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试井分析进展及发展趋势综述摘要：回顾、展望了试井分析技术的现状及发展趋势。具体分析了我国试井技术面临的问题，指出高含水期多相流试井、动静态结合的试井油藏描述技术、凝析气井试井分析及低渗透油藏试井技术等是目前急需解决的试井技术。关键词：试井解释 发展趋势 分析 模型中图分类号：TE国外试井始于20世纪20年代，试井技术成熟的标志是80年代出现的典型曲线拟合法，90年代计算机技术的发展使试井分析从图版拟合变成自动拟合。我国试井始于20世纪40年代玉门油田，70年代，各大油田全面推广使用常规试井分析方法。80年代，引进国外试井软件和电子压力计，我国试井技术出现质的飞跃，试井解释从手工画直线分析发展到计算机辅助试井解释、地质模型诊断，一些大学和油田公司合作研制了国产试井解释软件。高精度电子压力计的广泛应用，使我国的试井从机械压力计时代走向电子压力计时代，许多厂家和研究单位具有研制各种规格电子压力计的能力，测量数据精度的提高为试井理论和资料解释方法的发展提供了有力工具。国内许多专家学者从事试井理论研究工作，发表了大量研究论文，为试井软件开发和各类试井资料解释提供了理论支持。1、试井分析现状20世纪3o年代，麦斯盖特提出外推法；50年代，米勒、戴斯和哈钦森提出长时问生产后关井压力分析的MDH法，霍纳提出了压力恢复单对数直线段分析方法，马休斯等人提出任意形状油藏中压力分析的MBH法；60年代，变产量叠加法，复杂边界单对数直线段分析，常规分析方法趋于完善；70年代，无量纲概念，雷米典型曲线图版，麦金利图版、阿格厄尔图版，格林戈登图版，典型曲线法诞生；80年代，鲍特导数图版，试井模型诊断技术，双孔、复合、双渗、垂直裂缝试井模型完善，卡玛尔一布里格姆脉冲试井典型曲线拟合，非牛顿流体试井出现；90年代，自动试井拟合技术，低渗透油藏试井，多井数值试井技术完善。试井技术经过几十年的发展，油藏和气藏单相流动的试井理论、分析方法、试井软件已非常成熟，通过各类试井模型(见表1)，在试井软件中组合成许多试井解释方法，提供储层模型诊断、流动期划分、曲线自动拟合和结果检验校正等功能。可以系统的分析计算均质地层的井筒储集系数、表皮系数和地层压力；判断边界性质，即断层、岩性尖灭等不渗透边界、边水或底水等恒压边界；计算边界距离、评价地层损害程度。对于有裂缝的地层，采用双孔隙模型，还可以判断裂缝和基质的窜流能力，计算窜流系数、储容比；对于压裂井，可以计算裂缝半长，评价压裂效果；对于存在储层物性或流体径向变化的情形，可以判断计算不同内半径的径向渗透率；对于注水井，可以计算油水前缘的径向位置；对于气井，还可以确定气井产能方程，核实气井单井控制储量。采用水平试井技术，可以有效地计算水平和垂向渗透率；采用多井干扰试井，可以判断井问连通情况，计算导压系数。低渗透油藏非自喷井的DST试井方法也很成熟。目前，国际上比较有代表性的试井解释软件有：SSI公司的Workbench软件，KAPPA公司的Saphir软件，EPs公司的PanMesh软件，wT SOFlgrARE公司的Fast软件，这些国外软件模型丰富，功能强大，商品化程度高，并具有生产系统分析等拓展试井资料应用范围的功能。近年来，新推出数值试井解释版本，考虑了多井生产的影响，三维视觉效果使地质模型更接近实际，试井分析成果更具实际意义。表1 试井分析基本模型和方法储层基本模型均质、双重介质、双渗透、复合内边界模型点源解模型、井筒储集模型(变井储、相再分布)、内边界模型 表皮模型(变表皮)、压裂井模型、DST测试模型、局部打开模型、斜井模型、水平井模型油层上下(顶底)边界模型气顶、底水模型外边界模型(1)封闭边界模型：一条直线断层、两条平行边界，两条交叉边界，矩形边界，圆形边界，u型边外边界模型 界，正六角形边界等(2)恒压边界：单一恒压边界、多条恒压边界，圆形恒压边界等(3)局部连通断层2、发展趋势对非均质储层、多相流动、不服从达西定律的渗流情形，还未形成有效实用的试井方法，国外非常重视这些非常规试井技术的研究。2.1 多相流动模型对于多相流动，通常是引入总流度的概念，按单相流方法计算各相的渗透率。近年来，多相流试井研究采用了多相渗流驱替理论，研究驱替前缘的推进位置，从活塞式驱替发展到非活塞式，平面上由两区发展到三区、由单井的解析解(半解析解)发展到多井的数值解，解析结果由原来的各个单相参数发展到参数组合或函数关系。