（石油与天然气工程专业论文）靖边气田产能方程建立与应用研究.pdf

中文摘要 翥士茎甾茎鬻工孰笙 硕士生：王晓华( 签名) 莎9 兄一士 指导教师：吴新民( 签名) 塞鲴嚣 摘要 如何准确的确定气井产能是实现气井合理开发的基础性工作。该文通过查阅分析国 内外目前产能分析方法的研究现状，综合分析了靖边气田产能试井中常用的常规回压试 井、修正等时试井等各种常规产能试井分析方法。考虑到测试数据与地层实际情况的误 差，改进了二项式产能方程分析方法和指数式产能方程分析方法。在对已有的气井单点 产能试井方法应用讨论的基础上，重点介绍了长庆气田单点产能试井的理论、具体做法， 分析了影响单点试井资料分析的因素、合理设计和具体的实施。本文的主要成果体现在 以下几个方面：对国内外的气井产能分析方法的理论和产能方程进行了详细介绍；根据 已做过单点产能试井的气井的产能方程依据，从经验产能公式、陈元千产能公式中优选出 了适合靖边气田下吉的产能方程；应用大量的现场试验数据、针对靖边气田不同的储层 类型，提出了确定准确的测试资料和工作制度的方法，推导出了相应的经验方程，建立 了不同储层类型的产能预测经验方程。为靖边气田下古气藏的开发提供了依据。 关键词：气井产能方程修正等时试井气井产能预测 论文类型：应用研究 u 英文摘要 s u b j e c t ： s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r ： e s t a b l i s h m e n ta n d a p p l i c a t i o ns t u d i e so fg a sw e l ld e l i v e r a b i l i t ye q u a t i o n o f j i n g b i a ng a s f i e l d o i l - g a se n g i n e e r i n g w a n g x i a o h u a ( s i g n a t u n ) 幺丛9xl 叠i i h i a w u x i n m i n ( s i g n a t u 即) 1 幽盈b 幽出 a l l s i r a c i h o wt oa s c e r t a i nt h ep r o d u c t i v i t yo fg a sw e l li sb a s i cw o r kf o rr a t i o n a ld e v e l o p m e n to f g a sw e l l r e f e rt ot h ep r o d u c t i v i t ya n a l y s i sm e t h o d sb o t hi nd o m e s t i ca n da b r o a da tp r e s e n t , t h i sa r t i c l ea n a l y z e dt h ec o m m o nu s e dm e t h o d so fj i n b i a ng a s f i e l ds u c ha sm o d i f i e d i s o c h r o n a lw e l lt e s t i n gc o m p r e h e n s i v e l y c o n s i d e r e dt h ee r r o r sb e t 、a mt h et e s t i n gd a t aa n d a c t u a lf o r m a t i o nc o n d i t i o n , i m p r o v e dt h eb i n o m i a lg a sw e l lp r o d u c t i v i t ya n a l 蛳c a lm e t h o da n d e x p o n e n t i a lg a sw e l ld e l i v e r a b i l i t ye q u a t i o na n a l y t i c a lm e t h o d b a s e do nt h er e s e a r c ho f c u r r e n t l yu s e ds i n g l e p o i n tg a sw e l lp r o d u c t i v i t yt e s ta p p r o a c h , t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h e t h e o r i e sa n dp r a c t i c a lw a yo fs i n g l e - p o i n tg a sw e l lp r o d u c t i v i t yt e s to fc h a n g q i n gg a s f i e l d ， a n a l y z e dt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fw e