油气井生产动态分析

1、 第四章 油气井生产动态分析 油气井生产动态主要是指油气从油藏流到井底的动态，油气井生产动态主要是指油气从油藏流到井底的动态，油藏动态分油藏动态分 析的主要任务就是较准确地预测油气从油藏流到井底的流量。析的主要任务就是较准确地预测油气从油藏流到井底的流量。 油气井生产动态分析油气井生产动态分析的主要任务就是的主要任务就是依据单井试井测试资料作出油依据单井试井测试资料作出油 气井产能曲线气井产能曲线，然后，然后确定出油气井产油指数、产水指数、油井最大潜能、确定出油气井产油指数、产水指数、油井最大潜能、 气井绝对无阻流量、油气藏的产能指数数据以及气井绝对无阻流量、油气藏的产能指数数据以及GOR和和

2、WOR等油气井生等油气井生 产数据产数据；除了分析得到油气井的产能数据外，还必须；除了分析得到油气井的产能数据外，还必须分析研究油气井试分析研究油气井试 采过程中油气产量和地层压力的递减情况以及含水上升情况，并以此为采过程中油气产量和地层压力的递减情况以及含水上升情况，并以此为 基础预测油气生产动态、研究确定相应的开发措施。基础预测油气生产动态、研究确定相应的开发措施。 主要内容 第一节 生产动态分析的内容 第二节 油井的产能 第三节 气井的产能 第四节 产量递减规律分析 第四章第四章 油气井生产动态分析油气井生产动态分析 生产动态分析亦称单井生产动态分析，是油田生产管 理经常性的基础工作，国

3、家标准中生产动态分析包括 以下内容： 1、注水状况分析： p分析注水量、吸水能力变化及其对油田生产形势的影响，提出改善注水状况的有 效措施； p分析分层配水的合理性，不断提高分层注水合格率； p搞清见水层位、来水方向，分析注水见效情况，不断改善注水效果。 第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态分析的内容 2、油层压力状况分析 分析油层压力、流动压力、总压降变化趋势及其对生产的影响； 分析油层压力与注水量、注采比的关系，不断调整注水量，使油层压力维 持在较高的水平上； 搞清各类油层压力水平，减少层间压力差异，使各类油层充分发挥作用。 第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态分析的内容 3、含水

4、率变化分析 分析综合含水、产水量变化趋势及变化原因，提出控 制含水上升的有效措施； 分析含水上升与注采比、采油速度、总压降等关系， 确定其合理界限。 分析注入水单层突进、平面舌进、边水指进、底水推 进对含水上升的影响，提出解决办法。 第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态分析的内容 4、气油比变化分析 分析气油比变化及其对生产的影响，提出解决办法； 分析气油比与地饱压差、流饱压差的关系，确定其合理截面； 分析气顶气、夹层气气窜对气油比上升的影响，提出措施意见。 第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态分析的内容 5、油田生产能力变化分析 分析采油指数、采液指数变化及其变化原因； 分析油井利用

5、率、生产时率变化及其对油田生产能力的 影响； 分析（自然或综合）递减率变化及其对油田生产能力的 影响； 分析油田增产措施效果变化及其对油田生产能力的影响； 分析新投产区块及调整区块效果变化及其对油田生产能 力的影响。 第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态分析的内容 一、产能指数 第二节第二节 油井的产能油井的产能 , e w rKh JfS r , e w rKh JfS r , e w rKh JfS r 二、油层产能指数 三、产能试井求产能指数 p wf q p wf q 图图4-14-1油井生产指示曲线油井生产指示曲线 22 33 (ln)(ln) 44 ow Low ow ow k

6、khaha JJJ uu BXsBXs 第三节 气井的产能 气井的产能，即气井的产气能力，是指在特定的压力条件下气井的 日产气量，包括气井的绝对无阻流量和不同井底压力下的产量。 要确定气井的产能，首先必须确定气井的产能方程（气井产量与气 井压力之间在稳定条件下的关系方程）。 由于气井的产量比较高，特别是一些高产井，产量每天可达数百万 方。因此，气体流动破坏了线性渗流规律，气体的非线性渗流规律在气井稳 定试井中已被广泛应用。特别是新井产量的预算、确定生产能力及合理的工 作制度等，稳定试井已成为目前采用的重要手段。 由于气体渗流一般服从非线性渗流规律，所以可分别按二项式和指数 式公式来整理试井资料