2.2 非牛顿试井模型非牛顿流体分三类：具有拟塑性的幂律型非牛顿流体，如聚合物溶液、稠化水和泡沫液等，其流变特性是视粘度随剪切速率的增加而减小。研究表明，在非牛顿流的不稳定压力响应曲线上，见不到象牛顿流所呈现的半对数直线段，其早期压力动态为线性流，晚期为拟径向流。粘弹型非牛顿流体，如具有松驰特性的重质、高粘原油和某些具有粘弹性质的聚合物溶液等，其特性为视粘度随剪切速率的增加而增加。研究表明，在一定的条件下早期压力可出现线性流。屈服拟塑型非牛顿流体，当压差达到某个临界值以后流体才开始流动，并表现出拟塑性。在考虑启动压力梯度下，已得到类似于低速非达西流动的压力分析方法。2.3 热采井模型稠油油藏注蒸汽吞吐采油过程中试井是指导、监控稠油开采的重要手段，由于注入井内和油层中介质超高温，使得试井仪器和解释方法受极大限制。稠油油藏热采试井是在诸如蒸气吞吐、蒸汽驱和火烧油层等热采过程中对井进行的不稳定压力测试。目前，热采井试井分析广泛应用的是双区性的复合储层模型(简称“双区模型”)，也称为拟稳定流方法。利用复合区的直线段斜率和复合模型典型曲线拟合法，可计算出波及区的体积、半径及外区的流动系数，能够估算出注入地层的热损失及加热效率。2.4 低渗透油藏非达西流动模型低渗透油层存在启动压力梯度时，流量与压力梯度曲线不过坐标原点，早期是一条下凹曲线，后期成为一条直线。在引入无量纲启动压力梯度后，典型曲线图版中多一个无量纲启动压力梯度和表皮系数的组合参数。随着启动压力梯度的增大，非达西流无量纲压力随生产时间的延长而偏离达西流曲线，对应的导数曲线明显上翘，上翘幅度与启动压力梯度有关。通过典型曲线拟合法可以计算实际油藏启动压力梯度。2.5 动静态结合的多井系统试井模型油田开发中，后期试井资料受邻井干扰的现象日趋增加。目前，多井系统试井模型考虑了一口井的供给边界压力随时间存在三种可能的变化趋势，压力随时问减少，压力随时间增加，能得到含单井注采比的压力分析方法。2o世纪90年代以来，以Tulsa大学、Texas A&M大学等原从事试井、油藏工程、油藏描述的专家引入反问题的理论，将地质、测井和生产动态资料进行综合分析，考虑油藏物性(孔隙度、渗透率)的三维变化而不是一个平均值，在拟合目标函数中引入地质变量，采用梯度优化算法，获得全油藏渗透率、孔隙度分布。2.6 复杂井(水平分枝井、多底井)模型对于水平分枝井、多底井、侧钻井，已从理论上研究出压力表达式，但目前实际试井井例很少。2.7 煤层气井试井模型考虑煤层气的解吸附作用，用灌注法试井可以得到煤层气的参数。3、面临的问题及发展建议3.1 国内外差距对比我国试井技术在试井理论和实际应用方面总体接近世界水平，在油气勘探开发过程中发挥了巨大作用。但是，我国试井理论方法和软件技术与国外相比，存在较大差距。试井理论的差距表现在： 国内多相流试井大都沿用国外总流度的概念，而国外已引入了现代反问题渗流理论，采用开发动态数据(试井压力、产量、含水率)与静态数据(地质、测井、地震)结合的油藏精细描述技术，研究储层渗透率和孔隙度在空间的分布，而不是一个平均值。当国外已不在分形试井、人工智能试井研究中投入更多精力的时候，我国才进入这个领域。 我国油田注水开发井网密，井间干扰严重，尽管国内一些试井工作者在考虑邻井干扰的压恢和压降分析方法、剩余油试井分析方法，但迄今未形成实用方法。实用试井技术和软件研究差距主要有：试井软件功能单一，模型少；理论研究与实用技术脱节；由于试井软件的产业化不发达，试井软件维护和更新落后于计算机软件技术的发展。3.2 油田勘探开发对试井的要求我国大多数油田已进入高含水期，且非均质性严重，面临着如何确定剩余油饱和度分布问题。我国石油接替资源储量大部分为低渗透油气藏，大量的低渗透油气藏开发造成油水渗流偏离达西定律，现有试井方法已不适应这类油藏。随着西气东输工程的启动，大量凝析气藏将投入开发，这类气藏还伴随高温高压，如果测试工艺不当，将难以取到合格资料。随着钻井技术的发展，大量侧钻井、多底井、分枝井的出现需要有配套的试井技术。4、急需解决的试井技术4.1 高含水期多相流试井及动静态结合的试井油藏描述技术我国大量产水油气井多相流试井导数曲线呈现上翘特征，表皮系数常为负值，传统单相流试井方法不能解释这些现象。对于非均质油藏的多相流试井问题，实际上空间各点渗透率变化，试井无解析解。用传统的数值求解，将组合无数个图版，无法进行图版拟合，图版拟合方法制约了多相流试井分析的进一步发展。