l lt e s td a t ar e s e k r c h , r a t i o n a ld e s i g na n dh o wt op u ti n t o e f f e c t t h i sa r t i c l ew o r ko u tt h ef o l l o w i n gr e s u l t s ，i n t r o d u c e dt h et h e o r i e sa n dp r o d u c t i v i t y f o r m u l a so fg a sw e l ld e l i v e r a b i l i t ya n a l y s i sa p p r o a c hb o t hi nd o m e s t i ca n da b r o a di nd e t a i l ； b a s e do nt h e d e l i v e r a b i l i t ye q u a t i o no fw e l l sw h i c hs i n g l e p o i mw e l lt e s th a v e b e e n i m p l e m e n t e d ，c h o o s et h es u i t a b l ep r o d u c t i v i t yf o r m u l af o rj i n g b i a ng a s - f i e l df r o mt h e e m p i r i c a lf o r m u l aa n dt h ec h e n y u a n q i a nf o r m u l a ；w i t ht h ea b u n d a n ts i t et e s td a t a , a i m e da t t h ed i f f e r e n tf o r m a t i o n so fj i n b i a ng a s - f i e l d , r a i s e dt h em e t h o d so fa s c e r t a i nt h ev e r a c i t yo f t e s td a t aa n dw o r k i n gp r o c e d u r e ，d e d u c tt h er e l a t e d e m p i r i c a lf o r m u l aa n dc r e a t et h e p r o d u c t i v i t yp r o g n o s t i c a t ef o r m u l af o rd i f f e r e n tf o r m a t i o n s w h i c hp r o v i d et h eb a s i sf o rt h e e x p l o i t a t i o no f e a r l yp a l a e o z o i cr e s e r v o i ro f j i n b i a ng a s - f i e l d s u b j e c th e a d i n g s ：g a sw e l l ，g a sw e l lp r o d u c t i v i t yf o r m u l a s ，m o d i f i e di s o c h r o n a lw e l l t e s t i n g ，p r o d u c t i v i t yp r o g n o s t i c a t i o n t h e s i s ：a p p l i c a t i o n ss t u d y i i i 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名 r 期：加6 ，i t 。 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接 相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名 导师签名 珑咯 l 关韧民 r 期：加占，t p 炒 日期：2 o o b f i j a 第一章前言 第一章前言 为了更合理搞好靖边下古气藏的开发研究，首先要解决靖边下古气藏科学开发前的 气藏工程中的许多问题，包括对气藏储层特征的认识、气井产能的准确评价、不稳定试 井曲线的精细分析、气藏的边界、储量分布、井的污染等，只有解决了这些问题，才能 为该气田科学开发提供可靠的决策依据。 靖边下古气藏自发现以来，先后进行了近上百口井的产能测试，既有单点测试资料， 也有等时和修正等时试井资料和相应的试采资料。但是，从已有的资料综合分析看，靖 边下古气藏的储层非均质性强，横向和纵向的分布都相对分散，有效储层预测难度大。 用目前的理论分析下古气藏气井的产能测试资料，进行产能评价存在比较大的偏差。尤 其是修正等时试井与单点产能测试的评价结果相差非常大，单点产能测试估算的无阻流 量偏高。