气井产能分析及应用

气井产能分析及应用,李晓平西南石油大学,学科专业油气田开发工程研究方向（油气藏渗流及应用技术）非常规油气藏渗流力学理论油气井试井分析理论与技术油气藏工程理论与技术石油工程计算技术,李晓平：博士、教授、博士生导师、油气田开发工程研究所所长,教学教改主持：四川省精品课程天然气工程建设石油工程专业主干课程油气层渗流力学建设主讲：本科课程：天然气工程、油层物理、油气层渗流力学、油藏工程、试井分析、油气田开发设计6门。硕士、博士生课程：现代试井理论与方法、石油工程流体力学、现代油气藏渗流力学3门。,科研：完成20余项国家、省部及重大工程课题。获奖：国家科技进步二等奖1项，教育部科技进步一等奖2项，四川省教学成果三等奖1项。论文：JournalsofCanadianPetroleumtechnology（SCI、EI收录期刊），天然气工业、重庆大学学报、西南石油学院学报、油气井测试、水动力学研究与进展以上5种为EI收录期刊），石油钻采工艺（美国石油文摘收录期刊）、中国海上油气（地质）及加拿大国际石油会议等国内外核心学术期刊和重要国际会议上发表论文70篇，12篇被SCI、EI收录。,教材专著：1、编著（第三）：中国石油天然气股份有限公司主持的“天然气工程系列丛书：气藏工程分析方法”，石油工业出版社，2004。2、编委（作者）：中国水平井技术应用评价及实例分析，石油工业出版社，2003。3、编著（第四）：气藏工程与动态分析方法，石油工业出版社，2004。4、主编：石油工程专业本科教材试井分析方法，西南石油大学，2001。石油工业出版社，2007。5、主编：石油工程专业国家“十一五”规划教材地下油气渗流力学，西南石油大学，2005。石油工业出版社，2007。6、编著（第一）：气井试井理论与方法，石油工业出版社，2007。,人才培养已培养出硕士研究生13名，工程硕士15名，协助指导培养了博士研究生5名，现正指导硕士研究生10名，博士研究生5名。荣誉享受国务院政府特殊津贴专家，四川省学术和技术带头人后备人选，西南石油大学首届教学名师。学术机构SPE会员，中国石油学会会员，四川石油学会会员，四川省科青联会员，四川省咨询业协会教授级咨询师，四川省工业与应用数学学会工程计算技术分会副理事长。,通讯方式电话o）-mail：nclxphm,第一章绪论第二章稳定试井分析,主要内容,第一章绪论,一、什么是试井,试井就是对油井、气井或水井进行测试。测试内容包括产量、压力、温度和取样等等。试井解释就是以渗流力学理论为基础，通过对油、气、水井测试信息(pt、qt、qp)的研究，确定反映测试井和地层特性的各种物理参数、生产能力，以及油、气、水层之间及井与井之间连通关系的方法。,第一章绪论,油（气）井生产时压力波传播示意图,井筒,原始压力Pi,q,第一章绪论,实测压力产量曲线,pwf,t,q,t,pi,压降半对数曲线,pi-pwf,lgt,第一章绪论,试井是油藏工程的一个重要组成部分；试井是矿场上不断认识地层特性的一种非常重要的手段。,二、为什么研究试井,岩心分析、测井解释只能提供静态、点的资料，不足以描述系统的工程特性。试井工作是通过改变测试井的工作制度，同时借助一定手段记录动态响应，然后根据一种合适的理论模型解释，从而确定该测试系统的参数，是动态反映。,第一章绪论,确定产能方程和无阻流量估算测试井的完井效率、井底污染情况判断是否需要采取增产措施（如酸化、压裂）分析增产措施的效果估算测试井的控制储量、地层参数、地层压力探测测试井附近的油（气）层边界和井间连通情况,三、试井的用途,第一章绪论,四、试井的分类,第一章绪论,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与之相对应的井底压力；确定测试井（或测试层）的产能方程（DeliverabilityEquation）和无阻流量（OpenFlowPotential或AbsoluteOpenFlowPotential）。,产能试井,第一章绪论,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。,不稳定试井,与测试过程的产量有关，也与测试井和测试层的特性有关。,因此，运用测试过程中的井底压力和产量资料，结合其他资料，通过试井分析可以计算测试层和测试井的许多特性参数。,第一章绪论,稳定渗流理论不稳定渗流理论势（压降）叠加原理,五、试井分析的理论基础,第一章绪论,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析第一节气井稳定试井分析方法第二节气井产能影响因素第三节气井合理工作制度第四节水平井稳定试井分析方法第五节高含硫气井试井中的问题,1、测试方法,回压试井和油井的稳定试井基本相同，即连续以若干个不同的工作制度生产，每个工作制度均要求产量稳定，井底流压也要求稳定。记录每个产量qi及相应的井底稳定流压pwfi，并测得气藏静止地层压力pR。,一、回压试井,第二章稳定试井分析,第一节气井稳定试井分析方法,q,t,p,t,q4,q3,q2,q1,pR,pwf1,pwf2,pwf3,pwf4,回压试井示意图,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,1）二项式分析方法,压力平方形式：,式中：A1和A、B1和B分别是描述达西流动（或层流）及非达西流动（或紊流）的系数。