气井稳定试井1.ppt

1、第四章第四章 气井稳定试井气井稳定试井 第一节第一节 气井稳定试井分析方法气井稳定试井分析方法 一、常规回压试井一、常规回压试井 二、等时及修正等时试井二、等时及修正等时试井 三、一点法试井三、一点法试井 四、不关井试井四、不关井试井 五、测试资料异常时的产能分析方法五、测试资料异常时的产能分析方法 六、气井稳定试井的应用六、气井稳定试井的应用 一、常规回压试井一、常规回压试井 1 1、测试方法、测试方法 连续以若干个不同的工作制度生产，每个工作制连续以若干个不同的工作制度生产，每个工作制 度均要求产量及井底流压稳定。测量并记录每个产量度均要求产量及井底流压稳定。测量并记录每个产量 及相应的稳

2、定井底流压及相应的稳定井底流压 ，并测得气藏静止，并测得气藏静止 地层压力地层压力 。 2 2、测试资料分析方法、测试资料分析方法 （1 1）、二项式分析方法）、二项式分析方法 对于气井的稳定渗流，以拟压力形式表示的二项式对于气井的稳定渗流，以拟压力形式表示的二项式 产能方程为：产能方程为： sci q wfi p r p 2 )()( sc bq sc aq wf p r p 拟压力形式在一定条件下简化为压力平方的形式：拟压力形式在一定条件下简化为压力平方的形式： 222 scscwfr bqaqpp sc sc wfr bqa q pp )()( 二项式产能方程的确定方法二项式产能方程的确

3、定方法 将上两式变形得到：将上两式变形得到： 拟压力形式：拟压力形式： 压力平方形式：压力平方形式： sc sc wfr bqa q pp 22 由此得到二项式产能曲线：由此得到二项式产能曲线： b a sc q sc wfr q pp)()( sc q (a)(a)拟压力方法拟压力方法 b a sc wfr q pp 22 （b b）压力平方方法）压力平方方法 二项式产能方程的用途二项式产能方程的用途 计算绝对无阻流量计算绝对无阻流量 预测产量预测产量 （2 2）指数分析方法）指数分析方法 气井指数式产能方程为： n wfrsc ppcq)( 22 两边取对数：两边取对数： cppnq wf

4、rsc lg)lg(lg 22 在对数坐标纸上作出气井的指数式产能曲线：在对数坐标纸上作出气井的指数式产能曲线： sc q dm /10 34 22 wfr pp 2 mpa 1 1 10 10 100 100 （3 3）ipripr曲线及其应用曲线及其应用 井底流压（井底流压（ ）与产量（）与产量（ ）的关系曲线称为气）的关系曲线称为气 井的流入动态关系曲线，简称井的流入动态关系曲线，简称ipripr曲线。曲线。 wf p sc q r p ipripr曲线的绘制：曲线的绘制： a.a.根据产能方程，计算出不同气层压力根据产能方程，计算出不同气层压力 下以若干下以若干 不同流压生产时的产量。

5、不同流压生产时的产量。 b. b.在直角坐标图上作出在直角坐标图上作出 关系曲线，如下关系曲线，如下 图。图。 scwf qp 0 20406080 10 20 30 40 sc q dm /10 34 wf p mpa 图：气井图：气井ipr曲线曲线 ipripr曲线的用途曲线的用途 由由ipripr曲线可以直接查处当气层压力下降到某一数值并以曲线可以直接查处当气层压力下降到某一数值并以 某一流压生产时的产量。用某一流压生产时的产量。用ipripr曲线结合其他资料，可以确定曲线结合其他资料，可以确定 气井的最佳工作制度。气井的最佳工作制度。 二、等时及修正等时试井二、等时及修正等时试井 适用

6、：渗透性较差的气藏适用：渗透性较差的气藏 1 1、等时试井、等时试井 1 1）测试方法）测试方法 用若干个（至少用若干个（至少3 3个，一般为个，一般为4 4个）不同产量生产相同的个）不同产量生产相同的 时间；在以每一产量生产后均关井一段时间，使压力恢复到时间；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；最后再以某一定产量生产一段较（或非常接近）气层静压；最后再以某一定产量生产一段较 长时间，直至井底流压达到稳定。长时间，直至井底流压达到稳定。 试井过程如下图所示：试井过程如下图所示： t t sc q 1sc q 2sc q 3sc q 4sc q 5sc q r

7、 p wf p 1wf p 2wf p 3wf p 4wf p5wf p 等时试井示意图等时试井示意图 2 2）测试资料的分析方法）测试资料的分析方法 （1 1）二项式分析方法）二项式分析方法 作不稳定产能曲线，其斜率就是二项式产能方程的作不稳定产能曲线，其斜率就是二项式产能方程的 系数系数b b 计算二项式产能方程的另一个系数计算二项式产能方程的另一个系数a a 有两种方法：有两种方法： 1 1、直接将稳定点、直接将稳定点 的值代入二项的值代入二项 式产能方程进行计算。式产能方程进行计算。 2 2、过点、过点 作不稳定产能曲作不稳定产能曲 线的平行线，便得到稳定产能曲线，即为图中直线的平行线

