地层测试技术及资料解释评价

中石化石油工程监督（监理）培训讲义第66页共75页地层测试技术及资料解释评价编写张厚冬目录第一节地层测试原理及发展概况第二节地层测试分类与测试工具第三节地层测试管柱与开关井工作制度第四节地层测试优越性第五节地层测试作业与钻井队（试油队）配合要求第六月节地层测试压力卡片分析第七节地层测试产量、压力和温度的求取第八节地层测试资料解释的有关概念及其参数的含义第九节地层测试资料解释方法第十节主要类型地层的压力曲线特征第十一节地层测试资料应用地层测试技术及资料解释评价第一节地层测试原理及发展概况地层测试原理和录取的参数地层测试也叫钻杆测试，国外叫DST，是英文DrillStemTesting的缩写。地层测试是目前世界上及时准确评价油气层的先进技术，在钻井过程中或完井后通过对油气层进行开关井测试，可以获得在动态条件下地层的各种参数和流体性质，从而对产层作出定性或定量的评价。地层测试属于不稳定试井方法之一。其基本原理是，用钻杆或油管将测试工具（测试阀、封隔器、压力计等）送入井下待测位置，然后座封好封隔器，将测试层与其它井段隔开，接着通过地面控制打开测试阀，造成井筒与地层之间有一个较大的压差（下测试工具时管柱内是空的），地层中的流体在压差的作用下流到井筒，经过测试管串流到地面。通过地面操作可进行多次井下开关井，即可获得产层的产量和压力恢复曲线，最后关井可以采集到地层条件下的流体样品。利用计算机试井解释软件分析处理井下压力记录仪测得的压力与时间的变化关系曲线，就可以计算出产层的特性参数。地层测试除了可直接取得产层的液性、产量、温度、静压、高压物性等数据外，还可经过计算求得产层的有效渗透率(K)、地层系数(Kh)、流动系数(Kh/μ)、井筒储集系数（C）、产层完善程度(表皮系数S、堵塞比DR、污染压降ΔPs)、流动效率(FE)、采液指数(JO)、研究半径（ri）、边界距离（L）及边界类型等于20多项参数，并判别油藏的储集类型和计算各种类型油藏的特征参数。如双重介质油藏的储容比（ω）、窜流系数（λ）、复合油藏的内区半径（г）、流动系数比（(Kh/μ)1/(Kh/μ)2）、储能系数比（(ФСth)1/(ФСth)2）,压裂井的裂缝半长（χf）、裂缝导流能力（KfW）等等。二、国内外地层测试技术发展状况由于地层测试技术具有测试时间短、录取资料多、成本低、见效快等特点，所以在国内外受到普遍重视并得到广泛应用。美国、加拿大和法国是开发、应用地层测试技术较好的国家，其中美国研究最早，发展最快。美国自1867年出现第一套地层测试器后，经多年的改进和发展逐步形成了一整套适用于套管内和裸眼内的测试工具。20世纪50年代初研制出了可以多次开关井的测试阀及密封取样器，为正确分析和评价测试层提供了更多的资料。60年代又研制了适应裸眼井段测试的液压膨胀测试器。70年代又研制了适应海上和大斜度井测试工具，如APR全通径测试器和PCT全通径测试器。80年代又研制了油管传输射孔与地层测试联合作业工艺。随着地层测试技术的发展，井下录取资料的压力计也不断发展，由机械压力计发展到电子压力计，其分辩率不低于0.000139MPa。由于精度不断提高，对油藏评价的准确程度也相应提高。并研制了地面直读式测试系统和井下存储式测试系统。地面直读式测试系统，可以将井下电子压力计感应到的压力、温度变化，通过电缆传输到地面计算机系统，在计算机上显示、读出并及时解释、分析处理。可根据需要调整和延长井下测试时间，以满足测试的要求。地层测试资料解释方法的研究，也推动了测试技术的发展。从20世纪50年代的霍纳法和米勒—戴斯—哈钦森(MDH法)常规解释方法发展到80年代的现代试井解释方法，满足了众多地层类型解释的需要。据美国资料统计，地层测试一层，一般只需1-2天。使用地层测试技术，仅免下套管一项，就节约钻井成本25-30%。前苏联应用地层测试技术较晚，20世纪60年代以前采用由试油队抽汲、提捞、打水泥塞的方法试油，一般探井试油一层需30-70天。1962年研制出常规测试器后，发展很快，1964年测试层占全国试油层的10.2%,1968年上升到32.9%,1975年达到80%。在自己研制的同时也引进了美国的地层测试器。前苏联在推广应用测试技术过程中效益显著，平均测试一层2.78天。比以前提高了10-15倍。同时在免下套管，加快勘探速度以及发现了过去难以发现的新油气层等方面取得了很好的效果。我国在20世纪40年代玉门油矿曾使用过美国江斯顿公司的捶拍凡尔式测试器。50年代后采用苏联试油工艺，组成专门试油队用通井机进行抽汲、提捞、打水泥塞等，试油速度慢，时效差。每年积压大批的井不能及时试油，不少有工业价值的油气井不能及时发现。试油质量不高，提供的资料数据少。平均每年约有400-500口干井下了套管，浪费了大量钢材、水泥和固井费用。为了满足我国油气勘探开发工作发展的需要，改变我国试油工艺落后的面貌，我国从1978年开始，先后引进了一批美国江斯顿、哈里伯顿、莱因斯公司的各种类型的地层测试器。并于1985年以技贸结合方式，引进了美国江斯顿公司MFE测试器及J-200压力计的制造技术，在国内生产。同时，华北油田成立了地层测试公司，其他各油田也都成立了地层测试大队，使地层测试技术在推广应用中得到了很好的发展。目前国际上比较先进的测试工艺，国内基本上都有，如MFE测试器、PCT全通径测试器、APR全通径测试器、膨胀式封隔器测试器、射孔与测试联合作业技术以及井下存储式测试系统和地面直读式测试系统等。在测试资料解释方面，在引进先进的试井解释软件的同时，国内也研究了自己的解释软件，基本上满足了各种类型测试资料的解释。我国在推广应用地层测试技术方面发展是很快的，大大加快了试油速度，提高了试油质量，目前，探井基本上都进行地层测试，钻井中途测试也普遍开展。中途测试一层，一般1-2天。完井测试，若不采用抽汲一般3-5天，若测试后抽汲，一般7天左右，比以前常规试油的速度大大提高了，也没有积压井了。各油田利用测试技术在及时发现油气藏、准确评价油气藏以及提高勘探成功率、节约勘探成本、加快油气勘探开发的进程等方面，取得了显著的经济效益和社会效益。地层测试分类与测试工具一、地层测试类型在国内，按地层测试井和测试方式的不同分为以下几种类型。1、按地层测试井的类型分为钻井中途测试和完井测试。钻井中途测试是钻井过程中对裸眼井段用地层测试器对钻开地层进行的测试，它包括封隔器座封在裸眼井段对封隔器下方裸眼井段进行的中途裸眼测试和封隔器座封在套管内对封隔器下方裸眼井段进行的中途套管测试。钻井中途测试是及时发现油气藏的有效手段。2、按井眼的类型分为裸眼井测试和套管井测试。3、按封隔器座封的方式分为支撑式测试、悬挂式测试和膨胀式测试。4、按封隔器封隔的方式分为单封隔器的单层测试和双封隔器的跨隔测试。单封隔器的单层测试，其封隔器下部只有一个测试层。而跨隔测试则是在一口井内有多层未封堵的情况下对其中的某一层进行测试。因此，必须下两个或两组封隔器将测试层上部和下部隔开，同时，为了检测下封隔器的密封性，一般在下封隔器的下面安装一支压力计。二、测试工具简介目前国内使用的地层测试工具主要有宝鸡石油机械厂生产的江斯顿MFE地层测试器、美国进口的APR全通径测试器、PCT全通径测试器、膨胀式封隔器测试器和油管传输射孔与地层测试联作工艺。现作一简要介绍。1、MFE地层测试器是目前国内最常用的工具，具有操作方便，动作灵活可靠，地面显示清晰的特点，不仅适用于套管井内的测试，也适用于井径比较规则的裸眼井测试。整套测试工具均借助于钻杆（或油管）的上提、下放来控制测试阀进行井下开、关井。