产能试井曲线异常，用传统的理论进行分析时，部分井得到不符合实际的结果， 无法正确认识储层的产能。为了能够正确分析该气藏的产能，需要研究产能测试资料的 分析理论，研究在下古这种复杂地质条件下，用传统的方法分析下古气藏的试井资料， 其评价结果的准确性的问题。进而建立合理的产能方程，达到正确认识和分析下古气藏 气井产能的目的。 1 1 气井产能试井方法的进展及国内外现状 气井产能试井方法的进展是随着天然气工业及气井试井理论的发展而不断向前进行 的，其趋势是朝着有效、实用、简捷的方向发展。纵观气井产能试井方法的发展历程， 可划分为如下几个阶段： 1 1 1 初始产能试井阶段( 1 9 2 9 年以前) 此阶段，尚无成熟的气井产能试并方法。对气并产能的测试采用的是最原始的方法， 即测试的井完全敞开到大气压，并在此条件下测量其产气量，这个产气量称之为气井的 实际无阻流量。但这种方法被认为是不可取的，因为这样做得到的产量取决于油管尺寸， 并且除了操作中产出的天然气严重浪费外，通常还由于水的锥进和砂粒的磨损使气井遭 受伤害，同时存在着极大的不安全因素。 1 1 2 常规产能试井阶段( 1 9 2 8 1 9 5 5 ) 1 9 2 9 年美国矿业局的p i e r c e 和r a w l i n e s 1 】对气井产能试井的发展进行了基础研究工 作，最后在r a w l i n e s 和s c h e l l h a r d t l 2 1 的专著中被广泛地应用。此阶段发展起来的产能试 井方法便是人们所熟悉的“常规回压试井”( c o n v e n t i o n a lb a c k - - p r e s s u r et e s t i n g ) ，也称系 统试并。它是以几种不同的工作制度生产( 一般为四种工作制度) ，并且每种工作制度都 要持续到压力达到稳定，其产量和压力序列如图1 - 1 所示。此阶段常规回压试井资料分 析所采用的方法是r a w l i n e s 和s c h e l l h a r d t 提出的经验公式，即气井的指数式产能方程。 西安石油大学硕士学位论文 其产能曲线如图1 - 2 所示： p r 吼- c 慷一露r 时间t 图卜l 常规回压试井产量和压力序列图 圈1 - 2 指数式产能分析曲线 他们指出，这种稳定的产能曲线能够用来确定任意井底流压下的气井生产能力，还 可用来预测气藏开采过程中的动态( 但后来的理论和实践表明，指数式产能方程预测气井 的生产动态有条件限制) 。 l 1 3 等时产能试井阶段( 1 9 5 5 - - 1 9 7 8 年) 由于常规回压试井要求每一个产量的生产都必须持续到压力稳定。这一条件对于高 渗透气藏比较容易达到，但对低渗透气藏则需要很长的测试时间。因此，对于低渗透气 藏，采用常规回压试井，不仅费时费力，而且得到的资料可能会产生误解( 出现产能曲线 2 第一章前言 反转、确定的气井产能误差大) 。为此，1 9 5 5 年c u l l e n d e r 3 提, q - t t “等时试井”( i s o c h r o n a l w e l l t e s t i n g ) 。等时试井由交替的开关井组成，不同产量的开井时间相同，但等时生产后 的关井要一直持续到压力稳定或非常接近稳定的压力。最后进行一个产量的延续生产直 至达到稳定条件，其产量和压力序列如图1 - 3 所示。 时廊l 圈卜3 等时试井产量和压力序列图 图卜4 等时试井指数式产能分析曲线 c u l l e n d e r 指出，一组产量不同而生产时间相等的等时试井资料在双对数坐标上将得 到一条直线。即利用等时测试资料可以获得不稳定产能曲线，然后通过稳定点作不稳定 产能曲线的平行线便可获得稳定产能曲线( 见图1 4 ) 。根据稳定产能曲线可以求得任意井 底流压下的气井产能。 尽管等时试井不要求每一产量的生产都达到稳定条件，但要求每一产量生产后的关 井必须达到稳定的压力，这对于低渗透气藏同样需要很长的时间。为了进一步缩短测试 时间，1 9 5 9 年k a t z l 4 】等人提出了修正等时试井( m o d i f i e di s o c h r o n a l w e l l t e s t i n g ) 。修正等 3 西安石油大学硕士学位论文 时试井是在等时试井的基础上发展形成的，与等时试井的区别仅是每一个工作制度生产 后的关井时间与生产时间相同，而不要求关井至稳定的压力。其产量和压力序列如图1 5 所示。 时阔t 图1 - 5 修正等时试井产量和压力序列图 修正等时试井资料的分析方法与等时试井相似，所不同的是在计算p 2 时，用关井 压力( p w 。) 代替地层压力( p r ) 。 进入六十年代，气井的试井理论有了长足的发展，得到了描述真实气体渗流偏微分 方程的解析解。在1 9 6 6 年几乎同时公布了两种不同的解法，即r u s s e l 5 等人的压力平方 表述法和a l - h u s s a i n y l 6 】等人的真实气体拟压力表述法。在此基础上，气井产能试井资料 的分析出现了压力平方二项式及真实气体拟压力二项式( 如图1 - 6 、1 - 7 ) 。