8、，便得到稳定产能曲线，即为图中直 线线acac，其纵截距就是产能方程的系数，其纵截距就是产能方程的系数a a。 ),( 55wfsc pq / )( , 5 2 5 2 5scwfrsc qppq tgb sc q a c scwfr qpp/ )( 22 等时试井二项式产能曲线等时试井二项式产能曲线 写出产能方程写出产能方程: 2 sc bq sc aq wfr 222 scscwfr bqaqpp (2)(2)指数分析法指数分析法 绘制不稳定产能曲线；如图中绘制不稳定产能曲线；如图中abab。 过点过点c c 作不稳定产能曲线作不稳定产能曲线abab的平行线的平行线cdcd，即为，即为 稳

9、定产能曲线。稳定产能曲线。 用于回压试井解释相同的方法，由稳定产能曲线确定产能用于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。方程、无阻流量和预测产量。 , 2 5 2 5wfrsc ppq sc q 22 wfr pp 10 1 1001000 10 100 a b c d 不稳定产能曲线不稳定产能曲线 稳定产能曲线稳定产能曲线 等时试井的指数式产能曲线等时试井的指数式产能曲线 2 2、修正等时试井、修正等时试井 在修正等时试井中在修正等时试井中, ,各次关井时间相同各次关井时间相同( (一般与生产时间相等一般与生产时间相等, ,也可也可 以与生产时间不等以与生

10、产时间不等, ,不要求压力恢复到静压不要求压力恢复到静压) )，最后也以某一稳定产量生，最后也以某一稳定产量生 产较长时间产较长时间, ,直至井底流压达到稳定。直至井底流压达到稳定。 三、一点法试井三、一点法试井 一点法是气井产能试井的方法之一，其目的是求气井的一点法是气井产能试井的方法之一，其目的是求气井的 无阻流量。无阻流量。 1 1、测试方法、测试方法 一点法试井只要求取一个稳定产量一点法试井只要求取一个稳定产量 和在该产量生产时和在该产量生产时 的稳定井底流压的稳定井底流压 以及当时气层的静压以及当时气层的静压 。 2 2、产能曲线、产能曲线 在原来二项式（或指数式）产能曲线图上，画出

11、一点法试在原来二项式（或指数式）产能曲线图上，画出一点法试 井测得的数据点井测得的数据点a a（ ），再过这一点作产能曲线的），再过这一点作产能曲线的 平行线，这就是一点法试井的产能曲线，如图。平行线，这就是一点法试井的产能曲线，如图。 2 5 2 , wfrsc ppq sc q wf p r p sc q dm /10 34 22 wfr pp 2 mpa 10 10 100 100 1000 1000 a 原产能曲线原产能曲线 一点法试井产能曲线一点法试井产能曲线 3 3、一点法试井无阻流量经验公式、一点法试井无阻流量经验公式 1 1）无阻流量经验公式）无阻流量经验公式 2 8 . 08

12、 . 1 dd sc aof pp q q 1481 6 d sc aof p q q 6594. 0 0434. 1 d sc aof p q q 式中：式中： sc q wf p mpa dm /10 34 d p 2 2 22 )(1 r wf r wfr d p p p pp p -一点法试井实测产量，一点法试井实测产量， -一点法实测井底流压，一点法实测井底流压， -无量纲压力，其定义为：无量纲压力，其定义为： 2 2）一点法试井）一点法试井ipripr曲线曲线 0 0 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.0 四、不关井试井四、不关井试井 1

13、1、测试资料的分析方法、测试资料的分析方法-二项式分析方法二项式分析方法 222 scscwfr bqaqpp abqqpp scscwfe / )( 22 22 2 2 2 11 2 1 2 / )(/ )( scscwfescscwfe bqqppbqqpp 由于由于a a为常数，由上式，对于任意两测试点有：为常数，由上式，对于任意两测试点有： )()( 21 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 scsc sc wf sc wf sc e sc e qqb q p q p q p q p 同理：同理： )()( 32 3 2 3 2 2 2 3 2 2 2 scsc sc wf sc

14、wf sc e sc e qqb q p q p q p q p 整理后得：整理后得： )( 11 () 11 ( )()( 32 21 2121 32 21 3 2 3 2 2 2 2 2 2 1 2 1 scsc scsc scscscsc scsc scsc sc wf sc wf sc wf sc wf e qq qq qqqq qq qq q p q p q p q p p 实际应用时，可采用实际应用时，可采用3 3个点位一组，计算出相应的值。个点位一组，计算出相应的值。 2 2、测试资料的分析方法、测试资料的分析方法-指数式分析方法指数式分析方法 稳定测试的某一段时间内，可认为气藏

15、的地层压力不变，稳定测试的某一段时间内，可认为气藏的地层压力不变， 因此对每一个测试点数据均满足产能方程，即：因此对每一个测试点数据均满足产能方程，即： n wfesc ppcq)( 2 1 2 1 n wfesc ppcq)( 2 2 2 2 n wfiesci ppcq)( 22 用上式得第用上式得第i i个方程除以第个方程除以第j j个方程得：个方程得： 22 221 )( wfje wfie n q q pp pp scj sci n sci n scj n sciwfj n scjwfi e qq qpqp p 11 1 2 1 2 2 )()( )()( 解得：解得： n scm