工具下井时测试阀处于关闭状态，到达测试预定深度后，通过管柱施加重力，经过一段延时，测试阀打开。在打开的一瞬间，管柱突然下坠25.4mm，这时在地面可以直接观察到的显示表明测试阀已打开。如果要关闭测试阀时，只需将管柱上提并略超过自由点，然后再下放管柱加重力即可关井。如此反复上提和下放管柱，可将测试阀重开或重关，获得多次流动和关井期。终流动期结束，在解封起测试管柱时，取样器自动关闭，可以收集到1200cm3或2500cm3的地层流体样品，供分析化验用。2、APR全通径测试器APR全通径测试器是一种只能在套管内使用的环空加压式测试工具，适用于海上平台或陆上大斜度井的测试。该工具在测试管柱不动的情况下，利用控制环空压力来实现多次开关井，具有压力低且操作方便简单的特点。由于是全通径，有利于高产井测试，同时可以对地层进行酸洗、挤注和各种绳索作业。LPR-N测试阀是该工具的主阀，在地面预先充好氮气，球阀即处在关闭位置，工具下到预定位置封隔器座封后，向环空加预定压力，压力传到动力芯轴，使其下移，带动动力臂使球阀转动，实现开井。需关井时，释放环空压力，在氮气压力作用下，动力芯轴上移带动动力臂，使球阀关闭。如此反复操作，可实现多次开关井。3、PCT全通径测试器PCT全通径测试器跟APR测试工具一样，也是靠环空加压、泄压来实现井下开关井的。主要用于斜度较大的定向井或海上浮船测试，一次下井能进行测试—酸化—再测试及各种绳索的综合作业。由于工具内径大，也适用于高产井测试，并有解除地层污染的作用。PCT全通径测试阀是该工具的核心，其工作原理是：当向环空泵压时，压力通过传压孔传入控制芯轴，控制芯轴带动凸耳芯轴下移，轴上的凸耳在球阀操纵器的凸耳槽里滑动使操纵器转动，球阀操纵器的顶端偏心销嵌在球阀槽里，当操作芯轴沿工具轴向转动使时，球阀操纵器上的偏芯销也随之转动，偏芯销在球阀槽里又带动球阀沿球阀的轴向翻转90o,使球阀转到开启位置。当环空泄压后，氮气压力、弹簧张力和静液柱顶力使控制芯轴上移，凸耳芯轴、球阀操纵器与环空泵压时运动方向相反，球又开始从开启位置回到关闭位置。这样反复泵压、泄压就可以实现测试阀的多次开关，从而起到开关井的作用。4、膨胀式封隔器测试器该工具主要用于砂泥岩裸眼井测试，因为该类封隔器胶筒有较大的膨胀度和长的密封段，能有效的封住不规则的井壁。既可以进行单封隔器的单层测试，也可以进行双封隔器的跨隔测试，并且可以一次下井，能进行多层次的测试。该工具通过旋转钻杆带动井下膨胀泵，使封隔器膨胀达到密封，再通过下放和上提钻杆进行多次开、关井。工具下井时液力开关测试阀关闭，封隔器处于收缩状态。工具下到预定位置后，旋转钻杆带动膨胀泵，膨胀泵将其过滤的环空钻井液吸入，充入到封隔器胶筒中，使其膨胀并座封。然后下放测试管柱，缓慢加压，测试阀经过一段延时，有“明显下落”时，表明测试阀已打开，进行开井流动测试。需关井时，则上提测试管柱至“自由点”，测试阀即可关闭，进行关井测压力恢复。这样重复下放和上提操作，可进行多次开关井测试。5、油管传输射孔与地层测试联合作业工艺油管传输射孔可以配合各种类型的地层测试器，如MFE、APR、PCT等，兼有油管传输射孔和地层测试的优点，可以对各种复杂的油气井作业。如大斜度井、定向井、稠油井、硫化氢井、高温高压井等，都能做到负压射孔，使射孔孔道得到很好的清洗，提高射孔流动效率。射孔后立即进行测试，就不会发生射孔压井液污染油层的情况。管柱一次下井就完成了射孔和测试两项作业，减少了起下管柱的次数，减轻劳动强度，缩短了施工周期，而且测得的地层资料能更真实在反映地层情况。该工艺的施工过程是，用油管或钻杆将射孔枪、封隔器、筛管及测试工具下到井下预定位置，使射孔枪对准测试层。打开测试阀，在井筒与地层之间形成了负压差。然后用激发点火的方式引爆射孔枪射孔，地层内的流体就会立即通过筛管和测试阀流入测试管柱，再进行正常的测试操作，从而实现了一趟管柱完成射孔和测试两项工作。地层测试管柱与开关工作制度一、地层测试管柱不同的测试工具，按不同的形式连接，就可以组成不同的测试管柱，以满足不同井的测试要求。图1是MFE测试工具常用的测试管柱，自上而下分述如下：1、反循环阀：在测试结束后，用于替出测试管柱中的地层流体和循环压井。通常用投棒或蹩压的方法把反循环阀打开，使测试管柱内与套管环空连通，然后从环形空间泵压，将测试管柱内的地层流体反循环出地面。未进行抽汲的非自喷井测试，反循环替出的油水量计量是否准确，直接影响测试资料的可靠性。2、上压力计：上压力计安装在多流测试器的上部，也叫监漏压力计，主要用于监测测试管柱的漏失情况，记录各次开井流动时的压力变化。在测试工具下井时和测试时的关井期间，若测试管柱不漏失，上压力计记录的应是一条水平的直线。3、多流测试器（MFE）：是该类测试工具的关键部件，所以也叫MFE，由换位机构、延时机构的取样机构组成。它借助于测试管柱的上、下运动来打开或关闭的。测试工具下井时，MFE是关闭的。终流动结束，在解封后起测试管柱时，取样机构自动关闭，取得地层条件下的流体样品。4、震击器：当测试管柱下部的筛管或封隔器遇卡时，上提管柱施加一定拉力，可使震击器产生一个强烈的震击力而具有解卡的功能。5、旁通阀：旁通阀主要有两个作用，一是在测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时，压井液可从封隔器芯轴内孔经旁通阀的孔流过，使测试管柱顺利起下；二是测试结束时，旁通阀打开，使封隔器上下方压力平衡，便于封隔器解封。6、安全接头：安全接头是一种安全保护装置，在封隔器及其以下工具遇卡后，用震击器也无法解卡时，可反转测试管柱，从安全接头反扣粗牙螺纹处倒开，把安全接头以上的工具和管柱取出。7、封隔器：封隔器起着把测试层与其他层段以及钻井液或压井液隔离开来的作用。封隔器的橡胶筒受到压缩负荷后可以胀大，也可以通过向筒内充入液体而膨胀，然后与套管或井壁贴紧，起到密封和隔离作用。8、筛管或开槽尾管：是地层流体进入测试管柱内的入口通道。筛管钻有孔，开槽尾管开有槽，其里面还有钻有孔的过滤管。孔和槽的尺寸较小，一般情况下能阻止流体中携带的泥饼或岩屑颗粒进入工具，以免堵塞测试阀、工具芯轴孔道等。9、下压力计：用于测量开井流动压力和关井恢复压力，可对其进行测试资料处理，计算油层参数。一般要下两支压力计，其中一支的传压孔与测试管柱内部相通，所以叫内压力计；另一支压力计的传压孔直接与测试层相通，叫外压力计。二、地层测试开关井工作制度地层测试开关井次数应根据不同类型测试的目的要求和地层特征来确定。对于钻井中途裸眼测试，由于测试风险大和测试时间短（一般6-8小时），一般可只进行一次开井和一次关井即可。对于完井测试高压低渗透层，可采用两次开井一次关井的工作制度，以保证在时钟走时范围内取得合格压力资料。对于其它一般完井测试井，可采用两次开井两次关井或三次开井两次关井的工作制度。对于特殊要求的测试井，则按特殊要求选择开关井次数。如对于酸化或压裂后测试评价的井，可采用一次开井一次关井的工作制度。下面以三次开井两次关井的工作制度为例，简述各次开关井的目的。一次开井流动主要是为了消除液柱压力对地层的影响，并有诱喷和一定的解堵作用。一次关井是为了取得产层的原始地层压力。二次开井流动是通过较长时间的流动来扩大泄油半径，求准产层的产量和取得代表性的样品。二次关井是为了测取压力恢复曲线，以便能计算油层参数。三次流动主要是观察地层流体能否喷出地面，并进一步落实产能液性。对于自喷层，要求录取产能液性资料；对非自喷层则可进行抽汲排液，准确确定液性和油水比例；对于产能很低无法抽汲的层，则测试结束。