从而结束了传 统单一的指数式经验分析方法，使气井产能试井资料的分析更科学、合理、严谨，保证 了气井产能确定结果的可靠性。 气井的二项式产能方程： 压力平方： 瑶一岛- a + 却 拟压力： t i ， 一l f ，一- a q l + b q ； ( 1 2 ) ( 1 - 3 ) 口i ( 1 一_ i 田 图1 - 6 修正等时试井ap 2 q 。与q 。关系图 4 度艺乒昌￥自宅声 第一章前言 窟 k 勺 图l - 7 修正等时试井v q , 与关系图 事实上，气井产能试井资料分析的二项式较指数式更可靠，因为二项式是通过理论 推导得到的，而指数式是在大量气井产能测试的基础上统计得到的，它没有考虑指数开 的变化对气井产能的影响，因而利用较小产量下获得的指数式产能方程预测气井绝对无 阻流量将明显偏大。 1 1 4 简化产能试井阶段( 1 9 7 8 年至今) 为了进一步缩短测试时间，国内外诸多学者在修正等时试井的基础上进行了进一步 的简化，提出了利用等时不稳定资料建立气井稳定产能方程的方法，其代表作详见文献 【l 8 ，9 1 0 1 1 i 。简化后的修正等时试井，只进行等时阶段的测试，而不进行延续生产期的测试。 从而大大地缩短了测试时间，减少了天然气的消耗。其原理是：首先利用等时不稳定阶 段的测试资料确定产能方程系数口；同时利用不稳定资料建立a l 黟关系曲线，在井筒 储集效应基本消失后，均质地层气井的a 。l 将是一条直线。对于给定气井供气半径 ， 利用下式计算有效驱动时间f d “0 0 2 7 5 5 咖j s c t r 2( 1 - 4 )i - 。一 j 。 k 将计算得到的t d 代入 ，l 舻的关系表达式，便可获得稳定的产能方程系数a ，从而 达到利用等时不稳定测试资料建立气井稳定产能方程的目的。 在此阶段，单点产能试井方法得到了进一步的发展【1 刁，被广泛应用于国内各气田， 单点产能试井仅需进行一个工作制度的生产至稳定状态，便可确定气井的稳定产能方程 及绝对无阻流量。但单点产能计算公式的建立，必须以丰富可靠的稳定试井资料为基础， 简单的套用将会产生较大的误差；同时单点产能试井对测试条件也有较高的要求。 1 1 5 国内外现状 国内外情报资料调研结果表明【1 3 , 1 4 , 1 5 】：目前国外气田广泛采用的气井产能试井方法 5 西安石油大学硕士学位论文 仍以常规回压试井和修正等时试井为主，前者应用于高渗透气井，后者应用于低渗透气 井。国内前期以常规回压试井为主f 四川气田1 ，修正等时试井在长庆气田的成功应用， 使其在国内气田的应用得到推广，在低渗透气田的气井产能评价中发挥了重要作用，也 使修正等时试井技术得到进一步发展。国外的单点产能试井是基于气井已进行过多点稳 定试井的基础上，即前期的多点稳定试井已经得到产能方程系数曰，再进行单点测试便 可获得可靠的气井绝对无阻流量。国内的单点产能试井是在前期稳定试井资料统计的基 础上，得到相应的经验公式，然后将其应用到新的气井。显然，国内的单点产能试井存 在着较大的局限性及不可靠性。 纵观国内外气井产能试井理论的研究，目前仍处于以均质地层为研究对象的阶段， 对于压裂气井及具有各种边界和地层非均质气井的产能试井研究很薄弱，简化产能试井 方法更是如此。 同时目前国外公司在不断淡化气井绝对无阻流量的概念，强调气井的实际生产能 力，具体做法是开井后尽快将井口压力降到地面流程要求的最低压力，采用定压生产方 式生产，然后评价气井的稳定产量。显然这种做法对于产量较低的气井比较容易实现， 但对于产量较高的气井是难以达到的。 总之，目前国内外气井产能试井方法在不断朝着简捷的方向发展，但更注重方法的 可靠性和有效性。因此，不能简单的套用已有的方法，必须对其进行科学的理解和符合 实际的应用：否则将会引起较大的误差，甚至造成重大的决策失误。鉴于此必须加强气 井产能试井方法的研究和应用，使其不断发展。 6 第二章靖边气田气井产能试井方法的研究 第二章靖边气田气井产能试井方法的研究 2 1 气井产能试井方法实践 文献1 1 6 l 指出在气田的勘探开发过程中，非常重视气井产能的评价工作，为得到可靠 的气井绝对无阻流量，先后在勘探阶段前期实践了常规回压试井( 系统试井) ，后期以单 点产能试井为主；在开发前期评价阶段进行了修正等时试井，规模开发阶段仍以单点产 能试井为主，同时进行了部分井的常规回压试井。 2 1 1 常规回压试井 勘探初期，气井产能试井采用常规回压试井。截止目前为止，下古生界先后在勘探、 开发阶段实施常规回压试并近5 0 井次。一般进行四个工作制度的生产，单一工作制度的 生产时间1 1 6 5 5 h ，随着产量的增加，测试时间相应地延长，其原因是高产量较难以达 到现场所制定的“稳定条件”。统计勘探阶段测试的2 0 口气井的常规回压试井资料，第 一工作制度产量为绝对无阻流量的1 8 2 ，流动时间平均为2 9 3 h ；第二工作制度产量为 绝对无阻流量的2 7 5 ，流动时间平均为2 3 2 b ；第三工作制度产量为绝对无阻流量的 3 6 4 ，流动时间平均为2 4 2 h ：第四工作制度产量为绝对无阻流量的4 4 8 ，流动时间 平均为4 2 9 h 。