水平 均质 等厚 各向同性 横向无限大 2 油井开井前地层中各点的压力均匀分布 开井后油井以定产量生产 3 地层流体和地层岩石微可压缩 压缩系数为常数 4 地层流体流动符合达西渗流定律 5 考虑稳态表皮效应 即看成是井壁无限小薄层上的压降 6 忽略重力和毛管力的影响 并设地层中的压力梯度比较小 七 试井分析理论基础 第一节试井及试井分析 数学模型 P p r t 距井r处在t时刻的压力 MPa Pi 原始地层压力 MPa t 从开井起算的时间 h K 地层的渗透率 um2 h 油层厚度 m 流体粘度 mP s 地层孔隙度 小数 Ct 综合压缩系数 Ct Cr CL MPa 1 rw 井半径 m q 地面产量 m3 d B 体积系数 m3 标m3 地层导压系数um2 MPa mPa s 第一节试井及试井分析 达西单位制 将达西单位制的数学模型进行单位换算就得到标准单位 法定 制的数学模型 第一节试井及试井分析 数学模型的通解为 Ei是幂积分函数 当x 0 01时 近似式为 井底压力为 当井底存在污染时 井底压力为 式中 s 污染系数 或称为表皮系数 第一节试井及试井分析 当时 有 第一节试井及试井分析 第二节均质油藏试井分析方法 一 压力降落试井分析方法 压降试井是指油井以定产量生产时 井下压力计连续记录井底压力随时间的变化历史 利用这些实测数据 反求地层和井参数 不影响生产 要求测试期间产量恒定 两种条件下进行 新井开始投产 保持恒定产量 油井关井时间长 后开井生产 流动阶段 FlowPeriod 1 早期段 EarlyFlowPeriod 主要反映井筒流体储存对井底压力的影响 续流阶段 AfterFlow 主要地面开关井造成的 2 不稳定流动阶段 TransientFlowPeriodorInfinite actingRadialFlow 地下流体径向流入油井 径向流动阶段 主要反映测试井周围地层的平均性质 流动阶段的概念 流体在地下流动的宏观形式 这里指的流动阶段是指能够持续一定的时间 取得一定的数据能够进行有意义的数据分析 A 如果为无限大油藏 InfiniteReservoir 径向流动阶段一直延续下去 B 若有封闭边界 ClosedOuterBoundary 过渡段 径向流动阶段到边界影响的阶段 拟稳态流动阶段 PseudosteadyState 主要反映封闭边界的影响 拟稳态流动阶段 任意时刻地层内压力下降速度相等 C 若有定压边界 ConstantPressureBoundary 过渡段 径向流动阶段到边界影响的阶段 稳定流动阶段 SteadyState 主要反映定压边界的影响 稳态流动阶段 地层内压力不随时间变化 3 外边界作用阶段 地层径向流 边界影响 井筒或近井地层影响 单相 油气水三相 径向流动阶段 中期段 压力与时间的关系式为 或 以或为纵坐标 以lgt为横坐标 这一阶段的压降降落曲线是一直线关系 直线段的斜率为m c 地层渗透率 二 压力恢复试井分析方法 压力恢复试井是油田上最常用的一种试井方法 油井以恒定产量生产一段时间后关井 测取关井后的井底恢复压力 并对这一压力历史进行分析 求取地层和井的参数 油井继续生产 压力降为 虚拟注入井 压力降为 压降叠加 1 Horner曲线分析法油井以产量q连续生产tP时间后关井测压力恢复 测试时间为 t 恢复时期的压力随时间变化的公式如下 即Horner公式 或 以或为纵坐标 以为横坐标 这一阶段的压力恢复曲线是一直线关系 直线段的斜率为m 利用直线段的斜率可求以下参数 a 地层流动系数 b 地层系数 d 求原始地层压力Horner曲线外推直线段到所对应的压力即为原始地层压力 c 地层渗透率 由 1 式 得到关井时刻的井底压力 公式 9 15 得 2 MDH分析法 15 16 如果关井前的生产时间与关井测压时间相比大得多 即 