,拟压力形式：,2、测试资料分析方法,第二章稳定试井分析,二项式产能方程的确定方法,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,二项式方程的用途,（）计算无阻流量,第二章稳定试井分析,（）预测产量,当气藏压力PR下降到PR1、井底流压为Pwf时，气井的产量为：,第二章稳定试井分析,（3）IPR曲线及其应用,IPR曲线的绘制根据产能方程，计算出不同气层压力PR下以若干不同流压生产时的产量。在直角坐标图上画出Pwfq关系曲线，下图就是气井IPR曲线。,井底流压（pwf）与产量（q）的关系曲线称为井底流入动态曲线，简称IPR曲线。,第二章稳定试井分析,20,40,60,80,10,20,30,40,q，104m3/d,Pwf，MPa,气井的IPR曲线,第二章稳定试井分析,（1）由IPR曲线可直接查出当气层压力下降到某一数值，并以某一流压生产时的产量。（2）用IPR曲线结合其它资料，可以确定气井的最佳工作制度。,IPR曲线的用途,2）指数式分析方法,式中：q地面标准条件产气量，104m3/d；pR气藏地层压力，MPa；pwf井底流动压力，MPa；c系数，是气藏和气体性质的函数；n渗流指数。层流，n=1；紊流，n=0.5；从层流向紊流过渡，0.5n1。,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,例：气井回压试井数据见表所示，气层原始压力Pi=39.21MPa。求：1）该井的指数式产能方程和无阻流量；2）计算当气层保持原始压力并以流压Pwf=35MPa进行生产时的产量；3）并估算当气层压力PR降到35MPa、以流压Pwf=30MPa进行生产时的产量。,第二章稳定试井分析,气井回压试井数据,第二章稳定试井分析,分析步骤：第一步：整理数据，计算pR2-pwf2；,气井回压试井数据,第二章稳定试井分析,第二步：在双对数纸上画出产能曲线,第二章稳定试井分析,第三步：确定产能方程的渗流指数和系数,第二章稳定试井分析,二、等时试井,问题提出,稳定试井的要求气藏的低渗透性测试时间、费用,第二章稳定试井分析,1、测试方法,（1）用若干个（至少个，一般为个）不同的产量生产相同的时间；,q,q1,q2,q3,q4,q5,t,生产时间：t1=t2=t3=t4,第二章稳定试井分析,（2）在以每一产量生产后均关井一段时间，使压力恢复到（或非常接近）气层静压；,关井时间一般：t1t2t3，4个不稳定流压，一个稳定流压。,第二章稳定试井分析,（3）最后再以某一定产量生产一段较长的时间，直至井底流压达到稳定。,最后一个工作制度的生产时间t5可能较长,第二章稳定试井分析,q,t,q,t,q4,q3,q2,q1,PR,Pwf1,Pwf2,Pwf3,Pwf4,回压试井示意图,注意：回压试井与等时试井的区别,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,2、二项式产能分析方法,（）在直角坐标系中，作点（qj，(pR2-pwfj2)/qj）的回归直线，即二项式不稳定产能曲线，其斜率就是二项式产能方程的系数B。,（pR2-pwf2）q,q,C,B=tg,第二章稳定试井分析,（2）画稳定产能曲线,（pR2-pwf2）q,q,C,B=tg,A,等时试井二项式产能曲线,过稳定点C（q，(pR2-pwf2)/q）作不稳定产能曲线的平行线，便得到稳定产能曲线，图中AC所示，其纵截距就是产能方程的系数A。,第二章稳定试井分析,（3）或由稳定点（q5，pwf5）计算二项式产能方程的系数A:,（4）写出产能方程：,3、指数式分析方法,（1）绘制lg(pR2-pwfj2)lgqj（j=1，2，3，4；Pwfj是第j次生产期末的井底流压）的关系曲线，称为不稳定产能曲线，图中AB所示。,不稳定产能曲线,B,A,10,100,1000,1,10,100,pR2-pwf2,q,C,第二章稳定试井分析,（）过稳定点C（q5，pR2-pwf52）作不稳定产能曲线AB的平行线CD，这就是稳定产能曲线。,不稳定产能曲线,B,A,10,100,1000,1,10,100,pR2-pwf2,q,C,D,稳定产能曲线,第二章稳定试井分析,（）用与回压试井解释相同的方法，由稳定产能曲线确定产能方程、无阻流量和预测产量。,第二章稳定试井分析,三、改进的等时试井,1、测试方法,改进的等时试井是对等时试井作进一步的简化而得到的。在等时试井中，各次生产之间的关井时间要求足够长，使压力恢复到气藏静压，因此各次关井时间一般来说是不相等的。,第二章稳定试井分析,等时试井示意图,关井时间一般来说是不相等的,第二章稳定试井分析,改进的等时试井示意图,各次关井时间相同，一般与生产时间相等，也可以与生产时间不相等，不要求压力恢复到静压。,第二章稳定试井分析,2、确定产能方程及其解释方法,绘制产能曲线时：,以(pwsj)-(pwfj)代替等时试井时的(pR)-(pwfj),以pwsj2-pwfj2代替等时试井时的pR2-pwfj2,其中：pwsj是第j次关井期末的关井井底压力，j,除此之外，产能方程的确定及试井解释均和等时试井完全相同。