各井通过常规回压试井建立的产能方程系数及确定的绝对无阻流量见表 2 1 。 由于常规回压试井每个工作制度的生产时间很短，难以使气井的流动达到拟稳态； 同时气井的生产动态难以充分反映边界和地层非均质的影响，因此获得的产能方程稳定 性差，用于气井的生产动态预测必将产生较大的误差，如陕5 井常规回压试井确定的绝 对无阻流量为1 1 0 x1 0 4 m 3 d ，但修正等时试井确定的绝对无阻流量仅4 3 x1 0 4 m 3 d ；经大 量计算结果表明：利用常规回压试井建立的气并产能方程对气并的产量进行预测，其结 果明显大于气井的实际产量。因此在应用常规回压试井结果时应持谨慎态度，以免造成 较大的预测误差。 靖边气田共有8 口井先后进行了常规回压试井和修正等时试井，两种方法确定的气 井产能见表2 2 。 由表2 2 可知：常规回压试井确定的气并绝对无阻流量较修正等时试井确定的结果 普遍偏大( 平均偏大3 1 7 6 ) ，仅一口井( 陕4 2 井) 例外。究其原因，因为下古储层的非均 质性强，而常规回压试井的单一工作制度生产时间偏短，难以反映出边界或地层非均质 对气井产能的影响；同时常规回压试井方法在低渗透气井中应用本身存在一定的误差。 7 西安石油大学硕士学位论文 表2 1靖边气田常规回压试井结果 地层压力产能方程产能方程 孽a o f 地层压力产能方程产能方程 哼a o f 井号井号 ( m p a ) 系数a系数b r 1 0 矗d ) ( m p a ) 系数a系数b f 1 0 4 矗，d 1 械13 1 3 4 078 3 47 9 5 01 0 6 3 0林12 22 0 01 1 0 6 99 2 0 76 7 4 0 陕1 12 9 8 9 0 3 1 4 3 756 9 71 0 0 6 0陕1 12 33 3 01 1 & 3 1 049 4 83 9 4 9 陕2 9 3 11 2 149 9 20 2 0 25 8 2 5 0陕2 93 12 1 09 5 2 905 6 53 3 9 4 0 陕1 2 13 2 3 6 71 7 1 50 0 3 31 5 4 0 0 0陕1 2 13 15 0 030 1 40 0 6 11 0 5 2 8 2 觫23 0 5 8 68 5 7 l15 9 92 1 6 7 0g 1 3 52 96 1 060 2 900 6 45 8 7 6 9 榆32 9 3 5 02 3 4 2 03 3 7 51 3 6 0 0g 1 5 一l l1 92 1 02 2 2 20 0 3 87 32 9 4 陕参13 18 6 89 6 0 00 9 2 72 8 3 0 0g 1 6 1 42 91 3 03 2 5 8 9l 8 0 71 4 4 5 3 陕43 00 3 72 9 2 1 03 5 9 7 04 6 1 9g 1 6 93 0 6 6 08 1 1 70 2 6 24 6 4 1 0 陕53 1 2 4 78 4 7 30 0 0 31 1 0 0 0 0g 1 7 一1 33 08 0 001 0 00 6 6 23 7 7 8 0 陕63 29 4 30 4 4 10 0 6 51 2 6 0 0 0g 1 7 82 8 4 6 081 6 00 0 4 37 3 5 9 9 陕73 1 0 0 83 6 1 10 5 6 73 8 1 3 0g 2 4 - 1 23 0 0 0 03 3 6 8 40 2 1 62 3 2 5 0 嚷83 1 8 3 41 0 4 30 7 9 83 5 0 0 0陕2 8 2 7 2 1 01 5 1 5 403 6 32 8 8 6 9 陕1 23 2 6 1 52 6 2 0 0 1 2 48 4 0 0 0陵3 03 0 2 9 01 1 42 6 71 0 8 086 0 0 陕1 73 1 0 8 8 1 1 6 9 30 2 9 14 1 1 2 0陕5 93 0 7 4 01 8 6 5 605 0 13 0 7 5 0 陕2 i3 0 1 1 81 2 6 5 71 1 0 72 3 4 7 7陵6 23 2 8 6 01 5 6 9 10 4 5 83 43 6 0 陕3 63 2 0 0 12 9 7 2 61 3 5 4 87 6 7 0陕7 43 1 5 9 03 55 3 007 9 21 9 5 6 0 陕3 73 0 6 8 03 8 4 500 7 68 8 8 3 0陕7 63 2 2 3 03 73 6 50 1 2 82 5 6 4 8 陕4 23 1 2 8 21 1 0 8 07 2 5 51 0 9 1 0陕7 7 3 1 2 2 002 4 914 4 22 5 9 0 0 陕4 43 3 0 0 9 59 4 60 3 9 14 5 7 5 0陕8 43 0 0 5 37 50 7 11 8 1 69 7 4 0 陕4 52 1 2 1 81 0 9 30 1 9 66 78 2 0陕1 4 12 7 