得恢复时期的压力随时间变化的公式可以近似表示如下 上式即为MDH公式 或 则 16 中 以或为纵坐标 以为横坐标 这一阶段的压力恢复曲线是一直线关系 直线段的斜率为m 利用直线段的斜率可求以下参数 a 地层流动系数 b 地层系数 c 地层渗透率 d 表皮系数在半对数直线段或其延长线上取一点 原则上可在直线段上任取一点 但一般取 t 1h所对应的压力或压差值 计算表皮系数 或 多数情况下 关井前产量一直保持不变是不可能的 只能做到关井前的一段时间内产量稳定 生产时间可用折算时间 它等于相邻两次稳产期的累积产量除以关井前的稳定产量 即 这样做并不影响试井结果的精度 三 变产量试井分析方法 在实际生产 常常难以保证产量为常量 特别是对于新开采的高产井 保持定产量是不可能的 也是不实际的 因此 对于这类油井就需要采用改换油嘴大小来实现多级产量 或叫变产量 的测试及分析方法 右图为变产量生产历史示意图 实际上 产量变化往往是连续的 将连续变化产量的过程划分为多个时间段 在每个小段内的产量即可认为是常量 分段越多 越接近于实际 分析精度也越高 油井变产量下的井底压力可由迭加原理得到 最后一时间段的产量 纵坐标 横坐标 绘制曲线 地层流动系数 地层系数 地层渗透率 直线的斜率为 在直线或直线的延长线上 选点使横坐标等于A 表皮系数 式中 B 横坐标为A时所对应的纵坐标值 则 在实际的变流量测试中 应用最多的是采用二级流量测试 这主要是可以减少井筒存储效应的影响 分析过程也简单 当油井从一个稳定产量变到另一个稳定产量之后 测量瞬时的井底压力随时间的变化 就完成了二级流量测试 对其所测压力数据的分析 同样可以确定地层参数 在测试前 油井以定产量q1生产到时间tP 然后产量由q1立刻变为q2 测试时间为 t 则井底压力公式可由叠加原理求得 以为纵坐标 以为横坐标 这一阶段的压力曲线是一直线关系 直线段的斜率为m 利用直线段的斜率可求以下参数 a 地层流动系数 b 地层系数 c 地层渗透率 开始改变产量时的瞬时压力值 改变产量后时的直线段或直线段延长线上的压力值 d 表皮系数 式中 第三节有界地层的不稳定试井分析方法 实际应用中 不存在真正的无限大地层 几乎所有的地层都有边界 将地层处理成无限大是由于压力波还未扩散到地层边界 边界的特征还没有反映出来 当测试时间较长时 无论是压降还是压力恢复试井 在后期都将出现偏离不稳态渗流的特征 表现出过渡段和拟稳态压力的特征 油藏边界可分为没有流体通过的边界和有流体通过的边界 没有流体通过的边界一般认为是断层边界 封闭边界和尖灭边界等 而油水边界常作为有流体通过的恒压边界 另外 如果油藏面积很大 但又不止一口生产井 则其他井对测试井的影响 将使测试井处在一个有限的供油范围内 对测试井来说 可以作为有限地层来分析 各种边界影响示意图 一 任意油藏边界条件下拟稳态阶段的压力 对于圆形油藏中心一口井的情况 在拟稳态流动阶段油藏平均压力与井底压力的关系如下 供油面积 3 21 一般供油面积不是圆形的 此时可用形状因子代替31 6206代入上式 即考虑边界形状状的影响 则上式变为 由物质平衡原理 3 23 3 22 由式 3 22 和式 3 23 联立 3 24 进行无量纲化 式中 若油藏边界不是圆形的 井不位于油藏的几何中心 CA就取不同的值 如表3 1所示 这些值是直接解扩散方程或使用映射法得到的 3 25 拟稳定流动形态的起始时刻由下面的方法确定 不稳态流动阶段的压力与拟稳态流动阶段的压力相等 将式 3 4 利用上述无因次参数进行无量纲化 从而得到 对于圆形供给边界 将代入式 3 26 可得 3 26 二 确定地层的平均压力 油藏的平均压力是重要的开发指标之一 是储量计算 动态预测的一个重要参数 但是 测准油藏的平均压力不是易事 时间短了 压力恢复不到应有的水平 时间过长又会与邻井发生干扰 