第四节地层测试优越性在推广应用地层测试过程中，不论是钻井中途测试，还是完井测试，都显示了地层测试工艺的优越性，各油田都获得了很好的经济效益。一、钻井中途测试1、及时发现油气藏，加快新区勘探速度。在钻井过程中如遇良好油气显示，应立即停钻进行中途测试，自上而下及时搞清每一套含油气地层情况。当某一探区第一口井经中途测试获工业油气流后，可不等该井完井就可布置新井，加快勘探速度。在国内这方面的实例是很多的。如胜利油田埕岛潜山油藏、富台油田潜山油藏都是中途测试首先发现高产油气流的。又如罗54井，经砂泥岩裸眼测试，首先在该断块沙二段中发现自喷日产46t的工业油流后，及时布新井5口，使该断块提前半年进入滚动开发阶段。2、节约钢材、水泥和固井费用，降低钻井成本。对钻井录井显示不好，经中途测试确认无工业意义的井可免下套管。这方面我们没有坚持系统统计，胜利油田仅在1990年推广砂泥岩裸眼测试的初期，对1990年一年的测试资料进行过统计，有3口井根据测试资料免下套管，共节约套管7955m，也节约了3口井的水泥和固井费用。3、为完井试油提供依据，避免漏掉油气层。相对来讲，中途测试时由于油层污染较轻，易于发现油气层和取得地层真实的资料，对漏失量大、污染严重的油层，中途测试结果可供完井试油时参考。如轱53-3井，中途测试回收到混有泥浆的原油7m³，由于地层污染严重（双重介质地层表皮系数为1.44），地层压力低（压力系数仅0.79），钻井液漏失严重，测试未能取得合格液性和油水比例。完井后常规试油，长时间抽汲排液仍不见油，但地质部门根据中途测试见油的情况，坚持继续排液，终于在抽汲36天，累计排水406m³后获日产油4.4t、水3.9m³的工业油流。又如阳29井，钻井过程中对118.48m裸眼段（火成岩）进行了中途测试，获日产油5.12t、水48.3m³。下套管完井先后对中途测试井段射孔试油4层，前3层均未见油，直到第二、完井测试1、录取资料多，准确评价油气层，为油藏描述提供定量的动态数据。常规试油需要多种手段，多道工序，但一般也只能取到液性和产量资料，对达到工业油气流的井，才录取油层静压资料，对自喷油层，才下压力计进行地面关井测压力恢复资料。而地层测试只需起下一趟管柱即可获得井下开关井压力资料和20多项油层参数，提高了试油质量，有利于正确评价油气层和进行油藏描述。2、提高试油速度，加快勘探进程。常规试油一层一般需15天左右，而完井测试一般只需3-5天，比常规试油快3倍以上。3、指导油层改造选层和效果评价，提高措施有效率和勘探成功率。地层测试获得的压力曲线特征及其所提供的表皮系数、堵塞比、有效渗透率、压力等参数，为油层改造选层提供了依据。国内各油田在这方面都作了很多研究和应用，大量资料表明，根据地层测试资料结合油层静态资料选择酸化、压裂井层是行之有效的方法。4、评价油层保护效果。地层测试是评估油层保护技术措施效果的有效手段。通过对测试计算的表皮系数值进行分解，可以判断油层污染的原因，为采取针对性的补救措施提供依据。5、快速评价稠油层和高凝油层。由于地层测试掏空深度大，有利于稠油或高凝油流入油管，所以测试一般都能取到原油样品和产能资料，并计算出油层参数。避免了常规方法反复气举、热洗等措施，节约了试油费用。6、跨隔测试代替注灰、填砂、电缆桥塞等封闭工序，可节约时间和费用，并有压力计监测封隔离器的密封性，确保试油质量。7、地层测试与射孔联合作业工艺，可减少起下管柱次数，减轻劳动强度，缩短试油周期，并避免了再次污染油层。第五节地层测试作业与钻井队（试油队）配合要求一、测试前准备1、钻井队（试油队）①对钻机、通井机、钻井泵、防喷器及动力设备进行检查和保养，使其工作可靠。②检查并钻具与接头和油管，能承受教育35MPa压力不泄漏。③检查并保养指重表，使其灵敏准确。④通井、划眼，达到测试管柱起下畅通无阻。⑤采用优质钻井液或压井液，充分循环达到性能稳定、井底无沉砂、无杂物、避免测试管柱发生被卡事故。⑥准备足够的钻铤和测试放喷管柱。⑦准备一定数量的防火和防毒用具。⑧准确丈量钻具、油管和工具的长度以确保封隔器座封在预定位置。⑨压井管线和防喷管线应符合有关规定。2、测试队①按测试施工设计要求，准备好测试器和各部件、接头、配件、专用工具和仪表。②检查压力计和计时器的性能，并装入专用运输箱。③检查测试器的维修保养记录，必要时重新试验主要部件的密封和延时性能。④检查配合施工单位的准备工作及防喷、防火、防毒等安全措施的落实情况。⑤向配合单位进行技术交底，共同配好测试管柱，保证封隔器在预定位置座封后，井口以上管柱余长在1m以内。二、测试过程中注意事项⑴下井管柱的螺纹要刷干净，涂好密封脂，旋紧螺纹时要打好背钳，严禁井内管柱转动，以保证承受35MPa压力不泄漏。⑵下管柱操作要平稳，速度不得大于0.5m/s。⑶下管柱遇阻时应上下活动管柱，加压不能超过50KN，加压时间不得超过1min。若上下活动无效，要起出管柱查明原因，排除后再下，严防中途打开测试阀。⑷在下管柱过程中，每下300m左右应检查管柱漏失一次，发现渗漏，就立即处理。⑸加测试液垫时，应每下100m左右加满一次，直至设计的高度。⑹下最后一单根时，先安装、固定好地面流动控制装置，再下至预定深度，并校核无误。⑺按测试设计进行开、关井操作，开井时应密切注视环空液面变化，液面应保持不降。若液面下降时，应立即灌满压井液，并准确计量。若环空液面快速下降，应立即上提管柱关闭测试阀，并重新座封开井，若反复座封无效，应起管柱查明原因。⑻准确记录各次开关井时间、井口显示描述、求产制定，油气、水产量，累计产液量，并取相应的样品。⑼测试时有原油和天然气产出时，要严格执行防火措施；有H2S气体产出时，应立即采取防毒和防硫措施；原油应放入计量容器中，避免污染环境。⑽自喷井在解封前而非自喷井在起管柱见液面后打开反循环阀进行反循环。反循环前必须关闭测试阀，灌满环空，连接好向环空打压的管汇。⑾非自喷井反循环时，返出液体应进入计量池，准确计量各类回收物数量，并分段进行取样，样品标签要准确无误。⑿开关井测试完毕，上提管柱解封封隔器，上提力应大于整个测试管柱悬重60-80KN，并停留5min，让旁通阀打开，平衡封隔器上、下压力，胶筒收缩后再起测试管柱。⒀起测试管柱时，严禁转动井内管柱；起管过程中，要及时向环空补充钻井液或压井液，以防止井喷或井壁坍塌。⒁测试阀起到井口后，用放样装置放出取样器内的样品，并录取规定的数据。⒂拆卸测试工具时，按要求拧松螺纹，分解各部件，吊测试器时严防撞击和变形。⒃从压力计中取出记时器和压力记录卡片，并立即在卡片上注明规定的内容。三、填写测试现场报告①用钢卷尺或现场读卡仪读出压力卡片中压力曲线上基本点的压力值。②根据测试压力曲线形态特征评价测试工艺和初步定性分析地层特征。③整理、填写现场报告中规定录取的各项数据，要求填写工整、数据齐全、准确，结论明确。④现场报告经测试队和配合施工单位代表签字后，交配合施工单位一份。地层测试压力卡片分析目前，大部分地层测试都是采用机械式压力计随测试工具下入井内记录压力的，压力卡片就是由压力计的笔尖在金属片上刻划出痕迹来表示。压力计能记录出测试过程中任一瞬间的压力变化，有顺序的记录测试的全过程。测试压力卡片是整个测试过程的缩影和地层特征的记载，也是进行参数计算和油层评价的基础，是极其重要的原始资料。通过对测试压力卡片的分析，可以鉴别测试工艺是否成功，工具、仪表工作是否正常，并初步了解地层的产能、渗透性、压力高低和压力恢复曲线特征，对产层作出定性评价。通过对压力卡片的的阅读和计算，经过计算机试井解释软件处理，可以计算出地层的特征参数，定量的对测试层作出评价。