6 2 046 2 802 6 94 5 3 1 3 g 1 1 1 32 9 3 5 05 1 4 50 0 0 81 3 2 4 6 0陕1 5 03 0 7 7 01 2 3 9 90 0 1 37 11 2 0 g 1 1 1 43 00 6 01 22 9 00 2 3 34 1 2 5 0陕1 8 63 06 4 01 5 1 0 10 0 7 84 95 5 0 g 1 2 1 42 0 3 0 01 2 1 】 0 6 3 9 2 44 7 0 陕2 1 12 75 8 01 4 9 2 903 1 23 0 9 3 0 g 1 2 1 63 0 4 0 07 3 6 9 48 0 7 27 0 6 8 表2 2 不同方法确定气井产能结果对比表 常规回压试井修正等时试井误差 井号 产能方程 q o r 产能方程 q o f 林1 卸2 7 8 3 4 q s + 7 9 5 1 0 6 3 印2 6 4 0 6 9 q g + 6 0 7 5 q , 2 & 42 & 5 林2 卸2 8 5 7 a q , + 1 5 9 9 q 8 2 2 1 6 7 卸2t1 5 8 9 + 1 5 4 3 嘭 1 9 7 79 6 1 陕5 印2 - 8 4 7 3 q s + o 0 0 3 8 4 q ； 1 1 0 卸2 1 5 5 9 7 靠+ o 1 4 3 l q , 2 4 31 5 5 8 陕7 卸2 - 3 6 1 1 + 0 5 6 6 6 q ； 3 1 3卸211 6 8 9 q ；+ o 4 4 3 唾3 4 粥9 陕8 卸2 1 0 4 2 5 q = + o 7 9 7 7 q ； 3 5 卸2 2 5 6 q t + 0 1 1 9 9 q ； 3 29 3 8 陕1 2 卸2 2 6 2 q g + o 1 2 q ； 8 4 卸24 0 4 1 q g + 0 1 1 5 啊 7 3 27 2 5 陕4 2 卸2 1 1 0 8 吼+ 7 2 5 5 2 1 n 9 1卸2 2 7 9 2 k + 1 9 9 6 8 q ； 1 5 9 63 1 6 陕“ 卸2 5 9 4 6 q ；+ o 3 9 0 5 q ； 4 5 7 5印2 2 2 5 2 4 q g + o a1 6 9 q ； 3 7 82 1 0 3 平均4 4 5 13 37 83 1 7 6 尽管有些气井两种方法确定的绝对无阻流量相近( 如陕8 井) ，但考察产能方程，两 种方法建立的产能方程存在较大的差异，则用来预测气井动态( 任意井底流压下的气井产 量) 必将产生较大的误差。陕8 井两种产能方程绘制的i p r 曲线见图2 1 。 由图2 - 1 可知，陕8 井利用两种产能试井方法建立的产能方程预测气井产量存在较 大的差异，特别是当井底回压较小时，常规回压试井产能方程预测的气井产量较修正等 时试井偏大许多。各井在修正等时试井延续期流压下的气井产量预测结果见表2 - 3 。 8 第二章 靖边气田气井产能试井方法的研究 ：3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 0 102 03 04 0 q 。( 1 0 皿，d ) 图2 - 1 陕8 并 p r 曲线 因此，目前常规回压试井建立的产能方程存在不稳定的问题，在应用时应持谨慎态 度，其预测的气井产量仅供参考。 表2 - 3两种产能方程预测结果对比表 q 。( 1 0 4 m 3 d ) 井号p “m p a )( m p a ) 常规回压试井修正等时试井 林1 3 1 2 5 2 8 ，7 0 7 83 9 12 0 1 林23 0 2 9 6 22 9 2 6 1 54 0 83 陕5 3 0 6 1 22 8 3 41 5 7 18 陕7 3 0 8 4 8 42 9 9 6 27 0 74 陕8 3 0 7 0 62 7 9 9 81 3 4 8 6 0 4 陕1 2 3 2 0 1 0 1 3 1 1 8 9 31 2 6 41 0 陕4 2 3 0 8 9 4 12 9 5 2 9 82 72 5 陕4 4 3 1 9 2 5 63 0 4 4 7 49 5 34 0 1 2 1 2 修正等时试井 1 9 9 1 年开发评价阶段，在勘探阶段常规回压试井的基础上，开始实践修正等时试井。 在三年多的时间里，先后选择不同产能、不同区块、不同层位的3 0 余口气井进行了修正 等时试井。 一般进行四个工作制度的等时测试，再进行一个产量的延续生产直至达到稳定条 件。等时间隔最长4 8 小时，最短为1 2 小时；延续生产时间大致一个月左右；测试最小 产量占绝对无阻流量的1 2 5 ，最大产量占绝对无阻流量的4 4 2 。 经过修正等时产能试井，为储量申报提供了可靠的动态资料；靖边气田的有效开发 再次证实了修正等时试井的有效性和可靠性，并且修正等时试井通过在靖边气田的实践 得到了进一步的发展和完善。 2 1 3 单点产能试井 经过靖边气田开发评价阶段修正等时试井的实践，对气井产能的认识有所加深，为 9 西安石油大学硕士学位论文 缩短测试时间，节约投资，减少天然气的浪费。