16、n scn n scmwfn n scnwfm n sci n scj n sciwfj n scjwfi qq qpqp qq qpqp 11 1 2 1 2 11 1 2 1 2 )()( )()( )()( )()( 上式中含有一个未知数上式中含有一个未知数n,n,利用迭代法先获得利用迭代法先获得n n值，值， 再计算出相应的再计算出相应的 值；取不同的组合后可获得多个值；取不同的组合后可获得多个 值求其平均值作为目前的地层压力值求其平均值作为目前的地层压力 。这种处理方法。这种处理方法 称为任意四数据法。称为任意四数据法。 e p e p e p 由此即可以求指数式产能方程和绝对无阻流

17、量，分由此即可以求指数式产能方程和绝对无阻流量，分 析方法同回压试井的指数式分析方法。析方法同回压试井的指数式分析方法。 五、测试资料异常时的产能分析方法五、测试资料异常时的产能分析方法 1 1、测试资料异常的原因、测试资料异常的原因 引起测试产能曲线异常的原因很多，归结起来，主要包引起测试产能曲线异常的原因很多，归结起来，主要包 括以下几个方面：括以下几个方面： 井底积液，获取的压力偏小（例如压力计未下致产层中部或用井口井底积液，获取的压力偏小（例如压力计未下致产层中部或用井口 测试计算井底压力）测试计算井底压力） 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，阻泥浆或措施后液体进

18、入地层，井底有堵塞，井附近渗透率变小，阻 力增大。泥浆或液体可能随测试产量增大逐渐解除。力增大。泥浆或液体可能随测试产量增大逐渐解除。 关井未稳定，使测取得地层压力偏小。关井未稳定，使测取得地层压力偏小。 每个工作制度都未稳定就进行测试、使测取得每个工作制度都未稳定就进行测试、使测取得 、 不准确。不准确。wfi p sci q 稳定试井过程中，井周围地层凝析油析出或含水饱和度变化，改变稳定试井过程中，井周围地层凝析油析出或含水饱和度变化，改变 了地层附近的渗流条件。了地层附近的渗流条件。 底水椎进或边水舌进，即使水未进入井中，也改变了地层内底水椎进或边水舌进，即使水未进入井中，也改变了地层内

19、 的渗流特征。的渗流特征。 井底出砂，这一点对疏松砂岩地层尤其要注意控制，不能使井底出砂，这一点对疏松砂岩地层尤其要注意控制，不能使 测试产量或压差过大而挤坏套管。测试产量或压差过大而挤坏套管。 井间或层间干扰。井间或层间干扰。 对于压力敏感地层，气层渗透率对于压力敏感地层，气层渗透率k k和孔隙度和孔隙度 随压力变化。随压力变化。 井口或地面流程漏气。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。 2 2、常见的几种异常类型及处理方法、常见的几种异常类型及处理方法 六、气井稳定试井的应用六、气井稳定试井的应用 1 1、气井产能分析、气井产能分析 气井产能通常用无阻

20、流量表示，以此对比气井最大的生产能力，气井产能通常用无阻流量表示，以此对比气井最大的生产能力， 与能够使气井稳定生产的合理产量之间没有直接的换算关系。与能够使气井稳定生产的合理产量之间没有直接的换算关系。 2 2、气井动态分析、气井动态分析 利用试井指示曲线可以分析气井动态，根据对二项式指示曲线的利用试井指示曲线可以分析气井动态，根据对二项式指示曲线的 分析，大致有以下几种情况。分析，大致有以下几种情况。 1 1）产能曲线呈直线型）产能曲线呈直线型 高、中、低产的正常气井（产纯气或带少量的凝析油和水）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

21、。一般指示曲线（二项式、指数式）都呈直线型。 2 2）产能曲线上翘型）产能曲线上翘型 如图：如图： 0 1 2 sc q 2 p 井筒附近存在积液时的指示曲线井筒附近存在积液时的指示曲线 一旦水淹没了产层，气相渗透率严重降低，气体在气层和井一旦水淹没了产层，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，以致出现了生产压差增大气量反而减小筒内流动所受阻力增大，以致出现了生产压差增大气量反而减小 的现象，指示曲线发生倒转。如图中曲线的现象，指示曲线发生倒转。如图中曲线2 2。 3 3）下弯型指示曲线）下弯型指示曲线 若气井指示曲线出现下弯型，如上图若气井指示曲线出现下弯型，如上图1 1

22、所示。可能是以下几种原因造所示。可能是以下几种原因造 成的：成的： 井底有堵塞或积液，小产量点测试时井底污物带不出来。大产量井底有堵塞或积液，小产量点测试时井底污物带不出来。大产量 带带 出了部分污物，部分改善了井底渗透性能，使指示曲线呈下弯出了部分污物，部分改善了井底渗透性能，使指示曲线呈下弯 型。型。 高、低两个气层干扰，测试时小产量点井底压力高，低压层气产高、低两个气层干扰，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，而使指示曲线呈下弯井筒的流