从工程角度出发 应在尽可能短的关井时间内得到尽可能准确的平均地层压力 开发初期Horner曲线外推到 外推的压力 原始地层压力 对已开发油藏 就失去了平均压力的物理意义 对于外边界封闭的油藏 一般情况下 要经过适当的校正 才能从求得油藏的平均压力 1 MBH方法 每口井的供油面积内的平均地层压力与供油区形状 大小和在其中所处的位置有关 美国学者Mathews Brons和Hazebrook等三人用镜像映射法和叠加原理处理了外边界封闭 油藏形状 井的相对位置各不相同的25种几何条件 基本上包括了实际上所可能遇到的各种油藏形状和布井方式 将计算结果绘制成图版 图版以无因次的MBH压力为纵坐标 3 27 m 径向流动阶段Horner曲线所对应的直线段的斜率 井位于油藏几何中心 井位于正方形油藏不同部位 井位于边长比为2 1长方形油藏不同部位 井位于边长比为4 1和5 1长方形油藏不同部位 确定有界地层平均压力的MBH方法 1 压力恢复试井分析 Horner方法或MDH方法 确定直线段斜率 流动系数 地层系数和渗透率 2 外推地层平均压力 3 由生产时间计算无因次时间 4 由图版得到 5 由式 3 27 计算 2 Dietz法 狄亚子方法 一般情况下 因此可在某一关井时刻从半对数直线段的延长线上得到 当生产时间很长时 3 29 3 28 式 3 22 减式 3 28 得到 3 22 由式 3 29 得到 3 30 对于与的关系曲线 对应的压力即为地层的平均压力 对于Horner曲线 当 封闭油藏系统 流动测试或压力恢复测试中 当边界效应开始影响 地层渗流达到拟稳态时 由式 3 24 得 三 确定地质储量 对式 3 33 两边积分 得 3 33 3 34 则有 设 在直角坐标系中若将测试后期 拟稳态 数据作或关系曲线 如图3 15 则可得直线斜率为 可求得封闭系统的储量 3 35 3 36 3 37 封闭油藏拟稳态流动阶段压力与时间的关系曲线 四 确定井到一条封闭边界 直线断层 的距离 直线断层附近一口生产井 井到边界的直线距离为 当对油井进行压降测试或恢复测试时 其井底压力可由镜像映射和叠加原理求得 井A1单独生产产生的压降 井A2单独生产产生的压降 3 38 生产早期由于t比较小 随着测试的进行 t增大到一定数值后 A2井压力波已扩散到断层边界 此时 3 39 3 40 3 41 在半对数曲线关系图中 压力变化的前一阶段呈斜率为m的直线段 而在后一阶段呈现斜率为2m的直线段 设两条直线段的交点对应时间为 则有 对于压力恢复 利用叠加原理同样可得到上述结论 3 42 五 Y函数探边测试分析 Y函数探边测试是一种利用压降 或压力恢复 曲线来判断是否存在断层和油水边界的方法 在我国的一些断块油田上已经得到了较为广泛的应用 并获得了较好的结果 常产量压降试井的井底压力为 上式对t进行微分 得井底压力随时间的变化率 3 43 令 则 由Y函数的定义式看出 Y函数的物理意义为单位产量下的井底压力随时间的变化率 而D称为达西常数 3 44 对式 3 44 两边取对数 则有 以为纵坐标 为横坐标 绘制曲线 如图3 18所示 对于不稳态流动阶段压力特征将呈现单位斜率的直线段 3 45 对于有界地层 当地层渗流进入拟稳态时 由式 3 24 可得 3 24 在图3 18上 对应拟稳态的数据函数特征为一条水平直线段 由水平直线段的纵坐标 即 可求得地质储量 3 46 3 47 图3 18不稳态期和拟稳态期的Y函数特征 由于不稳态时的Y函数特征呈直线 因此当直线受干扰 可由干扰的特征来判断地层性质的变化 图3 19气水或气油边界 图3 19表示气水或气油边界的影响 说明井底附近存在高粘区域 由于低粘区域传导性高于高粘区 表现在函数上则为其值增加 图3 20表示井底附近存在低粘区 即有油水边界或油气边界存在 图3 