在测试过程中，一般要下3支压力计，其中1支的传压孔直接与测试层相通，叫外压力计，它是接在测试管柱的下部，也叫下压力计，记录出来的卡片叫外卡片或下卡片；另1支压力计的传压孔与测试管柱内部相通，地层压力必须通过筛管的孔道传至该压力计，所以叫内压力计，它是接在下压力计的上部，也叫上压力计，记录出来的卡片叫内卡片或上卡片。用两支压力计目的主要是便于对比和鉴别筛管是否堵塞。此外，为了监测测试管柱的漏失情况，在测试阀以上加下1支压力计，记录出来的卡片称为监漏卡片。若是进行双封隔器的跨隔测试，则在下封隔器的下部加下1支压力计，主要目的是监测下封隔器的密封性。因此，一次测试就有3张或4张压力卡片。一、测试压力卡片鉴别图2是两次开井、两次关井的实测压力卡片，图3是两次开井、两次关井的标准压力卡片展开图。图中横坐标表示时间，纵坐标表示压力，其中图2实测压力卡片的横坐标时间是从右向左表示测试过程的，而图3展开后的压力卡片横坐标时间是从左向右的。下面从图3中分析压力卡片的组成：0-0′：为基线，也叫零压线。是下井前在地面上人工划出的一条水平线，即大气压力下的基准线。0-A：为下井线，是井筒液柱压力线。此线以地面大气压力为基准，随着工具、仪表下入深度的增加，压力越来越大。A点为下到测试层位后测得的初静液柱压力。B-C：为初流动压力线。指座封封隔器工具首次打开后，地层流体在压差作用下注入井筒，随着流体进入测试管柱内量的增加，压力也逐渐上升。B点为初流动开始时的压力值，即初开井时管柱内液柱的压力。C点为初流动结束时的压力值，即初开井结束时管柱内液柱的压力，也是初关井的始点压力。初开井的作用主要是消除钻井液侵入和静液柱压力对地层的影响，保证初关井测得原始地层压力。C-D：为初关井压力线，即初关井压力恢复曲线。D点为初关井结束时的压力值。初关井的目的是测得原始地层压力。E-F：为终流动压力线。E点为终流动开始时的压力值，即终开井时管柱内液柱的压力。E点的压力值若与C点的压力值相待，则表示初关井期间管柱不漏失。F点为终流动结束时的压力值，也是终关井的始点压力。终流动可获得流体样品、产量、流动压力等数据。F-G：为终关井压力线，即终关井压力恢复曲线。G点为终关井结束时的压力值。终关井压力恢复曲线可用来计算地层参数。H：为终静液柱压力，指开、关井结束封隔器解封后，记录的终静液柱压力。在测试管柱不漏失的情况下，终静液柱压力（H点）与初静液柱压力（A点）相等。H-O’：为起出线，指测试工具从井底起到地面的压力线。随着工具的起出，压力逐渐降低，起至地面时，压力回到基线，整个测试过程结束。进行三次开井、两次关井的工作制度，主要是延长了三次开井流动时间，便于抽汲，进一步落实液性、产能和准确的油水比例。对于高压低渗透储层，可采用两次开井、一次关井的工作制度，减少了开关井次数，适当延长一开时间特别是一关时间，确保在时钟走时范围内取到地层压力和二、测试压力卡片定性分析1、不同产能曲线特征储层产能（渗透率）不同，测试开井流动曲线和关井恢复曲线形态有明显的差异，如图4。产量越高，开井流动曲线上长越快，常常初流动始点压力较高，掏不到底，这是因为开井时，压力计笔尖在向下基线方向滑动的瞬间，受到向上流速很快的流体的冲击而快速抬起造成的。关井压力恢复很快，短时间内就能达到地层压力。而低产、干层，其流动曲线上长很慢，关井压力恢复曲线上长速度也很缓慢。图4不同产能压力曲线特征2、不同压力系统曲线特征储层压力不同，测试关井恢复曲线有明显的差别，如图5。异常高压地层，其压力值常常比静水柱压力（测试时环空是满的）高得多；正常压力地层，其压力与静水柱压力接近；而低压地层，其压力明显比静水柱压力低。图5不同压力系统曲线特征3、不同完善程度井曲线特征测试压力曲线的形态特征，是油层物性特征和遭受污染或改善的综合反映。储层遭受严重污染和不存在污染的曲线特征如图6。对于存在严重污染的储层，在开井流动时，因遭受污染阻碍了流体流入井筒，流动曲线上长很慢或几乎不上升，表明地层只有少量流体产出，因此地层压降很小，而在井下关井后，能量恢复很快，压力很快就上长到地层压力，使压力恢复曲线呈方角。不存在污染的储层，关井压力恢复线常常呈弧形上升而不呈方角特征。图6不同完善程度井曲线特征4、压力衰竭曲线特征其特征是第二次关井恢复压力明显比第一次关井压力低，如图7。在测试生产时间较短的情况下就出现压力衰竭，表明油藏连通范围很小，压力损失得不到补充，无工业价值。但判定压力衰竭时应慎重，若二次关井压力还未平稳，且外推压力与初关井压力接近，这种情况不能定为衰竭。此外，对初关井压力高的原因要进行分析，是否是因为初流动时间太短，高密度在压井液对地层的影响未能完全消除造成的。图7压力衰竭曲线特征5、多层反映曲线特征多层合试油是较普遍的，当层之间压力有差别的时候，就会显示如图8的情况，即关井恢复时呈小台阶上升。图8多层反映曲线特征三、测试故障曲线特征1、管柱漏失测试管柱漏失，影响测试产量和测试参数计算的准确性，同时也影响测试液性的落实和油水比例的准确性。管柱漏失的曲线特征如图9。图9测试管柱漏失曲线特征①在未加液垫，也不是高产层的情况下，初开井曲线掏不到底，这是工具下井时管柱漏失造成的。②二次开井始点压力比初开井终点压力高，表明关井期间有漏失。③终静液柱压力值(H点)比初静液柱压力值(A点)低，表明测试过程中漏失。④监漏卡片中，下管柱和关井期间压力曲线上升，这是判断管柱漏失最直观的方法。2、筛管堵塞图10表明筛管在两次关井期间都有堵塞现象，由于筛管有较多的孔眼，常表现为时堵时通的状况，从内、外压力卡片对比可以看出，筛管没有完全堵死。图10筛管堵塞曲线特征3、跨隔测试下封隔器窜漏导致双封隔器跨隔测试失败的主要原因是下封隔器密封不严，使测试资料无价值。图11表示的是下封隔器窜漏的卡片曲线特征。上图是测试层内或外压力卡片。下图是下封隔器的下面验封卡片，其作用是验证下封隔器的密封性。由于下封隔器不密封，在进行开、关井时验封卡片都有明显地显示，表明测试层与下部被封堵的层是串通的。若下封隔器密封良好，则验封卡片上没有开、关井显示，它所记录的只是下部被封堵层的地层压力，即是一条缓慢下降的直线（封堵层压力低于初静液柱压力），或是一条缓慢上升的直线（封堵层压力高于初静液柱压力），或是一条平行的直线（封堵层压力与初静液柱压力基本相等）。图11跨隔测试下封隔器窜漏曲线特征4、关井提松封隔器或关井失败图12表示在初关井时因提松封隔器，使关井恢复曲线失真，同时，二次关井时未关住，无终关井压力恢复曲线。图12关井提松封隔器或未关住井曲线特征5、关井泄压对于异常高压地层，有时在测试关井后期出现泄压的现象，如图13。此外，本井因判断失误在卡片上还显示出连续进行了两次关井操作。图13关井后期泄压曲线特征6、压力计灵敏度差，曲线走台阶图14表示压力计故障，在开井流动的关井恢复期间，曲线不光滑，呈小台阶上升。图14压力曲线呈台阶上升四、测试压力卡片质量评定1、合格压力卡片应具有如下特征：(1)基线（零压线）平直，压力起点、终点均落压基线上。(2)按测试设计要求，取得完整、光滑、清晰的开关井曲线。(3)两张卡片的压力变化曲线形态相似，并且对应点的压力值基本相等，记录的最大压力值应在压力计量程的50~80%以内。(4)跨隔测试监测封隔器密封性的压力卡片没有开关井显示或地面排液显示，证实封隔器密封良好。(5)测试管柱不存在漏失2、有下列情形之一者，为不合格压力卡片：基线多条或压力起点、终点不落在基线上。未按测试设计要求取得完整的开关井压力曲线。(3)压力计走台阶、时钟偷停、封隔器不密封，测试管柱严重漏失、测试流道被堵等原因造成压力曲线失真。跨隔测试封隔器不密封。