7、。因此，常用的气井产能方程有两种基本的形式：二 项式和指数式。 一、气井产能方程 图4-8 气井生产指示曲线 pwf pwf 二、常规产能试井 为了获得气井的产能方程，必须对气井进行测试。由于产能方程 是气井稳定渗流条件下的产量与井底流压之间的关系方程，因此， 气井稳定试井是产能试井的标准方法。气井稳定试井通常称做常 规产能试井或常规回压测试。 气井的常规产能试井与油井的系统试井十分类似。在进行试井之 前，需做产能试井设计。 试井设计包括测试程序和测试时间等内容。 气井常规产能正序测试产量和压力变化气井常规产能正序测试产量和压力变化 三、等时试井 常规产能试井要求每一个流量都要达到稳定状态，因

8、此通常被称做标准 的产能试井方法。但由于气井需要生产相当长的时间才能达到稳定状态， 对于低渗透气层需要更长的生产时间，这在很多情况下难以做到的；而且 由于探井产能试井期间的产气量一般都要烧掉（管网建设尚未开始），因 此，这就要求试井时间越短越好。为了缩短试井时间，1955年 M.H.Cullender 提出了一种叫做等时试井的测试方法。 等时试井要求每一个气嘴开井生产的时间相等。在开井之前，把 压力计下入井底，首先测量气井的静压数据，一般为原始地层压 力（pi=pe）。 等时试井的测试程序为：第一步，让气井以较小的气嘴生产一定 时间（未稳定），然后关井让井底压力恢复到原始状态；第二步， 把气井

9、换成较大的气嘴继续生产，生产时间与第一个气嘴相同， 然后关井让井底压力恢复到原始状态；如此进行34步；由于流 量是逐步增大的，因此每个流量的关井恢复时间也是逐步加长的； 最后把气井换成一个适中的气嘴继续生产，直至井底压力稳定为 止；最后一个流量被称做延时流量，延时流量的测试时间最长。 然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第5个 测点（图4-13），将得到气井的稳定产能曲线。由于两直 线的斜率不发生变化，只是截距发生了变化，因此很容易 由第5个测点数据确定出产能方程的截距a。将a和b代回到 式（1），即得到气井的二项式产能方程。由产能方程通 过式（2），可以计算出气井的绝对无阻流量。 2

10、2 / ewfgg ppQabQ（） 根据测点数据，很容易确定出方程（7）的产能曲线常数c1和产能 曲线指数n。由于前4组测点并没有稳定，因此，方程（7）并不是 气井的真正的产能方程。 然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第5个测点（图4- 14），将得到气井的稳定产能曲线。由于两直线的斜率不发生变化， 只是截距发生了变化，因此很容易由第5个测点数据确定出产能方 程的截距c。将c和n代回到式（5），即得到气井的指数式产能方程。 由产能方程，可以计算出计算出气井的绝对无阻流量。 四、修正等时试井 在非常致密的低渗透气藏中，若采用等时试井进行测 试，在每一个流量测试之前，需关井很长时间才能

11、使 地层压力恢复到原始地层压力的水平，这在很多情况 下是难以做到的。为了进一步缩短试井测试时间， 1959年D.L.Katz和D.Cornell等人对等时试井进行改进， 提出了修正等时试井。 修正等时试井要求每一个气嘴开井生产的时间相等， 关井恢复压力的时间也相等，但是开、关井时间可以 不相等，一般情况下关井的时间长于开井生产的时间， 但开井的时间必须足够长，以消除井筒储存效应的影 响。 在开井之前，把压力计下入井底，首先测量气井的静压数据，并用符号pwsl, 表示。 修正等时试井的测试程序为修正等时试井的测试程序为：第一步，让气井以较小的气嘴生产一定时间（未稳定），测量：第一步，让气井以较小