21表示由于井底附近存在两条断层 渗透率发生突变的情况 图3 20油水或油气边界3 21渗透率突变地层 对于关井压力恢复的情况 也可用相同的方法 不同之处是 绘制的关系曲线 此时其中为关井压力 六 调查半径 调查半径也叫做供给半径或研究半径 为地层中压力分布达到了拟稳态时压力波所传播的距离 目前常用的调查半径的计算公式是考虑油藏为圆形油藏 其中心有一口井 此时拟稳态开始的时间为 封闭边界的半径 3 50 调查半径的计算公式可以写为 因此 当油井试井 生产 t时间后 其调查半径可用式 3 51 来计算 随着测试时间的增大 供油半径的值也不断增加 该值实质上应比时刻压力波的真实传播距离要大 值得注意的是 若油藏在t时间内已有边界反映 或是发现压力波已于邻井供油区相遇 则式 3 51 已不再适用 对于开采两层或多层的互不连通的地层 用式 3 51 计算的调查半径要比真实的调查半径大的多 这是由于式 3 50 计算的拟稳定时间要远小于真实的拟稳定时间值 若地层为非圆形 但油井在地层中处于中心的位置 或对称位置 则尽管此时无法计算调查半径 但可以计算调查面积 或供油面积 3 52 3 51 例3 1 由地震和地质资料认为某油藏可能是一个边长比为2 1的矩形油藏 对第一口探井进行试井 该井以稳定流量生产 同时下入压力计测量不同时刻的井底压力 油藏数据 第四节均质油藏试井分析应用实例 测压数据 求 有效渗透率和表皮效应 也可以采用对时间取对数的方法 1 将测压数据绘制到半对数坐标系上 发现前4个点成一条直线 其斜率为 MPa 周期 代入式 3 10 则有 将有关数据代入式 3 11 则有 例3 2 某油藏的探井生产了近100h后关井测压力恢复 生产数据及估算的油藏流体性质为 求 地层渗透率 原始地层压力 表皮效应 表皮所造成的压力降 例3 2中的压力数据 解 1 计算折算时间 计算 2 在半对数坐标系中画出 直线的斜率 由式 3 16 则有 3 计算污染系数 t t tp 2 在半对数坐标系中画出 3 计算污染系数 t 4 计算污染附加压力降 例3 3 例3 2中的探井在投产7 5个月后又进行了一次压力恢复测试 此时累计产油量为11829 6m3 关井前的稳定产量为63 6m3 d 供油面积为 其余参数同例3 2 根据地质推断 井位于边长比为2 1的矩形供油面积的右上角内 求 地层的渗透率 污染系数 供油区内的平均地层压力 解 1 折算时间 2 画出Horner曲线 计算结果与开发初期的渗透率值基本一致 t t t 关井时刻压力 13 281Mpa 可以采用MBH和dietz方法 3 计算平均压力的方法如下 井位于边长比为2 1的矩形供油面积的右上角内 查表3 13得 若按照Dietz方法求平均地层压力 需要确定出一个对应时刻 确定直线上的压力 horner曲线和MDH曲线都可以确定 Horner曲线 Horner曲线发现已经超出了图上横坐标的范围 先求得处的压力为19 57Mpa 然后外推两个周期 即 得平均压力 MDH曲线 第五节双重介质油藏的常规试井分析 双重孔隙介质油藏的有关概念双重介质油藏常规试井分析方法例题分析 一 双重孔隙介质油藏的有关概念 双重介质是指岩石既有孔隙又有裂缝的储层 可为碳酸盐岩 也可为砂岩 重 指孔隙和裂缝重叠在一起 即基质岩块介质和裂缝介质均匀分布 油藏中任何一个体积单元都存在着这两个系统 基质 m高 Km低 裂缝 f低 Kf高 压力波的扩散和地下流体渗流规律将与均质油藏完全不同 任何一点应同时引进两个压力 即裂缝中的压力pf和基质岩块中的压力pm 参数 同时也将存在两个渗流场 另外由于两种孔隙介质中的压力分布不同 在基岩和裂缝介质之间将产生流体的交换 这种现象称之为介质间的窜流 Crossflow 1 双重孔隙介质模型 由kf km 认为原地下流体由基质岩块到裂缝系统 然后由裂缝系统流到井筒 