第七节地层测试产量、压力和温度的求取一、产量1、自喷层求产方法同常规试油一样，应求得稳定产量。2、非自喷层计算产量方法有两种，一是根据回收液量计算产量，二是根据流动压力曲线计算产量。①根据回收液量计算产量公式： (1)上式中： q——日产液量，m3/d；Q——总回收液量，m3tp——总流动时间，min。②根据流动压力曲线计算产量，经换算公式如下：(2)上式中：q——日产液量，m3/d；P1、P2——为流动时间（min）t1t2对应的压力值。MPa；Vu——油管或钻杆每米容积，L/m；r——测试管柱内液注的密度，g/cm3。对于油水同出的层，若采用抽汲取得了合格的油水比例，可按抽汲的油水比例用流动曲线折算日产油量和日产水量。若没有采取抽汲，可根据管柱回收的纯油量和水量（应扣除漏失量）分别计算油、水产量。用流动曲线计算产量，只是代表某一回压下的产能，受生产压差的影响较大，因为随着流动压力的升高而产量下降，所以用流动曲线计算产量时应选择合适的求产液面深度。对具有一定产能的层，求产液面深度与抽汲求产液面深度相接近为好，这样才有可靠的对比性。对于干层，用流动曲线求产的掏空深度应满足不同井深干层掏空深度的要求。二、压力1、地层压力的求取可按下面几种方法确定。①由初关井实测稳定压力（关井压力恢复在15min以上不再上升）确定。②由初、终关井压力恢复曲线拟合法求取。③由初、终关井压力恢复曲线外推压力值确定。2、流动压力①对自喷层，应取对应于产量稳定时的流动压力值。②对非自喷层，用流动压力曲线计算产量时，应取对应计算产量曲线段流动压力的平均值。3、温度实读温度计，选择最高温度为测点深度的温度。第八章测试资料解释中的有关概念及其参数的含义一、不稳定试井与稳定试井试井可分为不稳定试井和产能试井两大类。不稳定试井包括许多内容。产能试井包括稳定试井、等时试井和改进的等时试井等。此外，试井还包括测一口井的原始地层压力、开井时的流动压力和关井后的静止压力等。不稳定试井是通过改变油、气、水井的工作制度，引起地层中压力重新分布，测量井底压力随时间的变化，根据为一变化结合产量等资料，计算出测试层在测试范围内的特性参数。稳定试井是通过逐步改变油井的工作制度（如逐步加大油嘴或改变冲程冲次），系统测量每一个工作制度下的产油量、产水量、产气量、气油比以及井底稳定流动压力、井口油管压力、套管压力等，把这些资料绘制成“稳定试井曲线”（即产油量、产气量、产水量、井底流压或生产压差同工作制度的关系曲线）和“指示曲线”（即产量同流动压力或生产压差的关系曲线）。通过分析研究，确定油井合理的工作制度，并推算出油层渗透率和采油指数等参数。由于要保证每个工作制度下的产量必须稳定，并且要在井底流动压力稳定之后才能测量各项数据，所以叫“稳定试井”，也称“系统试井”。不稳定试井在油气勘探开发过程中广泛使用，压力恢复试井和压力降落试井最为常用。地层测试属于不稳定试井，通过地面操作进行井下开井和关井，改变油藏内部动态，引起油藏中的压力变化，使压力波向外传播，对与井连通的地层进行扫描，并把向外传播时遇到的阻力，随时间的变化反馈到井底，从而获得在扫描范围内的油藏信息。除了取得油层的产量、液性、压力、温度外，还能计算出油层的有效渗透率（K）、地层系数（Kh）、流动系数（Kh/μ）、井筒储集系数（C）、产层完善程度（表皮系数S、堵塞比DR、污染压降ΔPs）、流动效率（FE）、采油指数（J0）、研究半径（ri）、边界距离（L）及边界类型等参数。不稳定试井的内容包括有：(1)钻井过程中以寻找油气层为主要目的的中途测试。(2)完井试油过程中用于油层、油藏评价的完井测试。(3)针对油藏分析的干扰和脉冲试井。(4)针对层间关系的垂向干扰和脉冲试井。(5)用于评价酸化压裂效果的措施前后的测试。二、井筒储集效应和井筒储集系数（C）下面以一口井筒充满单项原油的井为例，来讨论油井在刚开井或刚关井时出现的井筒储集效应的现象。油井刚打开井或刚关井时，地面产量与井底产量不相等。当油井一打开，从井口以产量和采出的原油，完全是靠井筒中被压缩的原油的膨胀而采出的，此时，还没有原油从地层流入井筒，地面产量为qo，而井底产量为0。后来，随着井筒中原油弹性能量的释放，井底产量逐渐增加，过渡到与地面产量相等。见图15中之(1)。在关井时，当油井一关闭，地面产量立即由qo变为0，但在井底，仍有原油从地层注入井筒，从而使井筒压力逐渐增加，直到与井筒周围地层的压力达到平衡，此时，井底产量才变为0，实现井底关井。这就是常说的续流效应，图15中之(2)。产量q产量产量q产量qq000PWBSt0PWBSΔt(1)开井情形(2)关井情形图15井筒储集效应示意图上面所讲的当油井刚开井或刚关井时，井筒原油膨胀或压缩引起的续流现象，称为井筒储集效应。开井时井底产量为0或关井时井底产量为qo的那一段时间，称为纯井筒储集阶段，简写作PWBS（PureWellboreStorage），见图15所示。井筒储集效应的强弱程度用井筒储集系数C表示，它是描述井筒靠压缩性能储存原油或靠释放弹性能量排出原油的能力。(3)上式中C——井筒储集系数，m3/MPa；∆v——井筒中所储原油体积的变化，m3∆p——井筒压力的变化，MPa。根据井和测试的情况，可以对井筒储集系数C值进行分类，见表1。表1井筒储集系数C值分类表分类级别C值量级（m3/Mpa）井的情况描述特高>10深气井，井口关井高1~10高含气井或油、套液面同时恢复井较高0.1~1含气柱井，井口关井或油套液面恢复井中等0.05~0.1油管井口关井，中低气油比较低0.01~0.05油管井口关井，井中为纯油、水或采用井下工具关井，但口袋较长低0.001~0.01采用井下工具关井很低<0.001井下关井，口袋特短由上表中可以看出，井中的流体性质和关井位置对C值影响很大。对C值的分类有助于对测试压力资料的分析和鉴别。如果通过参数计算求出的C值，与上面描述的井的情况相符，则结果是正确的，如果相差很大，则可能是分析出现错误或未考虑井筒因素（如封隔器漏失）、地层因素（存在未被认识的气夹层等）所引起的。实际资料表明，产层孔隙度越小，流体的压缩性越大，关井闸门离油层越远，则井筒储集效应持续的时间就越长，从而影响径向流直线段的出现，甚至无法计算出油层参数。因此，为了尽量消除或降低井筒储集效应，研究的地层测试器中的测试阀实行井底关井，就是有效的办法之一。三、续流动状态续流动状态又称为井筒储集流动段，与上面分析井筒储集效应的情况一样，它是产生于开、关井后压力变化早期的一种流态，严格地说，它只受井筒容积影响的一种井底附近的不稳定的流动状况，也叫续流段或续流效应。在续流段，当井筒储集系数为常数时，压力及压力导数的双对数图和直角坐标图上，呈斜率为1的直线（45°倾角的直线）。四、平面径向流设油层是均质、等厚的，且油井打开了整个油层，开井后，地层中的流体沿水平面从四周流向井底，流线是从四面八方向井筒汇集的直线，其特点是，以井轴为圆心的圆上，各点的压力和速度是相等的，这种流动称为平面径向流动，简称径向流动。见图16。等压线等压线流线图16平面径向流示意实际上，油井一开井总是要受井筒储集和表皮效应或其他因素的影响，虽然流动也是向着井筒的径向流动，但尚未形成径向流的等压面，这一阶段称为“早期段”；在生产的影响到达油藏边界之后，因受边界的影响而不呈平面径向流动，这一阶段称为“晚期段”；真正呈平面径向流动的只有它们之间的一段时间，所以径向流动阶段又常称为“中期段”。五、稳定流动一口井以稳定产量生产，如果在晚期段整个油藏的压力分布保持恒定（即不随时间而变化），油藏中的每一点压力都保持常数，这种流动状态称为稳定流动。非常强的水驱油藏容易出现稳定流动。