,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,修正等时试井指二项式产能分析曲线,已知：某井改进等时试井数据表。要求：确定其产能方程和无阻流量。,阶段经历时间，hpw，MPaq，104m3/d初关井2013.43第一次开井1212.3012.74第一次关井1213.29第二次开井1211.5815.86第二次关井1213.18第三次开井1210.6619.40第三次关井1213.01第四次开井129.3423.36稳定生产818.5022.65终关井12013.43,第二章稳定试井分析,、整理数据,第二章稳定试井分析,、绘制产能曲线,第二章稳定试井分析,3、确定产能方程,第二章稳定试井分析,四、一点法试井对于探井而言，由于地面设施尚未建成，如果采用上述的产能测试方法求去气井的产能，必然造成天然气的极大浪费，因此在这种情况下通过对气井进行压力和产量的一点测试，并依据一定的经验方程，可以获得气井的产能。对于已经进行过稳定试井的气井经过一段时间的开采之后，其产能可能有所变化，为了进行检验，也可以进行“一点法试井”，求取气井的产能。由于利用一点法所求气井产能用到的方程是经验统计结果，因此，对于所获得的产能数据要谨慎使用。,第二章稳定试井分析,1、测试方法,一口已经获得产能方程的井，经过一段时间的开采之后，其产能可能有所变化。为了进行检验，可进行“一点法试井”。,一点法试井只要求测取一个稳定产量q，和在该产量生产时的稳定井底流压Pwf，以及当时气层的静压pR。,第二章稳定试井分析,2、产能曲线的绘制,在原来指数式产能曲线图上，画出一点法试井测得的数据点A(q，pR2-pwf2），再过这一点画原产能曲线的平行线，这就是该井当时的产能曲线。由此可以估算当时的无阻流量，也可以预测一定生产条件下的产量，方法与前面所述完全相同。,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,一点法试井产能分析曲线,3、一点法试井无阻流量经验公式,如果在一个气田进行过一批井（层）的产能试井，取得了相当多的资料，则可以得出这个气田的产能和压力变化的统计规律，即无阻流量的经验公式。此后，在本气田或邻近地区的新井（层）进行测试时，如果没有取得回压试井或等时试井资料，但测得了一个稳定产量及相应的稳定井底流压和地层压力，则可以采用经验公式估算该井（层）的无阻流量。,第二章稳定试井分析,（）无阻流量经验公式,式中：qg点法试井实测产量，104m3/d;pwf点法实测井底流压，MPa;pD无因次压力，其定义为：,第二章稳定试井分析,（）一点法试井无阻流量曲线,为了使用方便，可把一点法无阻流量经验公式，在直角坐标图上画成q/qAOF与pwf/p的关系曲线。,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,q/qAOF,pwf/pR,第二章稳定试井分析,一点法试井适用于：（1）新区探井：谨慎。（2）老区新井：较好。,第二章稳定试井分析,五、不关井试井对于某些原因不能关井求得地层压力的气井，可以用气井几个稳定测点资料求地层压力和产能方程。测试资料的分析方法二项式分析方法,第二章稳定试井分析,实际应用时，可采用三个点为一组，计算出相应的Pe值；取不同的组合后可获得多个Pe值求其平均值作为目前的地层压力Pe。求出Pe值后，就可求气井的产能方程常数A2，B2值和绝对无阻流量。,第二章稳定试井分析,六、压力恢复求稳定产能的方法在没有稳定试井测试资料的情形下，可以利用气井的压力恢复试井资料求取气井的产能方程和无阻流量。其气井二项式产能方程可表示为：,第二章稳定试井分析,应用实例：某气井以恒定产量生产了239天后，关井测压力恢复，以压力平方形式表示的压力恢复Horner曲线如图所示。关井前井底流压为，地层厚度为4，孔隙度为0.15，地层温度为326K，天然气相对密度为0.5664，临界压力为4.747，临界温度为191.74K，气井半径为0.1。,第二章稳定试井分析,七、气井产能分析新方法由于稳定试井是在满足测试条件的情况下进行的，即气井稳定试井解释的原理和解释方法必须要求在测试工艺上满足稳定的测试条件，而实际上在录取测试井的产量和井底压力的时候，其产量和井底压力并未稳定，即地层流动处于不稳定状态，此时用稳定试井解释的原理和解释方法求取产能方程必然导致较大的误差，针对产量或实测井底压力不稳定的情形，将其考虑为变产量稳定试井，从理论上推导出气井产能分析的新方法，并将新方法应用于实际产能测试的分析之中，对原来无法解释的测试资料进行了解释，获得了气井的产能方程。实践证明，提出的气井产能分析新方法具有实用价值。,第二章稳定试井分析,1、产能方程,其中：,第二章稳定试井分析,2、应用实例某低压气井进行了回压试井，其试井成果列于表1，气藏及气井的基本参数列于表2。,表1回压试井测试数据,第二章稳定试井分析,表2气藏及气井基本参数,第二章稳定试井分析,利用回压测试数据，作出了原始的二项式产能曲线，如图2所示。由该曲线看出其斜率为负值，因此无法利用该产能曲线求取二项式产能方程和气井的无阻流量。