23、量增加，好似井底渗透性能变好，而使指示曲线呈下弯 型。型。 若产量测点由大到小测试，转点后测点产量、压力未稳定也会出若产量测点由大到小测试，转点后测点产量、压力未稳定也会出 现下弯型情况。现下弯型情况。 4 4）产能曲线的截距为负值）产能曲线的截距为负值 二项式产能曲线虽然是直线，但是其截距为负值。其原因是地二项式产能曲线虽然是直线，但是其截距为负值。其原因是地 层压力偏低或井底有积液。层压力偏低或井底有积液。 5 5）指示曲线不规则型）指示曲线不规则型 造成不规则的原因主要是测点的产量压力没有稳定。造成不规则的原因主要是测点的产量压力没有稳定。 3 3、气井动态预报、气井动态预报 主要是预测

24、气井压力、产量随时间的变化规律，也是编制气藏开发设主要是预测气井压力、产量随时间的变化规律，也是编制气藏开发设 计的依据之一。计的依据之一。 4 4、裂缝性气藏产能试井的应用、裂缝性气藏产能试井的应用 5 5、产能试井应注意的问题、产能试井应注意的问题 在推导二项式方程或指数方程时，对气井和气藏都假设为一种在推导二项式方程或指数方程时，对气井和气藏都假设为一种 理想情况。而实际问题对这种假设有一定的适应性和范围，在解释理想情况。而实际问题对这种假设有一定的适应性和范围，在解释 试井结果时，有时会出现异常和偏差，因此必须了解这些假设：试井结果时，有时会出现异常和偏差，因此必须了解这些假设： 整个

25、气藏都处于等温条件下；整个气藏都处于等温条件下； 忽略了重力影响；忽略了重力影响； 流体流动是单向的；流体流动是单向的； 介质是均质的和各向同向性的，且孔隙度是常数；介质是均质的和各向同向性的，且孔隙度是常数； 渗透率与压力无关；渗透率与压力无关； 流体粘度和偏差系数是常数；流体粘度和偏差系数是常数； 流动是径向或柱面流动。流动是径向或柱面流动。 纯气井测试时，在一般情况下可以用井口测试压力计算至纯气井测试时，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，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。必

26、须直接下压力计至产层中部测量井底压力。 对于高产气井，由于测试时各点压降很小，井口气流温度对于高产气井，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和流动压力点的井口气流温度，以便在计算地层压力和流动压力 时，时， 有准确的井筒温度，否则会导致井底压力极大的误差，而有准确的井筒温度，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。不能整理出指数式和二项式方程。 由此在进行气井产能试井测试和解释时应注意以下两个方面的问题：由此在进行气井产能试井测试和

27、解释时应注意以下两个方面的问题： 第二节第二节 不同完井方式下气井的产能方程不同完井方式下气井的产能方程 一、裸眼完井的产能方程一、裸眼完井的产能方程 裸眼完井的产能方程为：裸眼完井的产能方程为： 222 scrscrwfr qbqapp r a r b 式中：式中： -地层层流系数（径向）；地层层流系数（径向）； -地层紊流系数（径向）。地层紊流系数（径向）。 且：且： 2 21 3 10828. 2 ) 472. 0 (ln 10291. 1 hr tz b s r r hk tz a w gr r d w e r g r r k d s r 23 10m 15 . 110 )/10644

28、. 7( mkr r ， 式中：式中： -未伤害地层渗透率，未伤害地层渗透率， -由于井底周围渗透性发生变化引起的表皮系数由于井底周围渗透性发生变化引起的表皮系数 -速度系数速度系数 裸眼完井是最简单的一种完井方式，由裸眼完井的产裸眼完井是最简单的一种完井方式，由裸眼完井的产 能方程可以获得裸眼井的流入动态关系曲线。能方程可以获得裸眼井的流入动态关系曲线。 二、射孔完井的产能方程二、射孔完井的产能方程 钻穿气层后，循环钻井液起出钻具，下油层套管注水泥钻穿气层后，循环钻井液起出钻具，下油层套管注水泥 固井，要求水泥上返一定高度。待水泥凝固后，下入射孔器固井，要求水泥上返一定高度。待水泥凝固后，下

29、入射孔器 对正气层射孔。子弹射穿套管和水泥环，并射进气层一定深对正气层射孔。子弹射穿套管和水泥环，并射进气层一定深 度，使气层与井底连通，这样的完井工艺称之为度，使气层与井底连通，这样的完井工艺称之为射孔完井射孔完井。 目前的射孔器有目前的射孔器有子弹射孔器子弹射孔器和和聚能射孔器聚能射孔器两种。两种。 按压井液分还有按压井液分还有正压射孔正压射孔和和过油管负压射孔过油管负压射孔之别。之别。 对于射孔完成的井，气流入井的能量主要消耗于气层、射对于射孔完成的井，气流入井的能量主要消耗于气层、射 孔孔眼及其附近，因此产能公式可以写为：孔孔眼及其附近，因此产能公式可以写为： 222 )()( scp