因为油井每采出一定数量的原油，就会有相当数量的水从水区补给，油藏外边界（油水边界）始终保持恒压，当生产井的影响到达这恒压边界之后，便会出现稳定流动。六、拟稳态流动如果在以稳定产量生产过程中的晚期段，油藏中每一点的压力随时间的变化率都相同，即各点的压力以相同的速度下降，这种流动就称为拟稳定流动。在拟稳定流动阶段，油藏中不同时刻的压力分布曲线彼此平行，因此，井底压力随时间变化呈线性关系。一个封闭油藏中的一口井以稳定产量投入生产，当晚期影响到达所有的密封边界后，流动便进入了拟稳定流动阶段。七、线性流动线性流动是指在某一区域内，流体流动方向相同，流线呈平行状态。能形成线性流的情况主要有以下几种：一是边界的影响，如作为外边界条件的平行断层，形成条带形的地层，使得离开井稍远的流动形成线性流，见图17所示。图17平行断层形成的线性流动示意图图18无限导流垂直裂缝井初期线性流动示意图二是由压裂形成的无限导流垂直裂缝井（如小型压裂井，裂缝中流动阻力很小），或平均流垂直裂缝井（天然裂缝或构造裂缝井），在流动初期形成的垂直于裂缝的线性流，见图18所示。三是水平井当水平段较长时，形成朝向井筒流动的线性流。线性流动在压力及压力导数的环对数图上，呈斜率为1/2的直线。八、双线性流双线性流产生于具有有限导流的垂直裂缝。有限导流垂直裂缝是指进行水力压裂的井，当加入的支撑剂砂粒配比适当时，裂缝中的导流能力与地层的导流能力可以相比拟。此时除垂直于裂缝的线性流外，沿裂缝方向也产生线性流，所以称为双线性流。见图19所示。图19有限导流垂直裂缝井双线性流示意图九、拟径向流拟径向流是指产生于离井底稍远位置的类似于平面径向流的一种流动状态。对于水力压裂井，当初期的线性流动或双线性流动阶段以后，在离井底距离大于裂缝半长时，裂缝的影响减弱，如果这时离外界又较远的话，则会形成拟径向流，如图20所示。图20拟径向流流态示意图拟径向流动同径向流动一样，会在压力导数曲线上形成水平直线段。十、表皮效应、表皮系数（S）和污染压降（ΔPs）在钻井和完井作业过程中，产层受钻井液或完井液的侵入，射孔不完善以及酸化、压裂等原因的影响，使油井附近地层的渗透性发生了变化，当原油从油层流入井筒时，在这个渗透性不同的很薄的环状“表皮区”，产生一个附加压力降（ΔPs）这个现象称为表皮效应。在井壁想出在污染时，液体经过“表皮区”产生的是一个正的附加压降。反之，经酸化压裂增产措施见效，储层不存在污染，井壁附近产层的渗透率变大，流体经过表皮区时流动能力增强，产生的是一个负的附加压降。用来表示一口井表皮效应的性质和严重程度，称为表皮系数，也叫污染系数，用S表示。（4）ΔPs=0.8686ms（5）上式中：S——表皮系数，无因次；k——地层渗透率，10-3μm2；h——地层厚度，m；q——日产量，m3/d或t/d；μ——粘度，mpa·s；B——体积系数，m3/m3；ΔPs——表皮效应产生的附加压降，MPa；m——半对数图上直线段斜率，MPa/cycle。对于均质油藏的井：S>0或ΔPs>0，表示井受到污染。其值越大，污染越严重；S=0或ΔPs=0，表示井未受到污染；S<0或ΔPs<0，表示井为超完善，增产措施见效。其值越小，表示增产效果越好。均质油藏井的表皮系数S值大致可以分为如下几类：严重堵塞（特高）S>20堵塞（高）S：5~20较完善（中）S：1~5完善（低）S：−1~1酸化（较低）S：−3~−1压裂（很低）S：<−3十一、井底有效半径（γωe）井底有效半径也是表示井壁附近污染或表皮效应性质严重程度的一个参数，其定义是：γωe=γω·e-s(6)上式中：γωe—有效井底半径，m；γω—（实际）井底半径，m.。若γωe=γω表示井未受到污染；γωe<γω表示井受到污染；γωe>γω表示井为超完善，增产措施见效。十二、流动效率（FE）和堵塞比（DR）流动效率和堵塞比都是表示井壁附近污染情况的两个参数。流动效率定义为实际采油指数（Jo）与理想采油指数（Ji）的比值。实际产油指数是指单位生产压差（∆P）下的实际日产量（q），即：Jo=（7）上式中：Jo—实际产油指数，m3/Mpa.d；Pe—油层压力，MPa；Pwf—流动压力，MPa。理想采油指数是指不存在表皮效应时应达到的采油指数，此时不产生附加压力降（ΔPs）。即：(8)上式中：Ji—理想采油指数，m3/MPa•d；ΔPs—附加压力降，MPa。因此，流动效率（FE）的计算公式为：（9）流动效率的意义是：因为井壁存在污染，使得油井在相同的生产压差下，产量减少到应有产量的FE倍。例如，一口井在生产压差2.5MPa的情况下，实际产量为100m3/d，FE为0.80，这表明该井由于井壁污染只获得在2.5MPa生产压差下应有产量的80%。若能彻底清除井壁污染，该井在相同的生产压差下，产量应达到100/0.80=125FE>1、FE=1和FE<1分别表示井为超完善、未受污染和遭受污染。堵塞比（DR）为流动效率（FE）的倒数，计算公式为：（10）堵塞比也可理解为无污染情况下的理想产量（Q理想）与测试时测得的实际产量（Q实际）的比值：即DR=Q理想/Q实际。堵塞比的意义是：如果彻底清除了井壁污染，井在相同生产压差下的产量是应能达到井壁污染情况下产量的DR倍。据此可作为预测酸化增产措施效果的依据之一。仍以讲流动效率所举例子为例，该井堵塞比值，实际产量是100m3/d，若污染彻底清除后在相同生产压差下的理想产量应是实际产量的1.25倍，即100×1.25=125(m3/d)DR>1、DR=1和DR<1分别表示井遭受污染、未遭受污染和超完善。下面将反映井壁污染特征的几个参数，判别均质油藏井的完善程度的标准汇总如下表2。表2均质油藏井的完善程度评价标准评价参数存在污染（不完善井）不存在污染（完善井）增产措施见效（超完善井）表皮系数（S）S>0S=0S<0污染压降（ΔPs）ΔPs>0ΔPs=0ΔPs<0井底有效半径（γωe）γωe<γωγωe=γωγωe>γω流动效率（FE）FE<1FE=1FE>1堵塞比（DR）DR>1DR=1DR<1十三、有效渗透率渗透率表示地层通过流体的能力。地层测试求得的有效渗透率，可以理解为是在测试过程中流动影响所波及的整个范围内油层渗透率的平均值。因为是在动态条件下测得的，能较好地反映油藏在动态条件下的渗流情况。在油田开发方案的编制、动态预测中，一般都使用由试井解释求得的有效渗透率。十四、流动系数（kh/μ）、地层系数（kh）和流度（k/μ）流动系数表示流体在油层中流动难易程度的参数，数值上等于地层系数与地层原油粘度的比值。其值越大，表示流体在油层中越容易流动。地层系数也称产能系数，数值上等于油层有效渗透率与有效厚度的乘积。流度也称比流动系数，是油井单位油层有效厚度的流动系数，数值上等于油层有效渗透率与地层原油粘度的比值。流度可分为七级，见表3。表3流度（k/μ）分级表分类级别流度k/μ数量级10-3μm2/MPa•s地层和流体描述特高>10000渗透率高达104×10-3μm2以上的裂缝性地层，流体物性好，μ<1MPa•s。高1000~10000渗透率为几千个10-3μm2的高渗透层，流体物性好，μ<1MPa•s。较高100~1000渗透率为几百个10-3μm2的较高渗透层，流体粘度为几个MPa•s。中10~100中等渗透性，中等粘度。较低1~10渗透率为几个10-3μm2，流体粘度为几个MPa•s。低0.1~1渗透率很低，或者粘度超过数十个MPa•s。很低<0.1渗透率不到1×10-3μm2，流体地下粘度很高，达上百个MPa•s。十五、研究半径（γi）研究半径也叫探测半径、测试半径，是指在测试生产过程中压降漏斗所波及的外缘距离。