试井资料的解释技术.ppt

试井资料的解释技术 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 油田勘探开发过程中的问题 1 如何认识一个油藏是裂缝性的 还是均质特性的 2 刚打完一口井 我们什么知道它是污染的或者未污染的 3 我们进行一个井压裂后我们怎么知道它的压开的裂缝长度 打完的水平井 我们怎么知道它的有效井段长度 4 我们如何知道井周围的断层的影响 如何知道断层是漏的 还是不漏的 5 我们怎么知道一个井的有效范围及其动态地质储量 一 前言 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 前言 2 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 静止或稳定状态 时 若改变其中某一口井的工作制度 即改变流量 或压力 则在井底将造成一个压力扰动 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 3 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 单产量测试 多变产量测试 4 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 试井就是以渗流力学理论为基础 通过对井的测试信息的研究 确定反映测试井和储层特性的各种物理参数 渗流力学理论的发展 室内实验矿场试验 试井 5 试井服务的范围跨越了油气田勘探和开发的全过程 模拟模型 黑油 凝析 组分 热采 集成 油藏管理决策 生产数据 油藏管理过程 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 概况 试井技术发展已经有70多年的历史1937国外下入第1支压力计测试地层压力 1951 1954常规的半对数分析方法诞生 1979 1983典型曲线分析方法诞生 最近20年的试井分析技术新发展 1 一些复杂情况的试井分析方法的研究 多井 多层 多相 低渗透油藏 特殊油气藏 凝析气藏等 2 井下永久压力实时监测与分析技术 3 数值试井分析技术 二 试井技术的发展 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 三 储层流体流动基础 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 2 流体类型流体类型的基本控制因素是等温压缩系数 通常 储层中的流体分为以下三个类型 1 不可压缩流体 指体积 或密度 不随压力改变的流体 即 dv dv 0 2 微可压缩流体 指体积 或密度 随压力出现微小改变的流体 3 可压缩流体 指体积 或密度 随压力出现较大改变的流体 不可压缩 微可压缩 可压缩 压力 体积 3 流动状态为了描述在不同时间储层压力分布情况和流体流动特征 得出了三种基本流体流动状态类型 1 稳定流 储层中各位置的压力保持不变 即不随时间变化的流动状态 以数学公式表示这种情况为 dp dt 0 2 不稳定流 储层中各位置的压力随时间变化率不为零或常数的流体流动状态 dp dt f x t 3 拟稳定流 储层中各位置的压力随时间线性降低 即以固定速度降低的流体流动状态 dp dt 常数 稳定流 拟稳定流 不稳定流 时间 压力 不稳定 稳定 不稳定过程 稳定过程 拟稳定过程 4 基本不稳定流动方程 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 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 将不稳定流动的变量加入到稳定流动中的变量有 1 时间 2 孔隙度 3 综合压缩系数ct 微可压缩流体的径向流方程假定渗透率和粘度对压力 时间和距离为常数 并且忽略2次项 则由上述的基本偏微分方程可以得到扩散方程 k 绝对渗透率 p 压力 mpa 粘度 mpa sr 径向距离 mt 时间 h 孔隙度 ct 综合压缩系数 1 mpa 导压系数 导压系数定义为导压系数物理意义 