30、rscprwfr qbbqaapp 式中：式中： p a p b -射孔孔眼层流系数（单向）；射孔孔眼层流系数（单向）； -射孔孔眼紊流系数（单向）。射孔孔眼紊流系数（单向）。 射孔孔眼层流部分的能量消耗取决于射孔孔数、射孔射孔孔眼层流部分的能量消耗取决于射孔孔数、射孔 器类型、所用钻井液性能和由于射孔对孔眼周围岩石的压器类型、所用钻井液性能和由于射孔对孔眼周围岩石的压 实程度等因素。实程度等因素。 mcleodmcleod提出：提出： )( 10291. 1 3 dpp r g r ss hk tz a p s dp s -反映流线向孔眼汇集影响的系数；反映流线向孔眼汇集影响的系数； -反映

31、流体通过孔眼周围压实区和钻井液伤害区影响的系数。反映流体通过孔眼周围压实区和钻井液伤害区影响的系数。 其中其中: : 2)()ln1( 5 . 0 v h wp p k k r h h h s h p h 式中式中: : -地层总厚度，地层总厚度，m m； -射孔段厚度，射孔段厚度，m m； -水平渗透率，水平渗透率， -垂向渗透率，垂向渗透率， v k h k 23 10m 23 10m )ln()( pdp d r dp r p dp rr k k k k nl h s dp s h 对于对于 ，mcleodmcleod提出如下的计算式：提出如下的计算式： p l n r k dp k p

32、 r dp r 23 10m 23 10m -地层总厚度，地层总厚度，m m； -子弹身穿长度，子弹身穿长度，m m； -总射孔数；总射孔数； -未伤害地层渗透率，未伤害地层渗透率， -压实环渗透率，压实环渗透率， -射孔弹半径，射孔弹半径，m m； -压实环半径，压实环半径，m m； 式中：式中： 射孔的绝大部分压降是由压实环的非达西流动和孔射孔的绝大部分压降是由压实环的非达西流动和孔 眼的紊流所引起的，用下式计算：眼的紊流所引起的，用下式计算： 22 21 10828. 2 nlr tz b pp gdp p dp 15 . 110 ,/10644. 7 mkdp dp 式中：式中： -速

33、度系数，速度系数， 利用上式计算上面系数时有些参数难以确定，这些参数应由射利用上式计算上面系数时有些参数难以确定，这些参数应由射 孔公司试验提供，如无法获得试验资料，可按孔公司试验提供，如无法获得试验资料，可按mcleodmcleod的下述建议确的下述建议确 定。定。 对于在钻井液压井条件下进行的射孔：对于在钻井液压井条件下进行的射孔： k k k k c r dp 对于在盐水压井条件下进行的射孔：对于在盐水压井条件下进行的射孔： k k k k c d dp kkc 式中，式中， 为射孔压实带渗透率与射孔前岩心渗透率之比为射孔压实带渗透率与射孔前岩心渗透率之比 值，通常有射孔公司试验提供。如

34、无法获得，可参考下表。值，通常有射孔公司试验提供。如无法获得，可参考下表。 压井液压井液压力条件压力条件 高固相钻井液高固相钻井液0.010.03 低固相钻井液低固相钻井液0.020.04 未过滤的盐水未过滤的盐水0.040.06 过滤盐水过滤盐水0.080.16 过滤盐水过滤盐水0.150.25 干净射孔压井液干净射孔压井液0.300.50 理想射孔压井液理想射孔压井液1.00 kkc kkc p p p p p p p 射孔条件对射孔条件对 的影响的影响 三、射孔三、射孔砾石衬管完井的产能方程砾石衬管完井的产能方程 在射孔井段再下一带筛眼的衬管，并在衬管与油管在射孔井段再下一带筛眼的衬管，

35、并在衬管与油管 之间充填砾石，这种方式称作射孔之间充填砾石，这种方式称作射孔-砾石衬管完井。砾石衬管完井。 产能方程可以写为：产能方程可以写为： 222 )()( scgprscgprwfr qbbbqaaapp 这种完井方式多用于高渗透性、胶结疏松的砂层，这种完井方式多用于高渗透性、胶结疏松的砂层， 孔眼周围压实环的渗透性要好一些。但被砾石充填的孔孔眼周围压实环的渗透性要好一些。但被砾石充填的孔 道单相渗透的阻力明显增加。道单相渗透的阻力明显增加。 该式比射孔完井的产能公式多了该式比射孔完井的产能公式多了 和和 。 g a g b nrk tlz. a 2 pg 5 g 1051355 4

36、p 2 gg 20 g 104637 rn tlz. b 104.823 0.55 g 7 g k g a g b g k 23m 10 g 式中式中 砾石衬管层流系数（单向）；砾石衬管层流系数（单向）； 砾石衬管紊流系数（单向）；砾石衬管紊流系数（单向）； 砾石渗透率，砾石渗透率， l l 射孔长度，射孔长度，m m； 速度系数，速度系数，m m-1 -1。 。 curleycurley建议，根据筛析所用筛网尺寸估计建议，根据筛析所用筛网尺寸估计 ： g k 筛网尺寸，目筛网尺寸，目 1020 1630 2040 4060 筛析法所估计的筛析法所估计的 值值 g k 23 g m10 ,k

