油藏工程第三章(总)ppt课件

.,第三章油藏动态监测原理与方法,石油大学(华东)石油工程学院张艳玉,.,办公室：B622,联系方式：,E-mail:yyzhangzhangyanyu5515QQ:471035652,电话o）,.,本章主要内容,油气田开发过程中常用动态监测方法，主要有：试井分析方法示踪剂分析方法生产测井分析方法,.,油藏动态监测方法应用动态资料(生产资料、压力测试资料、示踪剂浓度产出曲线)分析、评价油藏的动态和地层参数。,.,第一节试井及试井分析,一、试井的概念试井是对油、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。,.,本章只介绍试井分析方法，而不介绍测试工艺和仪器。,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。,.,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。,.,三、试井的分类（一）按测试目的分为：产能试井不稳定试井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,.,2.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，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,.,（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,牛顿流体试井非牛顿流体试井,.,（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,（六）按试井资料处理方式分类,（五）按流动形态分类,（1）线性流（2）非线性流,.,四、试井在油田开发中的作用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.,.,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：,.,19201930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。19501960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。,.,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。,.,60年代末70年代初，国外开始研究现代试井分析方法。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。,.,六、现代试井技术1.现代试井技术包括的主要内容：(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。,.,2.现代试井分析方法有下列特点：、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；,.,、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。,.,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。,.,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,请思考上述简化条件是否合理？是否符合实际情况？什么条件下符合实际情况？,.,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),.,达西单位制,作业：将达西单位制的数学模型进行单位换算写成标准单位(法定)制的数学模型。,.,数学模型的通解为：,Ei是幂积分函数：,当xC0值将增大；,、若封隔器不密封，井筒有效容积值将大大增加，所以C值将增大；,、双孔介质油藏，有效井筒容积由于与井筒连通的裂缝的影响面积大，所以C值增大；,、液面不到井口(井筒不充满液体)的情形，C值会更大。,井筒存储过程中地面与地下流量的变化,井筒存储阶段；q2=q(关井情形)，q2=0(开井情形)的那一时间阶段称为“纯井筒存储”阶段，简写作：PWBS。,在PWBS阶段：,假设原油充满整个井筒，在开井或关井t小时内，井筒中原油体积的变化为：,式中：q1，q2分别为地面(折算到井底)和井底产量(m3),即：开井情形|q1-q2|为油井的稳定产量，关井情形|q1-q2|为关井前的稳定产量。,所以在PWBS阶段有：,所以：,在PWBS阶段，pt为线性关系。,或：,把此附加压降无因次化得到无因次附加压降，用它表示一口井表皮效应的性质和严重程度，称为表皮系数，用S表示。,（三）表皮系数(SkinFactor),在钻井和完井过程中由于泥浆侵入，射孔不完善或酸化、压裂，或生产过程中污染或增产措施等原因，使得井筒周围环状区域渗透率不同于油层，当流体从油层流入井筒时，在这里产生附加压降，这种现象叫表皮效应。