12、的气嘴生产一定时间（未稳定），测量 第一个井底流压第一个井底流压pwf1,然后关井让井底压力恢复到然后关井让井底压力恢复到pws2 ；第二步，把气井换成较大的气嘴继；第二步，把气井换成较大的气嘴继 续生产，生产时间与第一个气嘴相同，测量第二个井底流压续生产，生产时间与第一个气嘴相同，测量第二个井底流压pwf2 ，然后关井让井底压力恢，然后关井让井底压力恢 复到复到pws3 ，关井恢复时间与前一个气嘴相同；如此进行，关井恢复时间与前一个气嘴相同；如此进行34步。最后，把气井换成一个适步。最后，把气井换成一个适 中的气嘴继续生产，直至井底压力稳定为止；最后一个流量被称做延时流量，延时流量中的气嘴继

13、续生产，直至井底压力稳定为止；最后一个流量被称做延时流量，延时流量 的测试时间最长。的测试时间最长。 测试完成之后，关井。关井时可以选择进行一次压力恢复试井测试。待测试完毕之后，从井测试完成之后，关井。关井时可以选择进行一次压力恢复试井测试。待测试完毕之后，从井 底取出压力计。底取出压力计。 然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第5个测点（图 4-16），将得到气井的稳定产能曲线。由于两直线的斜率不发生变 化，只是截距发生了变化，因此很容易由第5个测点数据确定出产 能方程的截距a。将a和b代回到式（1），即得到气井的二项式产能 方程。由产能方程通过式（2），可以计算出气井的绝对无阻流量

14、。 然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第5个 测点（图4-17），将得到气井的稳定产能曲线。由于两直 线的斜率不发生变化，只是截距发生了变化，因此很容易 由第5个测点数据确定出产能方程的截距c。将c和n代回到 式（5），即得到气井的指数式产能方程。由产能方程可 以计算出计算出气井的绝对无阻流量。 五、单点测试 常规的多点稳定流动测试不但需要较长的稳定流动测 试时间，而且也常因探井测试缺少集输流程和装置， 而将大量天然气放空烧掉，同时也会由于地质条件等 原因而得不到正确的能成线性关系的数据，达不到预 期目的。 为改进这一状况，陈元千提出了单点产能测试方法， 该方法只需在关井测得地层压力

15、的条件下，开井取得 一个工作制度下的产量和流动压力。 1、单点法一单点法一 气井的二项式产能方程为：气井的二项式产能方程为： 222 ewfgg ppaQbQ 当取井底流动压力为当取井底流动压力为 0.1013Mpa 时， 气井的最大潜在产能即为时， 气井的最大潜在产能即为绝绝 对无阻流量为：对无阻流量为： 222 eAOFAOF p0.1013aQbQ（） 将上两式相除，经过简化整理，并取将上两式相除，经过简化整理，并取 222 ee p0.1013p（） 后得到后得到 二项式无因次二项式无因次 IPR 曲线方程：曲线方程： 2 22 2 1 ewfgg eAOFAOF AOF ppQQ p

16、QQ a abQ （） 2 22 2 1 ewfgg eAOFAOF AOF ppQQ pQQ a abQ （） 令令 22 2 ewfg DD eAOF ppQ pq pQ ； 则得到：则得到： 22 22 1 141 2(1) ewf i D pp p q 式中式中 qD和和 pD分别称为无因次产量和无因次压力。分别称为无因次产量和无因次压力。其中，其中，值对值对 qD和和 pD的影响不十分显著，而当的影响不十分显著，而当 pD0.5 时，时，值的影响可以忽略不值的影响可以忽略不 计。计。 陈元千教授根据我国陈元千教授根据我国 16 个气田几十口气井多点稳定流动试井取个气田几十口气井多点稳