,原二项式产能曲线,qsc（104m3）,（p2i-p2wf）/qsc,第二章稳定试井分析,新方法的二项式产能曲线,qsc（104m3）,（p2i-p2wf）/qsc,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二节气井产能影响因素,一、气井产能影响因素分析二、气井产能分析理论公式的适用性三、气井产能测试曲线类型及异常原因分析,第二章稳定试井分析,一、气井产能影响因素分析,1、储层污染对气井产能的影响,西56井：渗透率0.8md、气层厚度12m、气体相对密度0.6267、地层压力36.54MPa、地层温度77.78、供给半径1000m。,第二章稳定试井分析,2、井周围储层渗透率变差对气井产能的影响,西56井：渗透率0.8md、气层厚度12m、气体相对密度0.6267、地层压力36.54MPa、表皮系数3、地层温度77.78、供给半径1000m。,第二章稳定试井分析,3、测试流动时间对气井产能的影响,某气井改进等时试井资料在不同测试时间点的二项式分析图。二项式产能曲线的斜率基本不随测试时间的长短而变化，但截距则随测试时间的长短有着显著变化。随测试时间的增加而增大，但增大的幅度越来越小，最后趋于稳定。因此，如果是回压试井，则要求每一个工作制度下流压和流量均要达到稳定；而对于等时试井和修正等时试井，则要求延长测试时流压和流量要达到稳定。否则，获得的气井无阻流量将不能代表气井的实际产能，而是比实际产能要高，对于低渗透气藏，这种差异将更大。,第二章稳定试井分析,4、低渗气藏压裂裂缝对气井产能的影响,裂缝的长度和导流能力对气井的产能都有一定程度的影响。研究表明，随着裂缝长度、导流能力的增加，气井的产能增加，在裂缝长度、导流能力比较小时，随着裂缝长度、导流能力的增加，气井的无阻流量增加幅度快，但当裂缝的长度、导流能力较大时，随着裂缝长度、导流能力的增加，气井的无阻流量增加幅度则比较小。上图和下图是以西56井数据为基础计算的无阻流量与裂缝导流能力和裂缝长度的关系曲线图。,第二章稳定试井分析,为了提高测试效率，同时又比较准确的求出气井的产能，一般地当测试时间延长一个拟径向流时间，无阻流量减少小于5%时，测试就可以结束了。,第二章稳定试井分析,5、启动压力梯度对气井产能的影响,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,6、井壁附近凝析油的析出对气井产能的影响,第二章稳定试井分析,二、气井产能分析理论公式的适用性,目前通用的气井产能测试分析公式都是在一定假设条件下导出的，对于一口被测试的气井，必须严格满足导出公式时的假设条件，实测产能曲线才能得到如理论所述的产能分析特征直线，才能通过实测产能曲线求出A、B、C、n、qAoF及产能方程。,第二章稳定试井分析,1、二项式产能方程的适用性分析,目前通用的气井产能测试分析公式都是在一定假设条件下导出的，对于一口被测试的气井，必须严格满足导出公式时的假设条件，实测产能曲线才能得到如理论所述的产能分析特征直线，才能通过实测产能曲线求出A、B、C、n、QAOF及产能方程。,第二章稳定试井分析,二项式产能方程是在如下8个假设条件下得出的：,稳定流动；气藏处于等温条件下；单相流动；渗流介质为均质各向同性；孔隙度、渗透率与压力无关；流体粘度和偏差因子为常数；径向一柱面流动模型；忽略重力影响。,其中，气藏为等温的条件和忽略重力影响的条件一般都会满足，但条件、仅在一定条件下才能满足。,（1）关于条件稳定流动。仅当气藏渗透性好和测试时间足够长时才能满足，而稳定流动的条件又是回压测试获得准确结果的关键，仅当达到稳定时，二项式中的系数才为常数，在达到稳定之前的流动是不稳定的。否则，由此确定的将是不准确的。,（2）关于条件单相流动一般对于新井或措施（酸化、压裂）后进行测试的井，一定要注意将作业液排净后再进行测试。如果排液不彻底，使液体仍残流在井底附近地层中，在这种情况下进行测试，可能会带来两方面的后果：1）井附近产生两相流动，由于有液相参与流动，产生了附加阻力，得出的产能线不能代表井真实产能线，A,B值不可信，因而求出的不可靠；2）由于井底附近地层被液体堵住，增加了井底污染程度，在低产量时，这种液体很难排出，随测试产量增高，压差增大，液体逐渐被排出，甚至排净，因而，不能获得正常的产能曲线，使实测产能线产生变异，若硬要以此求、值，则是不可信的。因此，对新井或措施后的井，最好是用大压差排液，必要时可以大压差开关几次排液，以保证测试可靠。,、,值不可信，因而求出的,、,（3）关于条件渗流介质为均质各向同性这条对于一般砂岩地层均能满足，对于灰岩地层，大多数也能满足，这点已为国内外极丰富的测试资料所证实，仅当地层渗透率带极强的各向异性分布时，可能应当另行考虑。对于渗透率成环状分布（以井为中心）的非均质地层，二项式仍可以应用，此时、的表达应稍有变化。,（4）关于条件孔隙度、渗透率与压力无关的条件,此条件假设对一般性气藏也能满足，除非气藏是异常的高温、高压，超深或具有塑性变形等的气藏可能随压力降低，导致孔隙度、渗透率等变化。或者具有大裂缝的地层，随地层压力降低，因裂缝闭合变形而引起渗透率明显变化。其结果可能会导致实测产能线变异。,（5）关于条件流体粘度和压缩系数为常数此条假设是针对用压力平方形式的二项式而言的，对于低压气藏，此条假设可以满足，对高压气藏，此条假设多不满足，但若采用拟压力形式的二项式，将乘积考虑在拟压力中以后，则就不需要这条假设了。