,达西单位：,法定单位：,污染区对井筒压力降的影响,S的数值表示油藏中污染和油井增产措施见效的程度。均质油藏中，若表皮系数S为正，数值越大，则污染越严重；若表皮系数S为负，绝对值越大，表明增产措施的效果越好。,下图表示均质油藏中S0，S0，S=0三种情形的附加压降、折算半径、表皮效应示意图：,其中：Rwe=rwe-SRwe-为折算半径。,附加压降、折算半径、表皮效应关系示意图,上述是均质油藏情形，用S的符号可以判断油层是否受到污染，但是对于双孔介质油藏却不同，一般正常井的S为负值，改善井的S-3。Rwe和S是两个表示同一情形的参数，不可在同一压力或产量公式中同时出现。,二、试井分析过程,两个过程：1、正过程：已知油藏系统建立相应的数学模型求解标准信息(数据，图表，公式等)。2、反问题：对未知油藏施加信号（试井）未知油藏系统的信息（p，q等）与标准信息比较确定未知油藏参数。,试井就是在一定条件下（定压或定产）测pwt或Qt，即测取系统的输入、输出信号。而试井解释就是利用这些资料来识别未知的油藏系统并求各参数，即反问题。反问题的解决需要通过正问题实现。,因为试井模型是有限的，可以先假定几个已知模型，求出其解，并用图板的形式给出。解释时在与图版坐标比例相同的透明纸上绘出Pt的双对数关系曲线，识别出是哪一类型，并用拟合值求出参数。,又因为：,上式两边取对数，有：,所以，当解释模型选用正确时，实测曲线与理论曲线应具有完全相同的形状，lgPD与lgp，lgtD与lgt只差一个常数，即纵横坐标的差值。,将实测曲线放在理论图版上，上、下、左、右平移，得到最好的拟合曲线后，纵横坐标的差值之即为相差的常数值，由此值便可求得各参数。,要想取得成功的试井解释，必须做到以下两点：,(1)解释结果正确可靠。即：油藏、油井类型识别正确，各参数计算准确可信，手工误差10%，计算机误差1%。(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，测试时按设计要求测得齐全、准确可靠的产量和压力数据，还要有准确可靠的基础数据，如：，B等。,解释时采用先进的解释方法和解释软件，此外还要求试井解释者有着丰富经验。,三、图版拟合方法,（一）试井解释数学模型考虑单层、均质无限大油藏中一口井情况，并作如下假设：,、油藏均质、各向同性，油井以定产量q生产；、地层流体和地层岩石微可压缩，且压缩系数为常数Ct；、地层流体单相，流动满足线性达西渗流定律；、油井半径为rw，考虑井筒储存影响，设井筒储存系数为C(常数)；、油井表皮效应为稳态，即看成是无限小薄层上的压降，其表皮系数为S；、油井生产前，地层中各点压力均匀分布，且为pi；、忽略重力和毛管力的影响，并设地层中的压力梯度比较小。,描述上述物理模型的数学模型为：,上面各式中，无因次参数见前面的定义,根据常见的各种油气藏类型，建立各种相应的试井解释理论模型，求出模型的解，把这些解分别绘成pD和tD关系曲线，即样板曲线，或称为解释图版。通过图版拟合可以识别油藏类型，并计算有关参数。,试井解释方法的重要手段之一是图版拟合,通过拟合可以得到关于油藏及油井类型、流动阶段等多方面的信息,并可计算出地层油井特性参数。,1、Remay图版的构成和特征双对数坐标系下，纵坐标为pD,横坐标为tD,每一条曲线对应S,CDPWBS阶段,m=1的直线逐渐过渡到与CD=0曲线重合,CD0与CD=0曲线交点即无限作用径向流的起点,井筒存储的结束点。,（二）图版拟合方法,均质油藏的Ramey图版,2、Ramey图版的应用,拟合的方法及步骤:、在与图版坐标比例相同的双对数坐标图上绘制实测压差pt的关系曲线。、实测曲线与理论图版拟合。将实测曲线放在理论图版上、上下左右平移，找到一条最相吻合的理论曲线。(3)、选择拟合点，读出拟合值。原则上可任意选取，一般选容易读数的点。,压力拟合值：时间拟合值：,(4)、由压力拟合值、时间拟合值和曲线拟合值计算参数由压力拟合值计算：,由时间拟合值计算储能系数：,由曲线拟合值计算井筒存储系数C和表皮系数S：,Gringarten-Bourdet复合图版由Gringarten压力图版和Bourdet压力导数图版叠合而成。,1、Gringarten图版,CDe2s值是表征井筒及其周围情况的无因次量，有：,四、压降试井分析方法以Grigarten-bourdet图版为例介绍现代试井分析方法。,Gringarten-Bourdet复合图版由Gringarten压力图版和Bourdet压力导数图版叠合而成。,1、Gringarten图版,CDe2s值是表征井筒及其周围情况的无因次量，有：,四、压降试井分析方法以Grigarten-bourdet图版为例介绍现代试井分析方法。,.,2、Bourdet压力导数图版,后期径向流时期0.5水平线,.,图24Bourdet压力导数图版,Bourdet压力导数图版,.,.,.,.,.,.,.,2、压降分析方法与步骤,这一步的主要任务是正确划分流动阶段,第一