17、定流动试井取 得的数据，应用二项式产能方程求出得的数据，应用二项式产能方程求出 a、b、qAOF之后，再根据公式之后，再根据公式 () AOF a abQ求出求出的平均值为的平均值为 0.2541，取取=0.25，上式简化，上式简化为：为： 22 2 1 481 1 481 66 ewf i gD D AOF pp p QP q Q 即 于是可以得到一点法确定无阻流量的公式为：于是可以得到一点法确定无阻流量的公式为： 22 2 6 1 481 g AOF ewf i Q Q pp p 由由上上式可以看出，式可以看出，计算气井的绝对无阻流量，仅只需要知道气井计算气井的绝对无阻流量，仅只需要知道气

18、井 的地层压力和一个单点的稳定测试产量与井底流动压力就可以了。的地层压力和一个单点的稳定测试产量与井底流动压力就可以了。 2、单点法二、单点法二 ）（ 6594. 0 0434. 1 DAOFg PQQ 或写为或写为 0.6594 / 1.0434 AOFgD QQP（） 以上各式符号意义为：以上各式符号意义为： AOF Q气井绝对无阻流量，气井绝对无阻流量，m3/d； g Q气井产量，气井产量，m3/d； e p地层压力，地层压力，MPa； wf p 井底流动压力，井底流动压力，MPa； D P无因次压力；无因次压力； C产能系数；产能系数； n动态指数。动态指数。 第四节 产量递减规律分析

19、 无论何种储集类型，也无论何种驱动类型的油气田， 随着油气田开发的深入和发展，都会进入产量递减阶段。 根据递减阶段的产量和累积产量数据，利用产量 递减分析法，既可预测油气田未来时间的产量和累积产 量的变化，又可对油气田的可采储量和剩余可采储量做 出有效的预测。 本节将介绍产量递减规律和油田产量递减的分类、 递减类型的确定和递减规律的应用。 油气田开发的实际经验表明，进入递减阶段的时间主要取决于油气 藏的储集类型、驱动类型、稳产阶段的采出程度、以及开发调整 （细分层系、打加密井）和强化开采工艺技术的效果等。 历史统计资料表明，对于水驱开发油田，当采出油田可采储量的 60% 左右时就有可能进入产量

20、递减阶段。 前苏联23个水驱砂岩油田的无量纲产量 （不同年份的产量除以最高年产量） 与可采储量的采出程度的关系见图 4-20，这些油田的采出程度已达 8099.8%。 从图4-20可以看出，对于水驱开发的油 田来说，大约采出可采储量的60% 左右，就有可能进入产量递减阶段。 图4-20 二、产量递减的几个基本概念 1产量递减率 油气田产量递减阶段，产量递减的 大小通常用递减率表示，即单位时间 内的产量递减分数，如图4-21 所示。 图4-21 递减率定义示意图 其表达式为： 1 dQ D Q dt 三、油田产量递减分类 1 dQ D Q dt 0 0 lglg 2.3026 D QQt 0 0

21、 D t QQ e 00 n DQ DQ 1 dQ D Q dt 1 dQ D Q dt 00 n DQ DQ 0 1/ 0 (1) n Q Q nD t 0 2 0 (10.5) Q Q D t 0 1/ 0 (1) n Q Q nD t 0 1/ 0 (1) n Q Q nD t 0 1/ 0 (1) n Q Q nD t )lg(lgCtbaQ 五、递减规律的应用 例例1 某某油油田田实实际际开开发发产产量量数数据据列列于于表表1 中中。 表表1 某某油油田田开开发发数数据据 将将年年产产量量随随时时间间的的变变化化绘绘于于半半对对数数坐坐标标中中，如如图图1所所示示。 年年份份 年年产

22、产油油/10 4t 累累积积产产油油/104t 1964 61.1 319.7 1965 54.6 374.3 1966 42.3 416.6 1967 35.3 451.9 1968 28.3 480.2 y = -0.0935x + 1.9179 R2 = 0.9959 1.00 10.00 0123456 年 Q/104t 图图 1 产量递减曲线产量递减曲线 产量与时间在半对数坐标中成较好的直线关系产量与时间在半对数坐标中成较好的直线关系，因此该油田年产量为指数递减因此该油田年产量为指数递减。 回归得直线方程为回归得直线方程为： lg1.91790.0935Qt （1） 相关系数相关系数