37、5 1000. 5 5 1050. 2 5 1020. 1 5 1000. 4 与射孔完井相比，这种完井方式多了与射孔完井相比，这种完井方式多了 一项附加压降。从一项附加压降。从 、 的表达式中可以看出，的表达式中可以看出， 对对pgpg影响显著。因此，正确选择砾石直径具影响显著。因此，正确选择砾石直径具 有十分重要的意义。有十分重要的意义。 g pg a g b g k 根据上述三种完井方式的数学模型，可以得根据上述三种完井方式的数学模型，可以得 出如下启示：出如下启示： （1 1）对碳酸盐岩裂缝性气层或坚硬的砂岩气层，裸眼完井气层面积暴露）对碳酸盐岩裂缝性气层或坚硬的砂岩气层，裸眼完井气层

38、面积暴露 最充分。如钻开气层能采取保护性措施（例如，采用快速钻进和优质泥浆最充分。如钻开气层能采取保护性措施（例如，采用快速钻进和优质泥浆 等），尽可能减小泥浆对气层的伤害，对保持高产是有利的；等），尽可能减小泥浆对气层的伤害，对保持高产是有利的； （2 2）多产气层气田广泛采用射孔完井，这对分层开采、酸化、压裂都是）多产气层气田广泛采用射孔完井，这对分层开采、酸化、压裂都是 必要的。对于非裂缝性均质储层，采用增加射孔密度、提高射孔有效率、必要的。对于非裂缝性均质储层，采用增加射孔密度、提高射孔有效率、 加深弹道深度、改善射孔泥浆品质和采用负压射孔等工艺，有利于减小射加深弹道深度、改善射孔泥浆

39、品质和采用负压射孔等工艺，有利于减小射 孔部分的附加阻力；孔部分的附加阻力； （3 3）砾石衬管完井，无论衬管是置放于裸眼，还是置放于射孔井段，为）砾石衬管完井，无论衬管是置放于裸眼，还是置放于射孔井段，为 有效地达到防塌防砂和减少砾石部分的压降，必需合理选择砂粒直径。既有效地达到防塌防砂和减少砾石部分的压降，必需合理选择砂粒直径。既 不能强调防砂而忽视砾石过细增大流动阻力，也不能为了降低压降而达不不能强调防砂而忽视砾石过细增大流动阻力，也不能为了降低压降而达不 到防塌防砂的目的。到防塌防砂的目的。 本节介绍了三种典型完井模型，不包括气田现有的全部完井方式。本节介绍了三种典型完井模型，不包括气

40、田现有的全部完井方式。 但分析这三种完井方式的思路和结论，无疑具有普遍指导意义。但分析这三种完井方式的思路和结论，无疑具有普遍指导意义。 第三节第三节 特殊气井稳定试井分析特殊气井稳定试井分析 一、凝析气井的稳定试井分析方法一、凝析气井的稳定试井分析方法 目前确定凝析气井生产能力的现场测试方法主要是凝析目前确定凝析气井生产能力的现场测试方法主要是凝析 气井的稳定试井，而对于稳定试井资料的处理方法主要有两气井的稳定试井，而对于稳定试井资料的处理方法主要有两 大类，一类是大类，一类是将气井的凝析油量折算为气产量的方法将气井的凝析油量折算为气产量的方法，另一，另一 类是类是拟压力分析方法拟压力分析方

41、法。 1 1、凝析油量折算方法、凝析油量折算方法 在凝析气生产过程中，由于井筒压力低于露点压力，故有凝析油析出，在凝析气生产过程中，由于井筒压力低于露点压力，故有凝析油析出， 在这种情况下，对于低含凝析油的气井，在计算时，设法将井口得到的凝析在这种情况下，对于低含凝析油的气井，在计算时，设法将井口得到的凝析 油量折算成相应的凝析气量，然后再用二次项或指数式产能方程来整理稳定油量折算成相应的凝析气量，然后再用二次项或指数式产能方程来整理稳定 试井资料。这样才能更准确的反映气层的真实特征。因此，在凝析气井的稳试井资料。这样才能更准确的反映气层的真实特征。因此，在凝析气井的稳 定试井过程中，不但应当

42、准确测量产出的气量，还应当准确测量产出的凝析定试井过程中，不但应当准确测量产出的气量，还应当准确测量产出的凝析 油量。油量。 1 1）基本原理）基本原理 凝析气井总气量公式为：凝析气井总气量公式为： gescgt qqq t q scg q ge q dm /10 34 dm /10 34 dm /10 34 式中：式中： -总产气量，总产气量， -凝析气井天然气产量，凝析气井天然气产量， -凝析油折算的产气量，凝析油折算的产气量， 为了把凝析油量折算成气量，需要用到气体的状态方程：为了把凝析油量折算成气量，需要用到气体的状态方程： nzrtpv 假设产出的凝析油的相对密度为假设产出的凝析油的

43、相对密度为 ，相对分子质量为，相对分子质量为 ，设，设1kmol1kmol凝析凝析 油液化前，在标准状态下的体积为油液化前，在标准状态下的体积为v v（ ），由于），由于1 1 凝析油重凝析油重 （kgkg）, , 故：故： 0 0 m 3 m 3 m 0 3 10 )( 10 0 0 3 kmol m n 0 0 3 0 0 3 24133 101. 0 293103188. 8110 mmp nzrt v 0 0 24133 m ge 故在标准状态下：故在标准状态下： 由此得到把凝析油体积折算成标准状态下天然气体积的折算由此得到把凝析油体积折算成标准状态下天然气体积的折算 系数系数gege