单位时间内压力波波及的面积 平方米 小时综合压缩系数定义为 式中c为流体的压缩系数 综合压缩系数物理意义 单位岩石体积在降低单位压力时 由于孔隙收缩和液体膨胀总共排挤出来的液体体积 1 mpa 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 四 试井分析关键参数概念 渗流能力与渗透率表皮效应及表皮系数井筒储集效应与井筒储集常数 1 渗流能力与渗透率试井的渗流基础 达西定律 2 表皮效应与表皮系数 由于钻井 完井 压裂 酸化等因素 设想在井筒周围存在一个很小的环状区域 这个小环状区域的渗透率与油层不相同 因此 当原油从油层流入井筒时 在这里产生一个附加压力降 这种现象叫做表皮效应 表皮系数 或表皮因子 污染系数 用s表示 表皮效应与表皮系数 s 0 数值越大 表示污染越严重 s 0 井未受污染 s 0 绝对值越大 表示增产效果越好 t 地面产量qwh 井底产量qsf pwbs 0 开井生产时井筒卸载效应 t q 地面产量qwh 井底产量qsf pwbs 0 关井时的井筒续流效应 q 0 q q 2 井筒储集效应及井筒储集常数 井筒储集效应 井筒储集常数c的物理意义 在开井情形 是当井筒压力降低1mpa时 靠井筒中原油的弹性能量可以排出m3原油 在关井情形 是要使井筒压力升高1mpa 必须从地层流入井筒m3的原油 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 五 叠加原理 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 使用叠加原理时应注意 各井都应在同一水动力系统 叠加原理 叠加原理 多井系统的应用 空间上的叠加形式 井a的压力变化 井a 井b 井c dac dab qa qc qb 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 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 t2 t1 t2 t1 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 q t q2 q1 0 井 q3 q2 井 t q q t q1 q2 q3 0 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 六 基本的试井分析技术 目前可以分为四大试井分析技术 1 特征直线分析技术 常规试井分析 包括基于各种特种图的特征直线分析方法其特点是分析过程中可以直接通过2点回归分析参数 如 半对数分析方法 双对数分析方法 基于双对数图的分析方法 2 典型曲线拟合分析技术3 直接综合试井分析 或特征综合 它是基于压力导数双对数曲线的点和线的分析方法 4 数值试井分析技术 基于有限元技术的数值试井分析方法 数学模型 1 特征直线分析技术不稳态径向流流动方程 换成常用对数 得 最简单的试井解释模型 定流量恢复试井是指关井前井以恒定产量生产 当油藏中的流体达到稳定 通常要求井底流压达到稳定 关井测量井底流压随时间的变化 定流量恢复试井 q0 t 0 0 q tp pw tp t t t 0 霍纳法 horner mdh法 0 定流量恢复试井 霍纳法 m 计算表皮系数 计算地层渗透率 当 t 即关井时间无限长 关井压力应达到油藏静压 或原始压力 用作图法将霍纳直线外推到 t tp t 1处 当tp不大时所对应的压力就是原始压力 求外推地层压力 无限大地层 p pws pi 求外推地层压力 无限大地层 p 2 典型曲线拟合分析试井解释模型 有因次 考虑井筒储存和表皮 gringarten图版 污染井 不受污染井 酸化见效井 压裂见效井 计算参数 导数图版拟合分析 复合图版 目录 一 前言二 试井分析技术的发展三 储层流体流动基础四 试井分析关键参数概念五 叠加原理六 基本的试井分析技术七 试井分析技术内容 七 试井分析技术内容 swift软件构架内容 试井分析步骤 1 数据准备与预处理2 模型诊断与选择3 模型分析与参数计算4 报告输出5 