(西安石油大)试井分析基础理论

试井分析技术 （油藏动态监测 技术） 西安石油大学 课 程 安 排 第一节 试井分析基础理论 第二节 常用试井分析方法 第三节 实际试井资料解释与应用 第一节 试井分析基础理论 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 1、试井基本概念 试井是一种通过获得有代表性储层 流体样品、测试同期产量及相应的 井底压力资料来进行储层评价的技 术。 试井包括 试井测试 和 试井解释 两部 分。 试井测试， 测试内容包括流量、 压力、温度和取样等等。 试井解释： 通过对井的 测试测试 信息 的 研究，确定反映测试井和储层特性 的各种物理参数。 一、试井定义 试井解释 就是以渗流力学理论为基础，通 过对井的 测试测试 信息 的研究，确定反映测试 井和储层特性的各种物理参数。 试井分析的理论基础包括： 稳定渗流理论 不稳定渗流理论 压力叠加原理理论 信息论。 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 二、试井的目的 归纳起来试井的主要目的有：归纳起来试井的主要目的有： 1、 确定地层压力 2、估算测试井的控制储量、地层参数。 3、井底储层污染评价 4、探测测试井附近的油（气）层边界，包括断层特性的 评价 5、判断井间连通性和注采平衡分析 6、描述油藏中的非均质性。 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 三、试井的重要性 1、试井是唯一的矿场流动评价技术 油气勘探开发的是 流体矿藏， 流动测试将 更能反映油气藏的产能。渗流力学理论的发 展： 室内实验 矿场试验 -试井。 2、 试井服务的范围跨越了油气田勘探和开 发的全过程。 3、试井是 油气油气 勘探开发 的一项关键技术，的一项关键技术， 试井是地震、测井、录井等不可代替的油藏 探测与监测技术，是重要动态地质建模与储 层描述技术。 试井资料的特点是在油田的开发过程中随时 都可以测取，测试精度高，可以分析得到代表 着比测井和录井更大范围内的非均质特性，而 且其中一些特性是通过其它资料无法得到的。 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 四、试井工艺与试井分类 1、常见不稳定测试 单产量测试单产量测试 多级产量测试多级产量测试 本课程重点讲解以下的试井 分析： （ 1）定产量压降试井 （ 2）多级产量压降试井 （ 3）两产量试井 （ 4）探边测试 （ 5）定产量恢复试井）定产量恢复试井 （ 6）多级产量恢复试井）多级产量恢复试井 2、试 井的 分类 依据不同标准，分类不同： 根据流态 分类：稳定 试井 与不稳定 试井 ； 根据流体 分类：油井 试井 、气井 试井 、水井 试 井； 根据生产条件 分类：压降 试井 、压恢 试井。 等等。 （ 1）产能试井 产能试井（也称为稳定试井）产能试井（也称为稳定试井） 是改 变若干次油井，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 产能方程产能方程 和 无阻流量无阻流量 。 （ 2）不稳定试井）不稳定试井 不稳定试井不稳定试井 ： 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 。 这种 压力变化压力变化 同测试过程的 产量产量 有关，也同 测试井和测试层的特性测试井和测试层的特性 有关。因此，运用试井资 料，即测试过程中的井底压力和产量资料，结合 其他资料，可以计算测试层和测试井的许多特性 参数。 不稳定 试井的技术内容 当油藏中流体的流动处于 平衡状态平衡状态 （静止或稳 定状态）时，若 改变改变 其中某一口井的 工作制度工作制度 ，即 改变流量（或压力），则在井底将造成一个 压力扰压力扰 动动 ，此压力扰动将随着时间的不断推移而不断向井 壁四周地层径向扩展，最后达到一个新的平衡状态 。这种压力扰动的不稳定过程与井、储层岩石物性 和储层流体的性质有关。 因此，在该井或其它井中用仪器将井底压力随 时间的变化关系测量出来，结合其它资料，通过分 析，就可以判断井和油藏的性质。这就是不稳定试 井的所要研究的内容。 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 试井技术发展已经有 70多年 的历史。 已从简单的地层压力推算发 展到能够比较全面地认识油 、气藏内部岩石与流体的特 性、储层产能和井筒状况的 水平。 