23、： 0.9959r 由由公公式式 00 lnlnQQD t可得可得： 00 lglg0.4343QQD t （2） 比较式比较式（1） 、 （2）得得： 00 41 00 lg1.9179 0.43430.0935 82.76 10 ( / );0.2152() QD Qt a Da ； 递减期最大累积产油量递减期最大累积产油量： 4 0 0 384.6 10 ( ) PMAX Q Nt D 油田可采储量：油田可采储量： 44 (319.7384.6) 10 ( )704.3 10 ( )tt 根据（根据（2）还可以预测以后任一时间的年产油量，也可预测年产油量递减到某一数）还可以预测以后任一时

24、间的年产油量，也可预测年产油量递减到某一数 值时所需要的年限。值时所需要的年限。 00 lglg0.4343QQD t 表表2 生产数据和计算数据生产数据和计算数据 1、试凑试凑法法 分别分别取取 n 等于等于 2，0.5 和和 0.25，所所计算计算的的（Q0/Q） n 值值列于列于上上表表中中。在在不同不同的的 n 值值下下， 将将（Q0/Q）n与与相应相应的的 t 画画在在直角直角坐标坐标系系中中，见见图图 2： y = 0.182x + 1.0003 R2 = 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 012345 t/a (Q0/Q)n n=2 n=0.5 n=0.25 线性

25、 (n=0.5) 图图 2 试凑试凑法法求求解解关系关系图图 从从图图 2 可以可以看看出出，n=0.5 的的关系关系是是一一条条直线直线，n=2 和和 n=0.25 的的关系关系是是两两曲线曲线。这这表表 明明该该井井的的递减递减指数指数为为 n=0.5，属于属于双曲双曲递减递减。 对对 n=0.5 的的直线直线进行进行线性线性回归回归得到得到直线直线的的方程方程为：为： 1 2 00 2 0.1821.0003 0.1821.0003 QQ tQ Q t 所以所以 00 0.50.1820.364 -1 DDa（） 。由于由于 Q0，D0和和 n 的的数数值值都都已经已经确定确定，代代入入

26、以以 下下公式公式就就可以可以得到得到预测预测气井气井未来未来生产生产动态动态的的相关相关经验经验公式公式。 0 1/ 0 (1) n Q Q nD t 1 0 0 0 1 (1)1 1 n n P Q NnD t D n 11 0 0 0 () (1) n nn P Q NQQ Dn 0 0(1 ) PMAX Q N Dn 2、曲线曲线位移位移法法 上上表表中中列列出出了了不同不同位移位移常数常数 C 和和（t+C）的的数值数值，将将 Q 值值与与不同不同 C 值值相应相应的的 （t+C）值值画画在在双双对数对数坐标坐标上上得到得到没有没有位移位移（C=0）和和位移位移之后之后的的不同不同曲

27、线曲线，见见图图 3： y = -2.6906x + 3.8781 R2 = 0.9994 y = -1.8604x + 2.7554 R2 = 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 00.20.40.60.811.2 lg(t+C)/a lg(Q0/Q) C=2 C=5 C=8 C=0 线性 (C=8) 线性 (C=5) 线性 (C=5) 图图 3 曲线曲线位移位移求解求解关系关系图图 从从图图 3 可以可以看看出出，当当 C=5 时时，位移位移之之后后的的数据数据成为成为直线直线。对对 C=5 的的直线直线进行进行线性线性 回归回归后后得到得到直线直线的的方程方程为为： 0 0 lg1.8604lg t+52.7554 lglg1.8604lg t+52.7554 Q Q QQ （）+ （）- 与与方程方程 00 0 11 lglglg()QQnD t nnD 对比对比可可得得： -143-1 00 0.3724 a;n = 0.537528.47(10a )DQm（）； 于是于是将将以上以上参数参数代代入入以下以下方程方程可以可以预测预测未来未来气井气井的的生产生产动态动态： 0 1/ 0 (1) n Q Q nD t 1 0 0 0 1