因此，对于一个具体的气藏，在进行产能测试的分析时，到底是采用压力平方的形式还是采用拟压力的形式，最好先绘制关系曲线，若在气藏压力范围内，基本上随压力变化很小，此时采用压力平方分析就可以了，否则应采用拟压力分析。,（6）关于条件径向柱面流动模型的假设只有裸眼完善直井才能满足平面径向流动的假设；对于下套管射孔的井虽然孔眼附近呈非径向流，引起附加阻力，但因范围很小，不影响稳定时间和平面径向流动的特性。此部分附加损失可以考虑到污染系数中，并且是不会改变的，因而也适用这条假设，这点已为大量测试资料所证实。对于压裂井，由于这时已形成椭圆流动，严格地讲这条假设是不适用的。对于压裂井，其压力场的分布具有下述特征，在井附近等压线为环绕裂缝的椭圆，越靠近裂缝，等压线椭圆长、短轴之比越大，随着远离裂缝，长、短轴之比逐渐减小而趋于1，即逐渐接近于园，在此范围以外，可近似认为仍为径向流动，称拟径向流。显然达到拟径向流的时间与压裂缝的长短有关，在其它条件相同下，压裂裂缝越长，达到拟径向流的时间越长。当然，由于高渗透地层和低渗透地层压力降传播速度不同，可能具有长裂缝的高渗透气井比具有短裂缝的低渗气井达到拟径向流的时间更短些。所以，对于压裂气井，只要测试时流动时间延续到使之达到拟径向流，产能分析的二项式仍然可用，若测试时流动时间不足够长，未达到拟径向流，即取数据，仍用此形式的二项式处理，则可能导致不可信的结果。,2、指数式产能方程的适用性分析,（1）关于稳定条件在这里仍是一个比较严格的要求，这是因为指数式系数不但是流体和气藏性质有关的函数，它还包含了气藏几何尺寸，对于一口具体井而言，就是它的泄流外半径，若流动未达到稳定，此时泄流半径随时间在扩大，相应的等效稳定流动的有效驱动半径也在扩大，此时，值才能固定为常数不变，由指数式可以看测试未稳定时求出的qsc和qAOF是不准确的。,（2）用指数式外推求是不准确的在前述关于非线性渗流定律时已经获知，在范宁磨擦系数和雷诺数关系图上的过渡区，惯性和湍流的比例是逐渐变化的，该曲线偏离斜率为-1的直线后，开始斜率（绝对值）大，以后逐渐减小，直到变平，这种变化反映开初是以惯性为主，以后湍流比例逐渐增大，直到完全湍流，而这一变化是随渗流速度逐渐增大而引起的，相应这种变化反映指数式中的指数的变化范围应是，当时为达西流动（层流），当时为完全湍流,而这一变化是随渗流速度逐渐增大而引起的，相应这种变化反映指数式中的指数的变化范围应是，当时为达西流动（层流），当时为完全湍流。,在用于产能测试分析的指数式中，是由试井期间所采用的产量范围，由实测关系曲线求出的，即用该曲线求出的仅代表在测试时所采用的有限产量范围内的。如果再扩大产量测试范围，求出的值肯定会有变化，而指数式系数实际也是和有关的，只代表试井的产量范围的值，因而，用试井的产量范围求出的和值，得到的产能方程，并将其外推超出试井产量范围，可能会导致错误结果。比如说，对同一口井，如果用不同的产量范围进行连续的两次产能测试，则会得出不同的和值，用此外推求出的肯定也是不同的。因此，建议在比较时，最好不用指数式，而统一采用二项式。,三、气井产能测试曲线类型及异常原因分析1、产能测试曲线类型实际气井由于受多种因素的影响，产能测试曲线往往发生异常，根据试井指示曲线形态可以将气井产能曲线大致分为以下几种类型。（1）直线型高、中、低产的正常气井（产纯气或带少量的凝析油和水）一般指示曲线（二项式、指数式）都呈直线型。,正常产能分析曲线,（1）直线型高、中、低产的正常气井（产纯气或带少量的凝析油和水）一般指示曲线（二项式、指数式）都呈直线型。,（2）上翘型测试时随产量增加，地层水侵入井底，引起水锥，井底附近渗透性能变差，当压差增大时气产量增加甚微；或井底堵塞，井壁垮塌；或测点未稳定。产能分析曲线向上弯曲，指数式产能分析曲线在产量较小时呈直线。,水锥淹没了产气有效层段，气相渗透率严重降低，气体在气层和井筒内流动所受阻力增大，出现生产压差增大气量反而减小（水量增加）的现象，指示曲线发生倒转。因此，气井的合理产量应控制在指示曲线上翘以前的直线段上，以延长气井的正常生产或无水采气期。,随测试产量增大，计量孔板前积液增多，计量气量逐渐必实际产量小。,（3）下弯型指示曲线若气井指示曲线出现下弯型，一般有以下几种原因：井底有堵塞或积液，测试产量由大到小进行，小产量点测试时井底污物带不出来，大产量点带出了一部分污物，部分改善了井底渗透性能，使指示曲线呈下弯型。,随测试压差的增大，井底解堵，渗透性能改善，相同压差下产气量增加。或者，高、低压两个气层干扰，测试时小产量点井底压力高，低压层气产出较少，主要由高压层产气；随着井底压力降低，低压层气体向井筒的流量增加，好似井底渗透性能变好，产量增加，从而使指示曲线呈下弯型。,若产量测点由小到大测试，井底积液随测试产量的增大，逐渐被带出。,（4）产能曲线的截距为负值二项式产能曲线虽是直线，但其截距为负。其原因是地层压力偏低或井底有积液。,（5）指示曲线不规则型这种指示曲线无法整理出气井产能方程。造成不规则的原因主要是测点的产量、压力没有稳定，除人为因素外，大多是一些小产量气井，由于渗透性差，测点的产量、压力不易稳定。因此对小产量低渗透气井，必需采用等时试井或修正等时试井进行测试。