忽略由基质岩块系统直接流入井筒 即 基岩系统 裂缝系统 井筒 2 双重介质中流体的流动形态 压力动态变化存在三个阶段 过渡段 生产一段时间后 缝中流体减少 pf下降 使Pm与pf形成了压差 产生窜流 该阶段的压力特征反映基岩和裂缝之间的窜流性质 第一阶段 油井开始生产 kf km 裂缝系统中的原油首先流入油井 基质岩块系统保持静止状态 此时的井底压力只反映裂缝系统的特征 这是裂缝系统的流动阶段 第三阶段 随着生产进行 Pm 此时既有流体从基质流到裂缝 又有流体从裂缝系统流入井筒 两者同时进行 达到一个动平衡 Pwf反映的是整个系统的特征 这一特征与单孔介质的特征相同 二 双重介质油藏常规试井分析方法 假设条件 水平等厚无限大双孔介质地层 中心一口井 以定产量q生产 由于kf km 故设km 0 基质和裂缝之间的窜流为拟稳态 1 模型及解 窜流量q 由下式确定 0 流体的密度 流体的粘度 形状因子 数学模型 1 IC BC Warren Roots给出了井底压力的近似解析解 弹性储容比 反映缝 基质弹性储量的大小 窜流系数 形状因子 2 a a a 定义为 l 基质岩块的特征长度 n 裂缝面的维数 基岩层状时 设层厚为hm则有 基岩正方体 正方体单元边长为am 基岩呈球形时 球的半径为rm 12 2 试井分析 对于压力恢复测试 利用叠加原理 3 当 较大时 3 中含 tp t 两项的Ei值可忽略 故得 4 1 当x 0时 故 t较小 关井时间不太长 时 4 写成 5 在半对数坐标系上绘 曲线 可得直线I1 直线段称之为双孔介质油藏的Horner曲线的初始直线段 反映了裂缝介质系统的均质特性 Pwf 2 当 t较大时 即关井时间较长 式 4 中两项Ei值均趋于零 6 故后期 曲线 也为直线I2 为双孔介质的Horner曲线的后直线段 它反映了双孔介质的整个系统 裂缝系统十基岩系统 的均质特性 Pwf 5 6 比较式 5 和式 6 两条直线的斜率相等 即 两条直线段互相平行 两直线段的截距差为DP 可求弹性储容比 3 在I1和I2两条直线段之间的过渡段即反映了裂缝和基岩的拟稳态窜流特征 Pwf 4 参数计算 p1h 第二直线段或其延长线上 t 1h时的压力值 在实际矿场测试中 由于续流 堵塞及关井时来不及测压等原因 I1不易测到 或者测试时间不够长 I2不出现 例 已知油藏的参数如下 q 79 5m3 d tp 300h h 18 9m 0 97mPa s B 1 1032m3 标m3 Ct 1 813 10 3MPa 1 0 287 rw 0 1067m 压力数据见表 解 画出Horner曲线 第一条直线段不出现 第二条直线段的斜率m 1 61MPa 周期 外推压力P 19 306MPa pw 1h 15 316MPa pwf 13 557MPa 由常规试井分析方法无法求得 值 第六节垂直裂缝井的常规试井分析 深度超过700m的地层中 压裂产生的裂缝基本是垂直缝 模型 无限导流能力 有限导流能力一 无限导流能力模型的常规试井分析 1 无限导流能力模型 1 均质地层被压开一条裂缝 不考虑地层厚度 裂缝与井筒对称 半翼缝长为xf 2 整条裂缝中压力相同 即沿着裂缝没有压力降产生 也没有渗流 此时裂缝的渗透率kf为无限大 3 不计裂缝宽度 即wf 0 裂缝穿透整个地层 4 若油井位于方形地层的中央 裂缝方向与该油藏的一条不渗透边界相平行 5 由于kf 则流体一旦从地层流入裂缝 即瞬时流入井筒 2 无限导流垂直裂缝的流动形态早期线性流动阶段 油井开始生产时为流体流向垂直裂缝的地层线性流 原因 裂缝具有无限导流能力 裂缝中的流动瞬间即可完成 因此对于无限导流垂直裂缝的油藏 缝中的流动不存在 晚期拟径向流 当压力波传播到较远的地层时 由于裂缝两端部流动的影响 地层中出现的一种径向流动 若存在封闭外边界 