20世纪9o年代以来，国际上考虑油藏物性(孔隙度、渗透率)的三维变化而不是一个平均值，在拟合目标函数中引入地质变量，采用梯度优化算法，获得全油藏渗透率、孔隙度分布，从而得到全油藏的饱和度分布，这项技术对于我国注水开发油田在理论和实际应用上都有重要意义。动静结合的油藏精细描述的关键技术是计算待求渗透率和孔隙度随拟合参数的变化率，称为敏感系数，反映了待求参数对模型的敏感程度。敏感系数的计算是反问理论的重要内容，由于非线性渗流方程无解析解，无法直接得到敏感系数解析式，成为困扰反问题研究与应用的难题。长期以来，人们非常重视敏感系数计算方法，一直寻求从非线性方程中获得敏感系数近似式。4.2 凝析气井试井分析凝析气井试井伴随反凝析引起的相变，这种多相流动与黑油的油水多相流不同，目前采用的三区复合模型是基于单相流理论，可以计算气区、凝析油阻塞区的半径，但没有反映相变的动态机理，特别是凝析过程的动态变化。对于存在边底水的凝析气藏，凝析油和水的相互作用，试井导数曲线出现异常，有必要研究相应的资料解释方法。4.3 低渗透油藏试井技术低渗透油藏由于渗透性差，压力恢复曲线出现长时间的早期段，一方面要完善低速非达西流试井模型，发展两相流资料解释方法；另一方面，发展缩短关井测压方法、续流校正方法。4.4 复杂井试井技术在油气田开发领域，水平井的出现，被喻为第四次采油。目前，侧钻井、分枝井、多底井越来越多，现有复杂井渗流理论，特别是多相渗流理论还有待完善，通过复杂井试井技术研究，提高这类井的动态监测技术。4.5 变形介质油藏试井技术常规试井假设介质是刚性的，但在许多情况下介质的变化是塑性的，容易发生部分或全部不可逆变形，如异常高压深层油气藏、出砂性地层、大排量泵采情形。变形介质已有模型假设渗透率随压力变化的形式是已知的，由此计算压力及导数的变化特征。对于渗透率变化为指数式的情形，导数曲线将上翘，随递减指数的增大，上翘幅度增大。随着西气东输工程的启动，塔里木高压气藏陆续投入开发，变形介质油藏试井越来越重要，需要运用流固耦合渗流理论，发展各类变形介质地层试井技术。石油探井深度多在2000 m左右，钻遇热储分别为姚家组、青山口组二、三段，泉头组三、四段。研究区范围内每百米地温梯度大于3，限于研究区目前对地热研究程度较低，故本次研究仅采用热储法及容积法进行地热资源量计算。研究区的地热总资源为3318735lOs m3；按回采率01计算的可采资源量为31874lOs m3；按回采率5计算，可采资源为165936lOs m3。5、结论及建议5.1 综合分析结果，大庆市区具有形成地热田的深部背景。5.2 地温异常具明显特征，大庆长垣地温梯度高于长垣两侧，同时受埋深控制，埋深增大温度升高。5.3 本区的地热资源类型为孔隙类，经济型，中低温、中温，温热水、热水型地热资源。本区的地热水已达到矿泉水命名标准，其水质可称为C1HCO3一Na型，中矿化、偏碱性、软水型、氟具有医疗价值浓度，偏硼酸(或溴)、偏硅酸达到矿水浓度的热矿水，但不适合作为饮用水，只可用于医疗保健。5.4 为了取得稳定流及非稳定流条件下的动、静水位、降深及相应水量资料，建议部署专门水文地质探井，进行规范化水文地质试验。5.5 为研究地热水的成因、年龄及补给源等，对研究区热储地层水的稳定同位素坞o 2H及 S和放射性同位素 H、Hc的测定是十分必要的。由此，也可通过相关资料分析对比，研究各种水体的补排、年龄及水力联系。参考文献1中国油气井测试资料解释范例编写组：中国油气井测试资料解释范例，石油工业出版社(北京)，1994，10。2刘蔚宁：试井的过去、现在和将来，油气井测试，1997(4)6。3林加恩：实用试井分析方法，石油工业出版社，1996，5。4刘日武，刘俊丽：注水井试井方法综述，油气井测试，1998(1)7。5Reynolds，AC，He，Nanqun，Cliu，Land Oliver，DS：RepammeterizationTechniques for GeIr曲_mg Reservoir oe iptiOIlConditionedtoVarigrams and WeTest PIessuIeDataSeePetE喂J(Dec1996)，1451546He，Nanque，Reynolds，ACand Oliver，DS：Three-DimemionalReservoir EIescIi Oil from Multiwell P essuIe Data and Prior Information，SeePetE喂J(Sept1997)3123277