,2、产能测试资料异常原因分析引起测试产能曲线异常的原因很多，大致存在如下几类：（1）由于井底积液，获取的压力偏小（比如压力计未下到产层中部或用井口测试计算井底压力等）。（2）泥浆或措施后液体进入地层，井底有堵塞，井附近渗透率变小，阻力增大，可能随测试产量增大逐渐解除。（3）关井未稳定，使测取的地层压力偏小。（4）每个工作制度都未稳定就进行测试、使测取的、不准确。（5）试井过程中，井周围地层凝析油析出或含水饱和度变化改变了渗流条件。,（6）底水锥进或边水舌进，即使水未进入井中，也改变了地层内的渗流特征。（7）井底出砂，这一点对疏松砂岩地层尤其要注意控制，不能使测试产量过大，或压差过大挤坏套管。（8）井间或层间干扰。（9）气层渗透率和孔隙度随压力变化。（10）井口或地面流程漏气。凡是出现上述情况的测试气井，产能曲线都可能出现异常。,3、异常产能曲线的识别与校正处理通常对回压试井的正常测试数据，绘制成如下的关系曲线在直角坐标中应是一条通过原点凹向纵轴的曲线，如图所示曲线1。当出现异常时，如何分析，识别和判断呢？只有从地质、工程、测试工艺及设备详细查找原因才能得出正确的认识。,1）当得不到地层压力时的处理实际中，由于种种原因，无法获得地层压力，但可获得每个工作制度的准确产量和流动井底压力，此时分别对几个测点写出联立方程（以压力平方为例）：,对上述联立方程组，用下式减上式，消去p2R，然后两端除以产量差，得线性方程组：,上述关系曲线为一直线，此直线截距为二项式系数斜率为二项式系数，从而得到该井产能方程。,2）当测取的地层压力偏小时的识别和校正处理在一些情况下，由于关井时间不足，未达到稳定即测取压力。显然，以此压力作为地层压力是偏小的。若测取压力以表示，绘制指示曲线将如图中的曲线3所示。,地层压力偏小时的产能分析曲线,2）当测取的地层压力偏小时的识别和校正处理在一些情况下，由于关井时间不足，未达到稳定即测取压力。显然，以此压力作为地层压力是偏小的。若测取压力以表示，绘制指示曲线将如图中的曲线3所示，若绘制二项式产能曲线将如下图所示。由此可判别是地层压力偏小的情况。,出现这种曲线，可以不必重测，仅需进行如下校正即可。设为真实平均地层压力，此压力和实测压力之差为：,由上式可得真实地层压力为：,于是：,将上式代入二项式产能方程得：,式中：,将气井二项式产能方程式变形为：,由上式可知，只要获得适当的Ce值，与关系应为一直线，如下图所示，该直线截距为二项式系数A，斜率为二项式B系数。,在某些情况下，比如井筒积液，由于压力计未下至产层中部，若井筒仍按纯气柱考虑，势必造成流动井底压力偏低的情况，此指示曲线出现异常，如图中的曲线2所示，顺测点的曲线趋势延长，不交于坐标原点，而是与纵轴相交，在纵轴上有一截距Cw。,（3）当测取的井底流压偏小时的识别和校正处理,在产能分析曲线图上，得不到直线，而呈下图所示的异常曲线。,井底流压偏低时的产能分析曲线,此时可采取如下方法校正：设pwfi为真实井底流动压力，pwi为实测的或计算的井底压力。,将pwfi式代入二项式产能方程得：,其中,严格说来，对于不同的工作制度，井底的积液高度是不同的。因此，在上式中，不同工作制度下是Cwi不同的。这样，在实际处理中十分困难，为此，假设在不同工作制度下Cwi是相同的，设为Cw。,基于相同的，将上式两端同除qsc得：,上式在适当的Cw值下关系曲线应为一直线，如图所示，该直线截距就是二项式系数A，斜率即为二项式系数B据此即可计算气井无阻流量。,（4）测试时井筒或井底附近残留液体逐渐吸净的识别,一些新井或措施后的井测试时，若测试前未用最大产气量放喷，井内或井底附近残留液体，随测试产量增大，残留液体被逐渐带出以致喷净，这时测试的指示曲线会如下图曲线所示，曲线凹向横轴，表明每降低单位压差所获产量会越来越多，若再继续顺次回测，则可得正常曲线，如下图曲线。,（5）底水锥进的识别有底水存在的气藏，应特别注意控制测试产量，以免测试产量过大，形成底水锥进甚至锥进突入井中。,当底水上升靠近井附近，但水还未进入井内时，指示曲线（下图曲线）将高于无底水上升时的指示曲线（下图曲线），此时井的产能仍服从二项式或指数式形式的产能方程。由于井内无液柱，正、反测试（即工作制度由小到大、由大到小测试系列）产能曲线一致。,有底水的气井测试时指示曲线和二项式产能分析曲线,当底水已进入井内时，正、反测试指示曲线一般不重合，其二项式特征曲线随产量的增大到一临界点后将发生倒转，如下图所示。DE段未形成水锥或水锥未达到井底，二项式特征曲线为一直线。EF段水锥已淹没部分产气层段、渗流阻力增大，二项式特征曲线为一向上弯的曲线。FG段水锥已淹没整个产气层段，气体必须穿过水的阻碍才能进入井中，气相有效渗透率显著下降，渗流阻力增大，因而出现随压差增大，产量反而下降，曲线发生倒转。,对于有边水舌进的气藏，若测试井已受到边水舌进的影响，其产能测试曲线存在与底水锥进时类似情况。,（6）凝析油影响对含凝析油的气藏，一定要注意测试产量引起的压降，是否会使井底流压低于初始露点压力，若测试产量由小到大，在此过程中，小产量的测点不会引起井底流压低于露点压力，仍得正常曲线，若随测试产量增大，使井底流压低于露点压力，且凝析范围（两相区）随产量增大而扩大，此时指数曲线曲线高于正常曲线。如图中1、2、3这三点，因不出现凝析油，测点落在单相气田正常产能曲线上;4、5两点是因为出现凝析油后改变井底渗流条件，测点不能落在单相气体正常曲线上；由于凝析油析出使井底附近渗流阻力增大，因而凝析气井测试曲线高于单相气体正常曲线。