它与地层岩石、流体特性和生产时间有关。（11）上式中：K—地层渗透率，10-3μm2；t—生产时间，h；φ—孔隙度，小数；μ—流体粘度，MPa•s；Ct—总压缩系数，MPa-1。从上式可以看出：产层渗透率越高，持续生产时间越长，测试所探测的半径就越大；储层孔隙度越大，则测试探测半径越小；流体粘度或压缩系数越大，测试探测半径也越小。十六、边界距离（Lb）边界距离就是指井到边界的距离。在测试影响范围内如遇有边界显示，可通过压力分析计算出其距离，借助其他资料还可以确定边界的类型。（12）上式中：Δtb——遇到边界的时间，h。十七、储容比（ω）和窜流系数（λ）储容比和窜流系数是双重介质地层非常重要的两个参数。双重介质地层，存在裂缝系统和基质岩块两种渗透性介质，裂缝系统渗透率（Kf）比基质岩块的渗透率（Km）要大得多，基质岩块不能直接向井内供液。开井后首先是裂缝中的原油流入井筒，在基质岩块与裂缝系统产生了足够大的压差时，基质岩块中的原油才流入裂缝系统。1、储容比（ω）是指两种介质的弹性容量比，即裂缝系统弹性容量与总系统弹性容量之比。（13）上式中：(φVCt)f—裂缝系统弹性容量；(φVCt)m—基质岩块弹性容量。由定义可知，储容比ω反映了裂缝系统中的储油量占总储量的百分比，ω值大到接近于1时，则原油大部分存于裂缝之中，此时虽可以比较顺利地采出地层中的大部分原油，但原油来源有限，油井产能不能稳定，甚至是短命的。ω值越小，表明越多的原油储存在基质岩块系统中。2、窜流系数（λ）窜流系数是基质岩块渗透率与裂缝渗透率之比和基质岩块的几何结构的函数。（14）上式中：α—基质岩块的形态因子；γω—井底半径，m；Km—基质岩块渗透率，10-3μm2；Kf—裂缝渗透率，10-3μm2。式中基质岩块形态因子α可由下式计算：（15）上式中：n—裂缝面的维数；l—基质岩块的特征长度。窜流系数λ值的大小，反映了原油从基质岩块系统流入裂缝系统的难易程度。若λ值大，则基质岩块中的原油比较容易地流入裂缝中，因此称为窜流系数。我国大部分古潜山碳酸盐油藏，裂缝发育，表现为双重介质油藏特征。一个好的双重介质油藏，除了渗透率等其他条件较好外，ω和λ值也应具有如下特征：①ω值较小，一般在0.01~0.1之间，或小于0.01。②λ值也较小，约在10-7~10-8数量级。例如我国的任丘油田，ω和λ就具备了上述条件，各山头ω平均值为0.06，λ平均值为0.7×10-7，因此开发效果较好。而有些开发效果较差的油田，ω值在0.3~0.5之间，λ值在10-5~10-6之间。十八、裂缝半长（Xf）和裂缝导流能力（KfW）对于压裂井，可以提供这两个参数。（16）上式中：Xf—裂缝半长，m；(tDf/Δt)M—时间拟合值。KfW=FCD•K•Xf(17)上式中：KfW—裂缝导流能力，10-3μm2•m，W为裂缝宽度，m；FCD—裂缝导流能力系数。十九、无因次量一般的物理量都具有因次，如面积具有长度平方的因次，产量的因次是m3/d。但也有一些量不具有因次，如原油体积系数、表皮系数、相对渗透率等。在地层测试资料解释中，为了讨论问题方便，常把某些有因次的物理量无因次化，即引进了一个无因次量的新概念。一般来说，无因次物理量是这一物理量与别的一些物理量的组合，并与这一物理量成正比。1、无因次压力（PD）无因次压力与压差ΔP成正比。（18）上式中：kh—地层系数，10-3μm2•m；μ—粘度系数，mPa.s；B—体积系数，m3/m3；ΔP—恢复压差，MPa。2、无因次时间（tD）无因次时间与关井时间Δt成正比。（19）上式中：Φ—孔隙度，小数；Ct—压缩系数，MPa-1；rW—井底半径，m；Δt—关井时间，h。3、无因次井筒储集系数（CD）无因次井筒储集系数与井筒储集系数C成正比。（20）4、无因次距离（rD）无因次距离与距离r成正比。（21）上式中：r—距井的径向距离，m。第九节地层测试资料解释方法一．常规试井解释方法——赫诺法和MDH法20世纪50年代，赫诺(Horner)及米勒(Miller)、戴斯(Dyes)和哈钦森(Hutchinson)提出了半对数(也称半对数)直线分析的理论和方法，为不稳定试井曲线的分析和解释奠定了基础。这就是沿用至今的赫诺法和MDH法(三位作者名字的首字母)。1．基本微分方程和压力恢复分式由这两定律、连续性方程和流体的状态方程可以推导出：单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体，在水平、等厚、各向同性的均质弹性孔隙介质中渗流时，其压力变化服从如下偏微分方程：+(22)假定油田在以稳定产量ｑ生产小时后关井，关井时间以表示，由迭加原理可导出，关井后的井底压力为：(23)上式中()——关井时刻的井底压力，MPa；Pi——原始地层压力，MPa；——关井前生产时间，h；——关井时间，h。上式就是压力恢复公式，也称为赫诺(Horner)公式。若关井前生产时间比关进时间长得多，即﹥﹥时，则可推导出：(24)上式就是MDH压力恢复公式，又称MDH公式。由(23)、(24)可知，关井时刻的井底恢复压力()与或成一条直线。2．几种常用的半对数图半对数图也称半对数图，在横、纵坐标中，有一项是以对数形式画出的。(1)赫诺图对于只有一次开井和一次关井的压力恢复曲线，人们通常应用“赫诺图”，是赫诺于1951年最早应用。它的横坐标是，纵坐标为井底关井压力，如图21所示。图21压力恢复曲线赫诺图(2)MDH图MDH图的名称来源于三位作者，是米勒、戴斯、哈钦森名字的首字母。这种图适用于关井前产量稳定而且生产时间（）很长情况下的关井压力恢复曲线。图中横坐标称为，纵坐标为，如图22所示。图22压力恢复曲线MDH图(3)叠加函数图当一口井多次开井又多次关井或产量改变时，对于最后一次关井压力恢复，前面的开井、关井或产量改变，都会在地层中形成压力波动，也都会对最后一个阶段的压力变化产生影响，因而这时画出的半对数图，纵坐标仍取，而横坐标为时间叠加函数(SUPF)。SUPF=(25)式中ｎ—自从第一次开井开始到被分析阶段为止，改变工作制度的次数。例如开井3次，关井3次，而被研究的是最后一次关井恢复，则ｎ=6；—第阶段的产量(例如最后一阶段是关井，则=0)，；—第阶段持续的时间，；—被分割阶段的时间变化，；SUPF—时间叠加函数。叠加函数图图形特征如图23所示。图23压力恢复曲线叠加函数图从以上几种半对数图上看，不论取哪一种时间坐标，最突出的特点是它的径向流直线段。由于受井筒储集、表皮效应和油层边界的影响，实测压力恢复曲线的早期段和晚期段都会偏离这一直线段，只有中间一段，才真正是一直线，这一直线段称为中期直线段。中期直线段的斜率为，用表示斜率的绝对值。(26)确定了直线段的值，就可以计算出油层的有关参数。3．计算参数当我们把实测的压降数据或压力恢复数据，画成压降曲线图或压力恢复曲线图（赫诺图、MDH图、叠加函数图等），找出其中期直线段，量出其斜率，就可以计算出：流动系数(27)地层系数(28)有效渗透率(29)表皮系数(30)上式中，——关井1小时时对应于直线段或其延长线上的压力，MPa；——关井前井底流压，MPa。污染压降()用式(5)计算堵塞比(DR)用式(10)计算研究半径()用式(11)计算边界距离()用式(12)计算外推压力：从式(23)赫诺公式中可以看出：当关井时间→∞时，→1，→0，则井底关井压力→(原始地层压力)。因此，把赫诺曲线图(见图20)中的中期直线段延长(在有不渗透边界反映压力恢复曲线上翘时，应把晚期直线段延长)，使它与垂直线=1即(=0)相交，交点所对应的压力值就是，通常用表示。