则径向流之后会呈现拟稳态流动阶段 3 无限导流垂直裂缝的常规试井分析 裂缝的压力解可得 在地层线性流动阶段 1 斜率 对 1 两边取对数 则有 lg p与1gt为一条斜率等于1 2的直线 M 0 5 由m的表达式可得 或 二 有限导流垂直裂缝的常规试井分析 1 有限导流垂直裂缝的模型 l 均质地层被压开一条裂缝 不考虑地层厚度 裂缝与井筒对称 半翼缝长为xf 2 裂缝具有一定的渗透率 即沿着裂缝存在压力降 亦即缝中有流动 3 裂缝宽度wf 0 裂缝同样穿透地层 4 一般情况下kf k 地层渗透率 这类裂缝往往出现在大型的水力压裂中 2 有限导流垂直裂缝的流动形态早期线性流 首先是裂缝中的线性流 时间短难测到 而后出现裂缝和地层的双线性流 后期拟径向流 同前 3 有限导流垂直裂缝的常规试井分析在双线性流动阶段 取对数 则有 M 0 25 可判断哪些数据属于双线性流动阶段 p t0 25直线的斜率为可求 当分析压力恢复数据时 方法中的 p t0 5或t0 25应改为 p t 0 5或 t 0 25 t关井时间 第七节水平井的常规试井分析方法 水平井的渗流问题受水平段长度 外边界 尤其是上 下边界的影响大 不能像垂直井那样简化成一个二维的渗流问题 因此 要比垂直井的渗流问题复杂得多 流动形态比较复杂 对于水平井常规试井分析来说 正确诊断水平井的流动形态是十分重要的 国内外水平井发展概况 一 水平井发展史 就水平钻井而言 它比现代石油工业的历史还要长 早在200年前 英国在煤层中钻了一口水平井 以求从其中找油 随后于1780年和1840年间进行生产 20世纪初 美国和德国开始采用这种技术 1929年 美国在得克萨斯州钻了第一口真正的水平井 该井仅于1000米深处从井筒横向向外延伸了8米 然而 由于工业上采用了水力压裂作为油层增产的有效技术措施 使水平井钻井停滞不前 例如 苏联和中国在50年代和60年代就已开始钻水平井 但直到1979年才又重新起 水平井的发展历史可分为两个阶段 第一阶段 70年代前 从技术上证实了钻水平井的可行性 结论 水平井技术上可行 经济上不行 失败的原因 地点选择不对 而不是技术上不过关 第二阶段 70年代后 水平井钻井技术取得显著成果 水平井在一定范围内进入生产应用阶段 1989年初世界共完钻各种类型的水平井700多口 而1988年完钻200多口 1989年完钻440口 1995年2500口左右 美国 2000年美国水平井的数量占当年完成井的33 以上 美国平均每年都要钻井3万多口井 若按33 预测 每年钻成1万口水平井 自1978年以来 世界上钻的水平井主要集中在三类油藏 1 裂缝性油气藏占50 2 有水锥 气锥的油气藏占40 3 薄层油气藏占10 二 水平井的优越性 1 提高单井产能计算结果表明 在相同泄油面积情况下 300m以上的水平井的采油指数是垂直井的3倍以上 提高单井产能的主要原因 水平井提高了油井与油藏的接触面积 另外水平井相当于一条长的准确定向的裂缝 2 减缓水气脊进 waterorgascresting 水平井尽量远离油气或油水界面 同时在保持与垂直井相同产量的情况下 大大降低了井筒附近的生产压差和流体流动速度 减缓了油井生产对油水或油气界面变形的影响 水平井段长600m的水平井 其计算的临界速度比垂直井高约4倍 3 开发一些特殊类型的油藏 裂缝性油藏 水平井可横穿更多的天然垂直裂缝 层状油藏 倾斜的层状油藏 4 提高气层产能直井中 井壁附近的气体流速高 造成紊流现象 导致压力损失 压力降正比于流速 约占总压降的30 水平井的泄油面积较大 流速要低得多 紊流完全消失 因此用水平井能增加气产量 5 提高采收率在相同的驱油面积和产量下 水平井较直井储量动用大 能减缓含水上升速度 提高无水采油量 油井见水后 由于水平井泄油面积大 降低了油层压力下降速度 合理利用驱动能量 