,总之，引起测试异常的原因很多，这里只不过略举了几种情况，对于具体的测试井，若出现异常，必须具体分析，从地质、工程、工艺以及井底结构和测试流程设备上详细查找原因，总会得出正确的认识。,4、产能试井工艺应注意的问题在推导二项式方程或指数式方程时，对气井和气藏都假设为一种理想情况，其适用性已在前面有所论述。分析上述产能试井曲线产生异常的原因，在进行气井产能试井测试时也应注意以下几方面的问题：,（1）测试时产量要均匀分布，并要求保持稳定。（2）纯气井测试时，在一般情况下可以用井口测试压力计算至井底进行解释处理。对带水气井或凝析油含量较高的气井，必须直接下压力计至产层中部测量井底压力。（3）对于高产气井，由于测试时各点压降很小，井口气流温度变化又较大，此时必须实测准确的静、动地温梯度和各测点的井口气流温度，以便在计算地层压力pR和流动压力pwf时，有准确的井筒温度，否则会导致井底压力极大的误差，而不能整理出指数式和二项式方程。一般情况下，建议将压力计下至产层中部直接测量井底压力。（4）对于不稳定测试点，要求流动要达到径向流阶段。而对于稳定测试点，要求测试井底流压和产量均保持稳定。,第二章稳定试井分析,一、气井携液能力,当一口气井在多相流动条件下生产时，存在一个最小流量，低于这个最小流量，液体将积聚在井底，这样将增大井底回压，最后导致停产。,气体携液临界流速：,气体携液临界流量：,第三节气井合理工作制度,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,充深1井携液分析,第二章稳定试井分析,西35-1井携液分析,第二章稳定试井分析,广19井携液分析,第二章稳定试井分析,二、气井合理产量,经验法是国内外油气田开发工作者长期经验的总结，无多大的理论依据，它是按无阻流量的1/41/6作为气井生产的合理产量。,经验法,第二章稳定试井分析,采气曲线法,拟压力形式采气曲线图（西56井）,拟压力形式采气曲线图（西35-1井修正等时试井）,采气曲线法确定气井合理产量着重考虑的是减少气井渗流的非达西效应,第二章稳定试井分析,西35-1井流入流出动态关系曲线（油管内径：40.3mm）,西35-1井流入流出动态关系曲线（油管内径：62mm）,节点系统分析法（建议采用内径40.3mm油管）,西35-1井流入流出动态关系曲线（井口压力：1MPa）,西35-1井流入流出动态关系曲线（井口压力：5.5MPa）,第二章稳定试井分析,井底积液能带出来的最小速度：,西35-1井携液临界流量,携液计算法,此方法确定气井的合理产量时，主要是考虑要能够带出井底的积液。,在温度和压力一定时，临界携液流量与油管的大小成正比，并且井底压力越大，油管越大，临界携液流量也越大。,第二章稳定试井分析,将气井的流入曲线，流出曲线，以及携液的最小流量曲线绘制在同一张图上，然后找出不同油管尺寸的流入、流出曲线的交点坐标，如果这个交点坐标在相应的油管携液最小流量曲线的右边，则说明能够携带液体，如果在左边，则不能携带液体，应重配产。,西35-1井流入流出曲线与携液临界流量（井口压力5.5MPa）,携液计算法,结合气井携液能力分析，建议采用内径40.3mm油管。,第二章稳定试井分析,多目标最优化数学模型为：,最优化方法,第二章稳定试井分析,考虑储量丰度的拟稳定流法,由式可知，在给定产量，井供气半径，及储量丰度的条件下，可计算该井的稳产年限。对于某一具体气井而言，地层系数值及储量丰度值是定值，因此，稳产时间决定于产量和供气半径，为使区块中各气井的稳产时间大致相同，用每口井所处的地层系数值及储量丰度值给定不同的产量和供气半径，选取满足预先给定限制条件的那个产量和井外半径作为该井的配产产量和井距。该方法不仅要求气井的产能大小，还需要已知该井所控制的储量以及要求的稳产时间。在产量已知，控制储量一定的情况下，可以计算该井的产量与相应的稳产时间的关系曲线。,第二章稳定试井分析,低渗压裂气井合理产量确定方法,在确定气井的合理产量时，主要考虑以下因素：（1）气井在生产过程中要能返排注入地层中的压裂液；（2）气井生产过程中，不能将压裂裂缝中的支撑剂带入井筒，否则压裂裂缝就会闭合；（3）要考虑在一定的生产压差范围内生产；（4）考虑有一定的稳产期。,第二章稳定试井分析,三、气井合理生产压差,气井合理生产压差的确定是气藏开发工作人员十分关心的问题，也是气藏开发的关键问题。影响气井合理生产压差的因素很多，其中包括气井的产能、流体性质、生产系统、生产工程以及气藏的开发方式和社会效益等，从不同的角度考虑都会得到不尽相同的结果。,第二章稳定试井分析,理论确定,第二章稳定试井分析,根据气井二项式产能方程可绘制出气井的采气指示曲线，如图所示。从图和公式看出，气体在从地层流向井底的过程中，消耗的压力由两部分组成：公式右边第一项为摩擦阻力系数，代表用来克服气体沿流程的粘滞阻力，第二项为惯性阻力系数，代表用来克服气体沿流程的惯性阻力。当生产压差较小时，第一项在起主要作用，表现为气体在地层中是线性流动，能够充分利用地层能量，气井产量与压差（压力平方差、拟压力差）之间呈线性关系；当压差逐渐增大到超过某一临界流动压差时，就会将一部分压差消耗在克服气体沿流程的惯性阻力上，从而降低了地层能量的利用率，使得气体渗流速度与压差（压力平方差、拟压力差）之间不再呈原来的线性关系，而是呈抛物线关系。