单点产能试井被广泛采用：同时依据气 井的多点产能试井资料，建立了上下古气井的单点产能计算公式。 但必须指出的是：单点产能试井方法是一种经验统计方法，要在深刻理解的基础上， 通过科学合理的设计，方可得到较可靠的结果；否则产生的误差是非常大的。气井单点 产能试井的实践表明，在缺少多点产能试井资料支持的条件下，最好不要采用单点产能 试井方法确定气井的产能。 2 2 修正等时试井方法的分析与应用 通过气井产能试井方法的实践，并在理论研究和实际测试资料分析的基础上，对修 正等时试井方法进行了进一步的完善和发展，主要体现在如下三个方面： 2 2 1 修正等时试井的合理设计 在实际应用中，我们对试井设计的各个环节进行了深入的研究。影响修正等时试井 结果的主要因素有等时问隔、产量序列和延续生产时间。为保证修正等时试井的有效实 施和取得科学的结果，完善和发展了原有设计方法，给出了科学合理的设计。 靖边气田修正等时试井由科学合理的设计、现场严格的实施和资料的全面分析组成， 其流程如图2 2 所示。 a 等时间隔的确定 修正等时试井的理论依据是均质径向流理论，前人在此理论的指导下和在测试条件 的限制下，忽略对等时间隔的研究，简单地将利用等时不稳定阶段资料获得的产能方程 系数占视为恒定常数，缺少可靠性评价及变化规律的认识。 事实上，产能方程系数口在开井初期，由于受井筒储集效应的影响，是一个随时问 而不断增大的变量，其变化规律如图2 3 所示。 图2 - 3 陕鲥井产能系数口变化曲线 可见，等时间隔对产能方程系数b 有着明显的影响，若设计的偏短，则获得的产能 方程系数b 偏小，造成最终计算的气井绝对无阻流量偏大；相反，若设计的偏长，虽能 1 0 第二章靖边气田气井产能试并方法的研究 获得可靠的产能方程系数b ，但却增加了测试时间和费用。 众所周知，气井的非达西流效应是由于井简附近的气体高速流动所致，既然产能方 程系数曰是表征气井非达西流程度的物理量，因此同样反映了井底气体流速的高低。真 实气井生产后，首先表现的是井筒储集效应流动阶段，在此阶段，气井井口产量和井底 岩面流量之问存在着一定的差异。井底岩面流量的变化规律可表示为：毋。q一刖)o(1 e - 当气井的流动处于纯井筒储集效应阶段时，井底岩面流量为零，此时产能方程系数 b 也等于零。随着生产时间的延长，井筒储集效应减弱，井底岩面流量提高，气井的非 达西流不断加重，故产能方程系数丑不断增大。当井筒储集效应消失，井底岩面流量达 到最大值的井口产量时，气井的非达西流程度最严重，则表征气井非达西流程度的产能 方程系数口达到最大值。 由上述分析可知，造成产能方程系数丑变化的主要影响因素是井筒储集效应。因此， 为获得可靠的产能方程系数b ，等时间隔的设计须大于气井的井筒储集效应结束时间。 否则确定的产能方程系数偏小，计算的气井绝对无阻流量偏大。 对于井筒储集效应k 的确定，文献 1 7 , 1 8 】给出如下计算公式： t o 6 0 c d( 2 - 1 ) t d c d ( 6 0 + 3 - 5 s )( 2 2 ) 上述计算公式是在分析无限大油藏模型解析解与不同流态近似解的基础上建立的， 为了得到更准确的计算公式，利用导数解与0 _ 5 水平线的误差分析，可应用下式计算井 筒储集效应时间【1 9 1 ： 当3 c n e 2 1 0 3 时 f n c d 一9 8 2 9 7 8 1 9 ( c 。e 2 5 ) + 4 5 ，2 9 7 8( 2 - 3 ) 当c n 之1 0 3 时 t d c o 一5 0 7 8 1 7 1 9 ( c d e 。) + 1 1 7 8 6 8 ( 2 - 4 ) 实际应用表明，新的计算方法更有效。但无论采用上述哪种方法，都需事先已知 c d 及s ，然而这两个参数在进行气井测试前是未知的。为此，我们利用产能方程系数曰 的变化规律，提出确定靖边气田气井井筒储集效应结束时间的经验公式。 大量的气井测试资料分析表明：气井产能方程系数b 的变化规律可用下式表示： e 一- a e l + 曰( 2 5 ) 当t 趋于无穷大时，且将达到稳定的常数日。式中a 代表产能方程系数曰的变化快 慢程度，其与气井的地层系数具有较好的相关性。在统计分析基础上，得n - - 者之间的 西安石油大学硕士学位论文 统计表达式为： l g a - 1 0 0 2 9 2 1 9 ( k h i 一1 9 7 5 3 2 ( 2 - 6 ) 计算结果表明：当日与丑相差1 ，即b 归= 0 9 9 时，计算的气井绝对无阻流量的 误差可以忽略不计。因此我们认为当丑归= o 9 9 时，便认为气井的井储效应消失。在进 行合理的数学近似和处理后，得到井筒储集效应结束时间的经验公式为： o - 4 6 0 5 a( 2 7 ) 将( 3 6 ) 式代入得： 。一舻4 3 5 0 6 ( 2 8 ) 在确定出气井井筒储集效应结束时间后，修正等时试井等时间隔的设计应略大 于；同时还应考虑测试范围大于3 0 m 所需的测试时间f 3 0 。 f 弼一6 2 4 9 咖c 。