6 减少出砂对油井产能的影响出砂与井眼周围的粘滞力大小有关 粘滞力则正比于流速 水平井的流速远低于直井 7 稠油油田开采 8 降低海上油田开发的工程和作业费用 三 水平井的局限性 1 地质因素对水平井效果起着主要的作用 2 水平段物性太差 其产能也会受到很大的影响 3 底水 气顶油层 要求油层具有一定的厚度 4 对于垂向渗透率非均质性大的底水油藏 效果差 5 多油层 厚油层超过100m 垂向渗透率差的油层 一 均质油藏水平井系统的物理模型和数学模型 1 物理模型考虑盒状砂岩油藏中一口水平井生产 假设 1 盒状油藏在x y z三个方向上的长度分别为xe ye h 所有的六个边界均为封闭边界 2 水平井长为L 且平行于x轴 半径为rw 其中心坐标为 xw yw zw 3 油藏均质各向异性 渗透率分别为kx ky kz 孔隙度为 原始压力Pi均匀分布 压缩系数为c 4 水平井以定产量q进行生产 2 数学模型由上面的假设可得下列扩散方程 对于内边界条件 可分为下列两类 1 流量均匀分布沿整个水平井轴流量均匀分布 但此时压力并不是均匀分布的 2 无限导流能力沿水平井井轴压力降处处相等 均匀分布 但此时的流量分布并不均匀 二 均质油藏水平井的流动形态 1 早期径向流动阶段刚开始生产 井筒内的压力突然降低 井筒周围的流体率先流向井内 此时在平面上形成一种径向流 称之为早期径向流 其井底压力表达式为 L 井长 msA 由近井地带渗透性的改变而造成的污染系数 早期径向流消失的主要原因 1 压力波传播到的上或下边界 2 水平井两端的径向流动 结束时间可由下式确定 2 早期线性流动阶段 随着时间的不断延续 压力波已达到上 下边界 径向流动阶段已消失 这时垂向上的流动已达到拟稳态流动 水平面上的流动起主要作用 此时地层中出现一种线性流 称之为早期线性流 起始与结束时间分别为 式中 3 晚期径向流动阶段 由于流动的范围越来越大 可近似认为远处的流体径向流入水平井 地层中又一次出现径向流动阶段 为晚期拟径向流动阶段 晚期径向流动阶段中的压力表达式为 起始与结束的时间分别为 pwf 4 拟稳态阶段当所有方向上的压力波传播到各边界 此时地层中出现一种拟稳态流动阶段 其压力特征与垂直井的压力特征一样 三 水平井常规试井分析方法 1 流态诊断方法一般根据双对数压力导数曲线的特征来进行诊断 压力导数 双对数压力导数曲线 对于不同的流动阶段 在双对数曲线上有不同的特征 例如对于线性流动阶段双对数压力导数曲线上 线性流动阶段的特征为一条斜率等于1 2的直线对于径向流动阶段 早期和晚期 双对数压力导数特征为斜率等于0的一条水平线 对于拟稳态阶段 双对数压力导数特征为斜率等于1的一条直线 早期径向流 早期线性流 晚期径向流 拟稳态流 2 水平井的常规试井分析方法1 早期径向流动阶段对于水平井的早期径向流动阶段对应的压力数据 在压力与时间的半对数坐标系中为一条直线 直线的斜率为 可求 2 线性流动阶段分析对于水平井的线性流动阶段对应的压力数据 为一条直线 3 晚期拟径向流压力数据在压力与时间的半对数坐标系中的曲线为一条直线 第八节均质油藏钻杆测试 DST 分析Drillingstemtest 所谓的钻杆测试是指在完钻之后 固井之前利用钻杆将测试仪器下到目的层所进行的油气层测试 一般是在不知地层储能的新区探井中进行 作用 可对测试层段作出重要的经济可行性评价 判断测试层的工业开采价值 确定是否进行永久性完井 设计 下入套管或确定射孔段的最合理位置 选择最合适的完井方法 判断测试井附近是否有断层存在 计算离边界的距离 还可求出测试井的最小边界范围 以及通过测试资料的比较认识测试油藏的性质 取得原始地层压力 地层有效渗透率 实际和理论的产能 通过计算的井壁阻力系数和污染比 可作出钻井对地层损害的评价 试井分析方法 谢谢各位专家 欢迎批评指正