因此，采气指示曲线的上翘点所对应的流压即为气井的合理流压，此时的生产压差即为气井的合理生产压差。,第二章稳定试井分析,实验模拟,根据葛家理对气井非线性渗流压力分布的研究可知：对于处于完全紊流状态的气井，如果气井井眼半径为0.1m，则在靠近井壁0.1m路程上气体流向井底流动所损失的压力降要超过总压降的70%。因此有，实际上，0.1m处的压降也就是实验中的合理流动压差。对于整个气井来说，在开采初期，该气井总的生产压差下限为，实际的合理生产压差可依据产能关系进行调整。由模拟实验的计算结果（表4-3）可以看出，对于一类储集层的气井来说，最小合理生产压差的范围为1.52.5MPa，二类储层气井的最小合理生产压差的范围为2.73.5MPa，对于三类产能气井，仅就实验结果分析，最下合理生产压差可以放大到4.5MPa，但是考虑到现场生产中的低渗透储集层有产水、出砂等影响因素，该类气井的生产压差也不宜过大。,第二章稳定试井分析,实验模拟,由模拟实验的计算结果可以看出，对于一类储集层的气井来说，最小合理生产压差的范围为1.52.5MPa，二类储层气井的最小合理生产压差的范围为2.73.5MPa，对于三类产能气井，仅就实验结果分析，最下合理生产压差可以放大到4.5MPa，但是考虑到现场生产中的低渗透储集层有产水、出砂等影响因素，该类气井的生产压差也不宜过大。,第二章稳定试井分析,气井合理生产压差模拟实验结果,第二章稳定试井分析,将实验数据进行回归，可以发现，气井的合理生产压差与孔隙度成直线关系，而与渗透率成指数关系，与孔隙度和渗透率的乘积也成指数关系。根据回归关系式计算出，香四段的平均合理生产压差为4.209.05MPa，香二段的平均合理生产压差为4.408.07MPa。,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,针对香溪群气藏的实际情况，首先应该利用产层有代表性的岩心进行物理模拟实验，找出合理生产压差与孔隙度、渗透率及其乘积的统计关联式，以此确定气井的合理生产压差；如果该气井进行了产能测试，则合理生产压差可以由采气曲线直接确定。,第二章稳定试井分析,第四节水平井稳定试井分析方法,第二章稳定试井分析,一、水平气井产能与直井产能的比较,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,二、水平气井的流入动态,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,三、某气藏水平井产能实例计算,第二章稳定试井分析,水平井无阻流量增幅,水平井无阻流量增幅与长度的关系曲线,第二章稳定试井分析,第五节高含硫气井试井中的问题,一、测试及资料的特殊性,1、测试工艺流程的特殊性高含硫气井试井工作的特殊性非常突出。在试井工艺方面，对井下测试仪器、井口防喷器材质的抗硫性能要求高，对安全系数要求高，测试成本随之增高。由于以前国内未进行过高含硫大产量气井井下测压试井，目前高含硫气井井下测压试井处于探索性试验阶段，特别是高含硫大产量水平气井试井，将压力计下到接近水平段测试仍存在问题。在环境保护方面，生产管线建成之前放空测试受到诸多人文因素制约，目前高含硫气井不可能完全按试井理论要求的理想方式进行试井。因此，高含硫气井试井工作急迫需要论证简化测试流程的可行性、评价气井产能简易方法的实用性、井口测压试井代替井底测压试井的可行性等。,第二章稳定试井分析,尽管高含硫气井试井存在困难，但是单纯从试井工艺及现场工作角度谈论简化测试流程意义不大。从编制开发方案取资料要求的角度看，如果完全被动地面对高含硫气井试井工作的困难，被动接受测试工艺技术和投产前实施试井存在较多问题的现状，势必漏失一些关键数据，影响开发决策的正确性。充分考虑地质研究的需求，研究改进的分析方法，使得在满足地质研究取资料要求及现场测试可操作两方面有较好的切合点，是高含硫气藏动态监测工作的主要需求。,第二章稳定试井分析,2、现有试井资料表现的特殊问题某含硫气藏完钻测试解释结果显示出总表皮系数大的共性（见表2-6），其中包括钻井泥浆污染，也有井下测试工具节流因素影响。对于大产量小生产压差的气井，若井下测试工具存在节流效应，节流产生的压差在总生产压差中所占比例较大，因此试井分析得出的总表皮系数较大。,第二章稳定试井分析,第二章稳定试井分析,2、现有试井资料表现的特殊问题目前根据完钻测试资料，大量采用一点法评价某含硫气藏单井产能，但从先导性试井试验获取的资料分析，基于一点法应用于高含硫大产量气井存在问题。,X3井修正等时试井资料一点法计算无阻流量数据表,第二章稳定试井分析,2、现有试井资料表现的特殊问题目前根据完钻测试资料，大量采用一点法评价某含硫气藏单井产能，但从先导性试井试验获取的资料分析，基于一点法应用于高含硫大产量气井存在问题。,X4井稳定试井资料一点法计算无阻流量数据表,第二章稳定试井分析,2、现有试井资料表现的特殊问题目前根据完钻测试资料，大量采用一点法评价某含硫气藏单井产能，但从先导性试井试验获取的资料分析，基于一点法应用于高含硫大产量气井存在问题。,X5水平井稳定试井资料一点法计算无阻流量数据表,第二章稳定试井分析,2、现有试井资