44、： 若气井的凝析油产量为若气井的凝析油产量为 ，则其折算气产量为：，则其折算气产量为： 0 0 0 24133q m qge )/( 3 0 dmq 如果只知道凝析油的相对密度而不知道其相对分子如果只知道凝析油的相对密度而不知道其相对分子 质量，可由质量，可由gragoegragoe公式得：公式得： 0 0 0 03. 1 29.44 m 0 00 2 )03. 1 (10449. 5qqge 因此，直接由凝析油的相对密度因此，直接由凝析油的相对密度 计算折算气量的公式：计算折算气量的公式： 式中式中: : ge 0 0 m 0 q ge q )(/ )( 33 油气 mm dm / 3 dm

45、 / 3 -凝析油凝析油天然气体积折算系数，天然气体积折算系数， -凝析油的相对密度，无量纲；凝析油的相对密度，无量纲； -凝析油的相对分子质量；凝析油的相对分子质量； -凝析油产量，凝析油产量， -凝析油折算产气量，凝析油折算产气量， 将凝析油量折算到气产量加到总气产量中后就可用二项式或将凝析油量折算到气产量加到总气产量中后就可用二项式或 指数式产能分析方法分析凝析气井的稳定试井资料。指数式产能分析方法分析凝析气井的稳定试井资料。 2 2、拟压力方法、拟压力方法 拟压力分析方法拟压力分析方法是以凝析气藏稳态理论为基础，假设近井带地层中油、是以凝析气藏稳态理论为基础，假设近井带地层中油、 气两

46、相的流动分别满足达西渗流和非达西渗流，同时考虑地层中流体相态气两相的流动分别满足达西渗流和非达西渗流，同时考虑地层中流体相态 和组成变化的特点来建立其数学模型的，使之符合凝析气井的特点，能更和组成变化的特点来建立其数学模型的，使之符合凝析气井的特点，能更 好的反映凝析气井产能变化规律。好的反映凝析气井产能变化规律。 1 1）油气两相拟压力函数的计算方法）油气两相拟压力函数的计算方法 对两相稳态径向流拟压力的表达式为：对两相稳态径向流拟压力的表达式为： dp k k p p p g grg o oro b )()( 对凝析油气体系两相拟压力的计算采用以下方法：对凝析油气体系两相拟压力的计算采用以

47、下方法： 首先根据实验室高压物性测试所获得的流涕组成及首先根据实验室高压物性测试所获得的流涕组成及pvtpvt流体性质，用状态流体性质，用状态 方程拟合得到凝析气井油气体系各组分的临界参数；然后运用相平衡闪蒸计方程拟合得到凝析气井油气体系各组分的临界参数；然后运用相平衡闪蒸计 算得到不同压力下的气、油两相的摩尔分数、摩尔组成、偏差系数等；再运算得到不同压力下的气、油两相的摩尔分数、摩尔组成、偏差系数等；再运 用状态方程计算不同压力下的气、油相的密度；运用剩余粘度法计算出不同用状态方程计算不同压力下的气、油相的密度；运用剩余粘度法计算出不同 压力下的气、油相的粘度，由稳态理论：压力下的气、油相的

48、粘度，由稳态理论： go og rg ro v l k k dr r lk e w r r g grgg 2 2 式中：式中： l l、v-v-油、气相的摩尔分数。油、气相的摩尔分数。 计算凝析油的饱和度，最后根据相对渗透率曲线计算出不同压力下的计算凝析油的饱和度，最后根据相对渗透率曲线计算出不同压力下的 气、油两相的相对渗透率，从而由数值积分方法求出两相拟压力。气、油两相的相对渗透率，从而由数值积分方法求出两相拟压力。 2 2）凝析气井稳定渗流的产能方程中积分）凝析气井稳定渗流的产能方程中积分 的计算。的计算。 该积分项反映了凝析气紊流效应对产能的影响，计算步骤如下：该积分项反映了凝析气紊流

49、效应对产能的影响，计算步骤如下： （1 1）求油藏中压力剖面分布。）求油藏中压力剖面分布。 在稳态条件下，按标准状态定义的气藏总摩尔流量在排泄面积内的任意在稳态条件下，按标准状态定义的气藏总摩尔流量在排泄面积内的任意 位置均相等这个条件，可得到：位置均相等这个条件，可得到： )()( )()( )( wfe wf pp pp w e w r r rr 式中：式中： w r ggrgg lk, g l -有效井筒半径，由上式可获得不同井底压力下油藏有效井筒半径，由上式可获得不同井底压力下油藏 中的压力与径向半径的关系。中的压力与径向半径的关系。 （2 2）不同半径下的）不同半径下的 的计算。的计

50、算。 由于已计算出不同压力下气相相对渗透率及粘度，而不同压力下的由于已计算出不同压力下气相相对渗透率及粘度，而不同压力下的 可据下式获得：可据下式获得： go g g mm m l g m o m 式中：式中： -油、气质量分数，它们可以根据闪蒸计算得到油、气质量分数，它们可以根据闪蒸计算得到 由此可进一步求得气相的相对渗透率、粘度、惯性阻力系数及与径向由此可进一步求得气相的相对渗透率、粘度、惯性阻力系数及与径向 半径的关系，从而可用数值积分方法获得积分值。半径的关系，从而可用数值积分方法获得积分值。 （3 3）求出产能方程中的两相拟压力及积分项之后，便可以根据产能方程）求出产能方程中的两相拟