五、试井分析技术的发展 1937年国外下入第 1支压力计测试地层压力 1951 年 Horner提出了 Horner半对数分析方法 1954年 Matthews等人提出了 MDH半对数分析方法 。 70年代 Ramey、 Agarwal 、 Mckinly 、 Earlougher等人研究 出了以典型曲线分析为主的早期试井分析方法后，现代试 井解释方法有了重要进展。 1979年 Gringarten在 前人基础上提出了双对数压力 典型曲 线分析法， 1983年 Bourdet又提出了压力导数典型曲线分 析法，到此， Gringarten典型曲线与 Bourdet压力导数典型 曲线组合成复合图版，成为了石油工业标准，这也就标志 着 现代试井解释技术的诞生 。 试井分析技术的近期发展 试井分析的 5个研究热点和难点为： （ 1）一些复杂情况的 试井 分析方法的研究（多层、多 相、多井，低渗透，特殊油气藏） （ 2）井下永久压力实时监测与分析技术 （ 3）考虑流量影响的试井与试井分析技术。 要测试流量史的响应。 （ 4）数值试井分析技术 （ 5）试井的储层描述技术 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 1、不稳定流动基础 在均质圆形储层中有一口井关井，在生产前整个储层 中压力处处相等，且等于原始压力。如果油井保持恒 定产量 q生产，那么在会在井底产生压力干扰。井底压 力 pwf会随 油井不断生产而同时降低，则压力干扰或传播 速度主要由以下因素确定： （ 1） 渗透率； （ 2）孔隙度； （ 3）流体粘度； （ 4）岩石和流体的压缩性。 五、 不稳定试井分析基础 在稳定流动状况下，流入单元体积多 孔介质流体的质量与流出流体质量相同。 在不稳定流动状况下，流入流体的质量与 流出流体质量不同。因此，多孔介质中的 流体含量随时间改变。 2、 试井解释模型基础 试井是一种探测技术，地质理论和油气层渗 流理论是试井模型的基础。 建立试井解释模型的基础概括为： 地质基础 地质模型 孔隙结构的认识 油气层的几何模型 边界性质 参数分布 流体分布情况 测试井况 井模型 渗流基础 渗流模型 数学模型 (解的连续性、 唯一性、 稳定性 ) 上述 1到 3条组成了试井的物理模型，它是建立 试井的数学模型的基础。 一般试井解释中用于描述 储层流体流动特征 的数学关系式只包含了部分 储层特征，称为基本 的储层特征。 基本的储层特征包括以下几个部分： （ 1）储层中的流体类型 （ 2）流体流动状态 （ 3）储层几何形状 （ 4）储层中的多相流体流动相数量。 试井解释模型与其它模型的关系： 试井解释模型试井解释模型 试井井解释模型由下面三部分组成：试井井解释模型由下面三部分组成： 基本模型基本模型 ：油气藏的基本特性：油气藏的基本特性 边界条件边界条件 ： 内边界条件内边界条件 -井筒及其附近的情况井筒及其附近的情况 外边界条件外边界条件 -油藏外边缘的情况油藏外边缘的情况 初始条件初始条件 ：油藏投入开发前的情况：油藏投入开发前的情况 基本模型基本模型 （ 1）均质油气藏模型）均质油气藏模型 K1 井筒井筒 （ 2）非均质油气藏模型）非均质油气藏模型 双孔隙性双孔隙性 K1 K2 双渗透性双渗透性 K1 K2 复合油藏复合油藏 K1 K2 内边界条件内边界条件 （ 1）井筒储集效应）井筒储集效应 （ 2）表皮效应）表皮效应 （ 3）裂缝切割井筒）裂缝切割井筒 外边界条件外边界条件 （ 1）无限大地层（无外边界）无限大地层（无外边界） （ 2）不渗透边界）不渗透边界 （ 3）恒压边界）恒压边界 （ 4）封闭边界）封闭边界 3、基本几何流动模型 5、表皮效应与表皮因子 由于钻井、完井、压裂、酸化等因素，设由于钻井、完井、压裂、酸化等因素，设 想在井筒周围存在一想在井筒周围存在一 个很小的环状区域，这个很小的环状区域，这 个小环状区域的渗透率与油层不相同。因此，个小环状区域的渗透率与油层不相同。因此， 当原油从油层流入井筒时，在这里产生一个附当原油从油层流入井筒时，在这里产生一个附 加压力降。这种现象叫做加压力降。这种现象叫做 表皮效应表皮效应 （或趋肤（或趋肤 效应）。效应）。 将附加压力降（用 Ps表示）无因次化 ，得到 无因次附加压降无因次附加压降 ，用它表征一口井 表皮效应的性质和严重情况，称之为 表皮 因子 （或趋肤因子、污染系数），用 S表示 ： 表皮效应与表皮表皮效应与表皮 因子 Pi Ps 0 Pwf rs Ks0 Pi Ps K S0， 数值越大，表示污染越严重； S=0， 井未受污染； S0, 数值越大 , 表示污染越严重； rwe= rw, S=0, 井未受污染； rwe rw, S0, 绝对值越大 , 表示增产效果越好 。 