k( 2 9 ) 综合以上两个条件，修正等时试井的等时间隔时间应当取和f 3 0 的较大值，方可 保证获得反映地层真实情况、可靠的产能方程系数b 。 b 、产量序列的选择 靖边气田所实旎的修正等时试井，在最后等时制度生产后增加了一个等时关井，这 样做的目的一是增加一个不稳定点，丰富不稳定产能分析资料；二是获得完整的压降数 据，连同压力恢复数据进行不稳定试井资料解释。然而当我们利用第五等时不稳定点进 行产能分析时，发现增加的不稳定点严重偏离原不稳定产能曲线( 如图2 - 4 ) 。 显然实际资料的实际表现和原来的设想具有一定的差距，那么究竟是什么原因造成 这样的结果昵? 我们将通过下面的误差分析，揭示造成偏离的主要原因是修正等时试井 产量序列的选择。 严格地讲修正等时试井仅是等时试井的近似，这种近似程度取决于储层物性及测试 所采用的产量序列。文献1 2 0 利用叠加原理，得到修正等时试井不同工作制度下与等时试 井的误差分别为： 图2 - 4 陕5 井不稳定产能曲线 1 2 蚕蓍蓖，毫 第二章靖边气田气井产能试井方法的研究 第一工作制度瓴，) ： 第二工作制度( 日9 2 ) ： 第三工作制度( 即) ： 第四工作制度( 鳓) ： 毛一0 m q 引l g 1 - = _ a f 以2 + b g ；： 铲历觜 r 2 1 0 ) ( 2 - 1 1 ) ( 2 - 1 印m 型喽鱼攀攫( 2 - 1 3 ) a 吼4 + 曰日五 由误差表达式可知，最大误差发生在最后个工作制度，即： 一历业瓷铲 q 可见，产量序列对修正等时试井的结果有着明显的影响。由最大误差表达式可知， 要使修正等时试井结果产生较小的误差，首先，其产量序列必须采用递增的方式，即 q 。c 1 ( i 一1 2 3 ) ；其次，产量序列所构成的等比数列要有较大的公比。 因为气并的延续产量总是小于最后一个工作制度的产量，因此产量序列与修正等时 试井的要求相矛盾，必将产生较大的误差，故会出现偏离原不稳定产能曲线的现象。 c 、延续生产时间的确定 修正等时试井理论要求延续生产时间必须持续到压力稳定，但对于无限大和封闭地 层，上述的稳定条件在实际测试时是不可能达到的。 理论分析表明，延续生产时问对产能方程系数a 有很大的影响，特别是对于存在边 界和地层非均质性的气井，当延续生产时间较短时，由于边界对气井动态的影响未产生， 井底流动压力可能保持较小的下降速率，由此判断满足测试条件而结束测试，必将造成 确定的产能方程系数a 偏小。实际上，当边界或地层非均质的影响产生后，产能方程系 数a 将急剧增大，如图2 5 所示 j 3 西安石油大学硕士学位论文 图2 - 5 陕5 井产能方程系数a 变化曲线 因为产能方程系数a 与气井绝对无阻流量q o v 呈反比，因此，偏小的产能系数a 必将使确定的绝对无阻流量偏大。 由上述可知。延续生产时间确定不能仅依据井底流动压力的下降速率而判断，而更 应该依据气井的供气半径，c 确定。在给定供气半径r c 的条件下，延续生产时间的计算公 式为： t 。- o 0 6 9 4 咖u c 。k( 2 1 5 ) 这样设计的延续生产时间考虑了气井供气半径，。内的边界和地层非均质对气井产能 的影响，保证气井绝对无阻流量的可靠性。 2 2 2 修正等时试井的现场实施 严格的现场实施是修正等时试井成功的保证，与传统的修正等时试井比较，靖边气 田在测试工艺取得了以下进展： a 在产量和压力序列上，最末等时工作制度生产后增加了一个等时关井，同时在延续生 产期后增加了终关井压力恢复( 如图2 - 6 所示) ， q 图2 - 6 靖边气田惨正等时试井产量狃压力序列图 这样做的优点是可以获得一条完整的压力降落和压力恢复曲线，用于确定地层参数； 1 4 第二章靖边气田气井产能试井方法的研究 同时在多条压力恢复曲线相互验证的基础上，保证解释结果的可靠性。 b 在开始实施修正等时试井前，实测井筒静压力梯度曲线。通过井筒静压力梯度测试， 可以获得地层压力、温度及压力梯度、温度梯度，为气井产能分析及试井解释奠定基础； 同时判断井筒是否积液，确定液面位置，指导气井产量的安排。 g 测试全过程采用高精度电子压力计在气层中深连续记录压力资料。靖边气田气井修正 等时试井的全过程连续测压，为深入研究产能方程系数 、b 值的变化规律提供了条件， 可以判断气井产能的可靠程度及储层横向非均质变化规律；同时可以获得若干条压力恢 复曲线，为试井解释模型的选择，解释结果的可靠性提供了保证。 d 各工作制度的产量波动小于2 。通过不断控制针阀等手段，保证在开井3 0 分钟内 使产量保持相对稳定，波动小于2 。稳定的产量满足了试井理论的要求，对于获得准 确的地层参数、气井产能奠定了基础。 2 2 3 修正等时试井资料的分析 靖边气田修正等时试井，在设计、测试条件的保证下，获得了更为丰富的测试资料， 其分析较传统修正等时试井更全面。 a 气井产能分析。靖边气田气并修正等时试井分析包括：等时不稳定阶段产能曲线 的绘制、产能方程系数曰的可靠性分析，产能方程系数a 变化规律研究，气井产能方程 的建立及绝对无阻流量的确定，补救不成功的修正等时试井。 b 井筒