在尚未投入开发的油藏，它就是原始地层压力；而已投入开发的油藏，它就是油藏的平均压力。二．现代试井解释方法——拟合法常规试井解释方法有它的不足之处和局限性，主要表现在：一是当测试资料未出现半对数直线段时，解释就无能为力了。二是如何准确确定半对数直线段，直线段是从何时开始的，常常比较困难，在似乎出现两条以上直线段时，到底哪一条是真正的直线段，有时也难以判断。20世纪70年代末，随着科学技术的飞跃发展，特别是电子计算机的广泛使用和高精度电子压力计的推广应用，使试井解释方法的研究也取得了很大的进展。各国试井专家研制成功了许多试井解释图版，图版拟合分析方法引起了各国试井界广泛的兴趣和高度重视。80年代初，压力导数解释图版(布德图版)及其拟合分析方法的创立，使试井解释进一步取得突破性的重大发展，形成了一套比较完整的“现代试井解释方法”。既可以准确地测取一般的储层参数、完井质量参数，又可以对油藏的储集类型、储层在平面上的变化以及边界情况等做出分析判断。现代试井解释方法具有以下几个特点：(1)运用了系统分析和数值模拟的方法，大大丰富了试井解释的思想方法和实际内容。(2)进一步完善了常规试井解释方法，通过图版拟合分析判断是否出现了半对数直线段，并给出直线段开始和结束的大致时间，提高了半对数曲线分析的可靠性。(3)建立了双对数曲线分析法(即解释图版拟合分析方法)，通过图版拟合和数值模拟，对试井资料总体上进行分析研究，不象常规试井解释那样，仅仅局限于半对数直线段的分析和研究。(4)现代试井解释图版适用于油、水、气井，可以解释各种不稳定试井资料。(5)整个解释过程是一个“边解释边检验”的过程，几乎对每一个流动段的识别，每一个参数的计算，都要从两种不同的分析方法分别进行，再对比结果。在两种方法解释结果一致之后，还要经过无因次赫诺曲线拟合检验和压力史拟合检验(数值模拟检验)，从而保证了解释结果的可靠性。1．从系统分析看试井解释原理任何一个研究对象都可以看作是一个系统(用S表示)。给系统(S)一个“激动”(输入I)，则系统就会出现相应的“反应”，即输出“O”，如图24所示。输出O系统S输入I 输出O输出O系统S输入I图24系统分析示意图系统分析中有两类问题，一类是已知系统S结构和输入讯号I，而要求出未知的输出O，这称为正问题。用关系式表示为：I×S→O。正问题的解是唯一的。另一类则是系统S为未知，而要由已知的输入讯号I和输出讯号O反求未知系统S的结构，这称为反问题。用关系式表示为：O/I→S。测试试井解释就是一个反问题，它是把油藏和测试井看作是一个未知系统S，给S一个输入讯号I——即从测试井以稳定产量ｑ采用一定数量的原油，由此引起系统S中的压力发生变化——这就是S的输出讯号O，如图25所示。以稳定产量采油压力变化油藏+测试井以稳定产量采油压力变化油藏+测试井S图25油井试井系统分析示意图对于一个系统，施加某一输入，一定得到某一输出。对于不同的系统，施加同样的输入，一般说来，会得到不同的输出。因此，我们可以用不同系统对同一输入的反应(输出)，来识别系统本身。需要注意的是，确实存在这样的不同系统，当施加同样的输入时，得到的是大致相同的输出。也就是说，试井解释可能存在有多解性。不过，随着输出信息的增加，加上结合其他已有资料进行综合分析，可能的解的数目就会减少，甚至得到唯一的解。测试试井的任务就是计量采出的原油或天然气，并测量井底的压力变化，也就是测取系统的输入(I)和输出信号(O)。而试井解释的任务，就是根据采集到的输入I(产量史)，和输出O(压力变化史)，再结合其他资料(如地质、测井、录井和化验等成果)，来识别系统S，包括判断油藏和测试井的类型，计算有关参数。2．试井解释图版及参数计算根据常见的各种油气藏，建立各种相应的试井解释理论模型，求出它们的解，把求得的这些解分别绘制成无因次压力与无因次时间(或其他有关量)之间的关系曲线，这就是解释图版，或叫样板曲线。现代试井解释主要是应用了图版法，针对各种不同类型的地层，制作了各种各样的图版。这些图版的特征，就是标志着地层的特征。因此，将实测压力曲线(与理论图版曲线坐标相对应)的形态，选择合适的试井解释模型，与理论图版曲线进行拟合分析，选择拟合点，读出各个拟合值，即可计算油层参数和确定边界情况。所以说现代试井解释方法的核心就是图版拟合法。目前国内常用的理论解释图版有格林加顿(Gringarten)双对数解释图版和布德(Bourdet)压力导数解释图版。(1)格林加顿解释图版这种图版是在双对数坐标系中，以无因次压力为纵坐标，为横坐标的一组样板曲线，每一条样板曲线对应一个值，如图26所示。图26均质地层格林加顿图版示意图上图具有如下特征：①早期段(ａ—ｂ)为45°(斜率为1)的直线，表明受续流影响，压差随时间线性上升。②ｂ—с为过渡段，с—ｄ段为径向流段。标志径向流起点с的位置的分界线，在图中表示为两条与图版曲线相交的斜线。③是表示井筒及其周围情况(即井筒储存效应和表皮效应的性质及其程度)的无因次量，也是图中曲线的变参数。当大时，曲线在上方，也就是说，总的压力变化值较大。其主原因是：由于表皮系数S值处于参变量中的指数位置，S值大，表明井筒所受损害程度较大，造成了较大的附加压力降，所以曲线在上方。反之，S值较小时，附加压力降小，曲线落在下方。值的大小可判别储层污染或改善的情况，一般来说，污染井：＞10³；未受污染井：5＜≤10³；酸化见效井：0.5＜≤5；压裂见效井：≤0.5。用实测的压力双对数曲线与格林加顿图版曲线通过上下、左右平移进行拟合，使实测曲线与样板曲线互相重合。利用曲线的横坐标时间拟合值和，可以计算井筒储集系数C值；纵坐标压力拟合值和可以计算渗透率K值；利用曲线拟合值()，可以计算S值。其中。均质油藏参数计算：由压力拟合值可以计算、和：=1.842×10-³(31)10-³(32)(33)由时间拟合值计算井筒储集系数C值：(34)由C值计算出值：(35)由曲线拟合值计算表皮系数S：(36)(2)布德(Bourdet)压力导数解释图版自从1982年由鲍迪特(布德)发明使用导数曲线来识别和分析地层的方法以来，使试井分析方法前进了一大步，逐步形成了目前的“现代试井”分析方法。当实测曲线与格林加顿图版进行拟合时，有时出现拟合的不确定性，因为各个不同参变量下的曲线，形状上很相似(实际上差别很大)，似乎有好几条样板曲线都能与实测曲线拟合，从而影响分析结果。压力导数比压力本身更敏感，通过对压力曲线求导数，把压力曲线中不明显的微小变化而放大显现出来，使不同地层的曲线特征能表现出来，有利于加以诊断和分析。布德压力导数解释图版也是在双对数坐标系中，以导数与的乘积()为纵坐标，以为横坐标，如图27所示。图27均质地层布德压力导数解释图版从上图中可以看出，与格林加顿图版一样，在早期井筒储集续流段是斜率为1(45°)的直线。图中每一条样板曲线对应一个值，值越大，隆起的幅度就越大，达到的峰值也越高，此段为过渡段，主要受表皮效应的影响。在右边为一水平直线段，是径向流直线段，其纵坐标值()为0.5，所以这一直线段常称为“0.5线”。由于压力导数曲线中有两条直线段(即早期井筒储集阶段的45°直线段和径向流阶段的水平直线段)，就可以控制实测曲线的拟合位置，比格林加顿图版拟合要容易一些，而且容易得到唯一的拟合。如果测得的资料很可靠，实测曲线的两条直线段与图版上的两条直线段相重合，就可以认为得到了唯一的拟合，也就确定了纵坐标压力拟合值和横坐标时间拟合值。然后再观察中间过渡段与图版上哪一条山丘状样板曲线相重合，从而得到曲线拟合值，这样就可以计算油层的有关参数。对于均