换成常用对数，得： 最简单的试井解释模型最简单的试井解释模型 写成压差形式： 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 六、无因次变量六、无因次变量 一般的物理量都具有因次，并可用基 本因次表示出来。 面积： L2 产量： L3/t 也有一些量不具有因次。如含油饱和 度、孔隙度等。 为了一定目的，常常把某些具有因次的物理 量无因次化，即引进新的无因次量，或称为无量 纲量。 用下标 “D”表示 “无因次 ”。 无因次压力： 无因次时间： 无因次变量无因次变量 无因次变量无因次变量 无因次井筒储集常数： 无因次距离： 无因次变量无因次变量 无 因 次 的 定 义 不 是 唯 一 的 用井的半径定义 用关井时间定义 用油藏面积定义 用裂缝半长定义 无因次变量无因次变量 无因次变量无因次变量 无因次变量无因次变量 1、关系式变得很简单，易于推导、记忆和应 用 2、由于使用的是无因次量，所以导出的公式 不受单位制的影响和限制 , 因而使用更为方 便。 3、可以使得在某种前提下进行的讨论具有普 遍的意义。 使用无因次量的优点：使用无因次量的优点： 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 八、叠加原理八、叠加原理 所谓 “叠加原理 ”就是：如果某一线性微分方程 的定解条件也是线性的，并且它们都可以分解成 若干个定解问题，而这几个定解问题的微分方程 和定解条件相应的线性组合，正好是原来的微分 方程和定解条件，那么，这几个定解问题的解相 应的线性组合就是原来的定解问题的解。 将叠加原理应用到试井问题上 , 可以说成：油 藏中任一点的总压降，等于油藏中每一口井的生 产在该点所产生的压降的代数和。 将 叠加原理应用到 试井问题试井问题 上 , 可以说成： 油藏中任一点的 总压降总压降 ，等于油藏中每一 口井的生产在该点所产生的 压降的代数和压降的代数和 。 使用叠加原理时应注意 ： 各井都应在同一水动力系统 各井都应在同一水动力系统 叠加原理 井井 A的压力变化的压力变化 井 A 井 B 井 C dAC dAB qA qC q B 叠加原理叠加原理 多井系统的应用 (空间上的叠加形式） 叠加原理叠加原理 多井系统的应用 (空间上的叠加形式） 由叠加原理可知：井 A 的压力变化为 上式中 PA、 PB-A、 PC-A分 别 表示 A、 B、 C井以 qA、 qB、 qC生 产 时，在井 A产生 的压降。 井 A 井 B井 C 叠加原理叠加原理 多井系统的应用 (空间上的叠加形式） 若 t 处于径向流动期，则 叠加原理叠加原理 变产量系统的应用 (时间上的叠加形式 ） 如果井以若干不同产量生产，也可看作多井 系统的问题，但此时井间距离为零。 q t q1 t1 q2 t2 q3 0 t2t1 t2 t1 叠加原理叠加原理 变产量系统的应用 (时间上的叠加形式 ） q t q1 0 井井 q t q2-q1 0 井井 q3-q2井井 tq q t q1 q2 q3 0 叠加原理叠加原理 变产量系统的应用 (时间上的叠加形式） 这 “三口井 ”所造成的压差之和 p p1+ p2+ p3便是该井的压力变化，即： 目录 一、试井定义 二、试井的目的 三、试井的重要性 四、试井工艺与试井分类 五、 试井分析技术的发展 六、 不稳定试井分析基础 七、无因次变量七、无因次变量 八、叠加原理 九、试井解释程序九、试井解释程序 1、试井分析过程：、试井分析过程： （ 1）判断测试数据是否有）判断测试数据是否有 效，划分有效测试段效，划分有效测试段 ,选择选择 分析分析 “流动期流动期 ”。 （ 2）解释模型识别或诊断）解释模型识别或诊断 （ 3）划分）划分 “流动段流动段 ” （ 直线 分析方法用 ） ,寻找直线规寻找直线规 律律 （ 4）模型参数计算）模型参数计算 （ 5）模型检验或分析结果）模型检验或分析结果 检验检验 九、试井解释程序九、试井解释程序 2、试井解释框图、试井解释框图 解释模型诊断与识别解释模型诊断与识别 解释模型检验解释模型检验 相符否？相符否？ 油藏参数计算油藏参数计算 结束结束 不相符不相符 数据有效性评价数据有效性评价 解释模型诊断与识别解释模型诊断与识别 寻找一个与未知系统寻找一个与未知系统 S特性相近的系统模特性相近的系统模 型型 S ： 输出输出 O近似于原输出讯号近似于原输出讯号 O。 模型参数计算模型参数计算