网络发布与应用 试井分析软件技术 英国eps公司的pansystem法国kappa公司saphir加拿大fekete公司的fast美国ssi公司的interpret 2美国斯伦贝谢公司的well test2000中国swift软件 中国swift试井分析软件的模型构架 试井类型 常规试井 干扰试井流动期类型 压力恢复 压力落差 压力降落 注入试井 段塞流井型 直井 斜井 水平井流体类型 油 水 气 多相 凝析气坐标变量选择 5种坐标储层渗流类型 达西流 非达西流 非牛顿流井筒储存模型 定井筒储存 变井筒储存表皮效应模型 定表皮 变表皮近井储层模型 有效井径 垂直裂缝 水平裂缝 部分打开基本储层模型 均质 双孔 双渗 三重介质 分形介质区模型 1 2 多区层模型 1 2 多层外边界类型 无限大 直线边界 夹角断层等顶底边界类型 上下封闭等井网模型 单井 多井 swift试井分析软件平台的应用 1 本科教学 2 现场资料解释 试井解释框图 解释模型识别 解释模型检验 相符否 油藏参数计算 结束 不相符 数据有效性评价 基本模型诊断图 测试全图 在同一页上绘压力史图与流量史图包括续流量 可选择流动期 线性图线性流图双线性流图球面流图ppd图 一阶压力导数图 slpd图 二阶压力导数图 半对数图 包括mdh图或霍纳图等 双对数图 压力与压力导数复合图 c xf k s p d re a pr 第一阶段 井筒储存 人工裂缝天然裂缝射孔不完善多层 均质径向流 边界反映 流动阶段及可以获得信息早期中期晚期 第二阶段 第三阶段 第四阶段 试井分析软件技术构架内容 一 数据准备与预处理二 模型诊断与选择三 模型分析与参数计算四 报告输出五 网络发布与应用 选择不稳定试井分析技术 目前可以分为四大试井分析技术 1 特征直线分析技术 常规试井分析 包括基于各种特种图的特征直线分析方法其特点是分析过程中可以直接通过2点回归分析参数 如 半对数分析方法 2 典型曲线拟合分析技术包括自动拟合分析等 3 直接综合试井分析 特征综合 它是基于双对数图的双对数分析方法 4 数值试井分析技术 基于有限元技术的数值试井分析方法 数学模型 基本流动方程 1 径向流动方程 2 线性流动方程 3 双线性流动方程 4 球形流动方程 流动方程的基本解 在不考虑表皮效应和井筒储存效应时 上述四种基本方程的典型解 采用法定单位 为 1 径向流解 2 线性流解 3 双线性流解 4 球形流解 均质储层模型 基质岩块 km m 裂缝系统 kf f kf km 裂缝是主要的流动通道 m f 基岩是主要的储集空间 双孔油藏的概念及其物理模型 裂缝系统弹性储油能力 基岩系统弹性储油能力 1 弹性容量比 2 窜流因子 双孔介质油藏 参数定义 双孔拟稳态窜流油藏常规试井分析 水平等厚无限大双孔介质地层中心一口井 以恒定产量q生产 基质和裂缝之间的窜流为拟稳态 双孔不稳态窜流油藏试井分析 基质与裂缝之间的窜流为不稳态 于是基质内部存在压力降落 因此要求分别建立基质和裂缝的渗流数学模型 然后获得各流动形态的渐近解 早期 晚期 中期 双孔不稳态窜流油藏 曲线形态 p lgt m1 m2 m3 m1 m3 m2 0 5m3 裂缝径向流 过渡段径向流 总系统径向流 双孔拟稳态窜流油藏 曲线形态 双渗透油藏图版 双渗透油藏 曲线形态 井中2层同时生产时的双渗透压力特征 井中2层只有1层生产时的双渗透压力特征 流度比 储容系数 流度比 储容系数 10个区复合储层模型的典型曲线 2区复合储层模型双对数拟合图 非达西渗流模型拟合成果图 裂缝井模型拟合成果图 压裂井模型 分无限和有限导流垂直裂缝 无限导流垂直裂缝 线性流 拟径向流 线性流动阶段 早期 无限导流垂直裂缝 流动阶段 线性流动阶段 拟径向流动阶段 线性流动阶段 拟径向流动阶段 无限导流垂直裂缝 线性流 m 1 2 p 0 有限导流垂直裂缝 有限导流垂直裂缝 流动阶段 fcd较小时 双线性流动阶段 拟径向流动阶段 双线性流动 拟径向流动 过渡段 线性流动井筒储存 有限导流垂直裂缝 流动阶段 fcd较大时 流动可以分为早期的双线性流动阶段 线性流动阶段和后来的拟径向流动阶段 双线性流动 拟径向流动 线性流动井筒储存 线性流动 过渡段 过渡段