51、压力及积分项之后，便可以根据产能方程 获得不同的井底压力下所对应的产量，然后作出流入动态关系曲线。获得不同的井底压力下所对应的产量，然后作出流入动态关系曲线。 二、气水同产井的稳定试井分析方法二、气水同产井的稳定试井分析方法 对于气水同产井的产能分析方法，目前国内外尚不成熟。将地层渗流对于气水同产井的产能分析方法，目前国内外尚不成熟。将地层渗流 考虑为气水两相同时流动，研究气水同产井的产能分析方法。考虑为气水两相同时流动，研究气水同产井的产能分析方法。 此处就一口实例气水井的资料，作出了气水井的此处就一口实例气水井的资料，作出了气水井的ipripr曲线。曲线。 0 0 20004000 500

52、0 10 20 wf p dkgqt/, ,mpa 气水同产井稳态流入关系曲线气水同产井稳态流入关系曲线 20000，10000，5000，2000，1000 气水比气水比 图中的横坐标为气水总质量流量，纵坐标为井底压力，曲线参图中的横坐标为气水总质量流量，纵坐标为井底压力，曲线参 数为气水比，由该曲线可以看出：数为气水比，由该曲线可以看出： 对于某一固定的气水比，利用流入动态关系曲线可以求出任一井底流压 下的产气量和产水量，该产水量为地层流入井底的水量。因为： 求解上述方程即可求出任一井底流压下的 和 。 已知气水井产气量和产水量可求出井底流压。首先求出 和 ， 然后由流入动态关系曲线上的一

53、点 就能确定相应的井底流压 和生 产压差 。 利用流入动态关系曲线，可以求出任一气水比下的最大总质量流量，即 为 时的总质量流量 的值。 从该流入动态关系曲线图可以得出，随着气水比的增加，流入动态关系 曲线向左下方偏移，即在同一井底流压下，随气水比的增加，总质量流 量要减小。 在同一质量流量下，随气水比的增加，生产压差增大，井底流压减小。 常数 wscwgscsc qq常数 gwwsc rqq sc q w q gw r t q t q wf p )( wfi pp 0 wf p t q 三、低渗透气井的稳定试井分析方法三、低渗透气井的稳定试井分析方法 低渗透气藏气井的产能分析理论已在前面详细

54、描述，此处就产能低渗透气藏气井的产能分析理论已在前面详细描述，此处就产能 试井测试资料处理方法进行探讨。试井测试资料处理方法进行探讨。 低渗透气藏气井的产能方程比二项式产能方程多了一个常数项，因低渗透气藏气井的产能方程比二项式产能方程多了一个常数项，因 此，无法采用常规二项式方程的处理方法，为此，提出最优化方法进行此，无法采用常规二项式方程的处理方法，为此，提出最优化方法进行 处理。处理。 若系统试井资料测点数为若系统试井资料测点数为n n，则，则最优化问题的数学模型最优化问题的数学模型为：为： 0db0 )(min 2 1 22 、，ap bqaqpp e n i scisciewfi 该式

55、如果不加约束条件，则可采用一般的多元回归方法处理，这样会该式如果不加约束条件，则可采用一般的多元回归方法处理，这样会 得到不切合理论的结果。该式无法用手工完成，需要采用计算机自动处理。得到不切合理论的结果。该式无法用手工完成，需要采用计算机自动处理。 计算计算a a、b b、d d的值后，用下式可计算气井的无阻流量：的值后，用下式可计算气井的无阻流量： b pbaa q r aof 2 )101325. 0(4 222 四、水平气井的稳定试井分析方法四、水平气井的稳定试井分析方法 此处就影响水平井气井产能的因素进行分析和探讨。此处就影响水平井气井产能的因素进行分析和探讨。 1 1、水平气井的无

56、阻流量、水平气井的无阻流量 水平气井的绝对无阻流量可以表达为：水平气井的绝对无阻流量可以表达为： b dpbaa q e aof 2 )101. 0(4 222 2 2、水平井流入动态曲线的影响因素、水平井流入动态曲线的影响因素 水平井长度对流入动态的影响水平井长度对流入动态的影响 气层厚度对水平气井流入动态曲线的影响气层厚度对水平气井流入动态曲线的影响 各向异性对水平气井流入动态曲线的影响各向异性对水平气井流入动态曲线的影响 地层伤害对水平气井流入动态曲线的影响地层伤害对水平气井流入动态曲线的影响 第五章第五章 气井不稳定试井气井不稳定试井 在气田勘探和开发中，气井的不稳定试井是气藏及在气田

57、勘探和开发中，气井的不稳定试井是气藏及 气井动态描述的重要手段之一。由于气体的压缩性远大气井动态描述的重要手段之一。由于气体的压缩性远大 于液体的压缩性，使得两者的渗流微分反正有着不同，于液体的压缩性，使得两者的渗流微分反正有着不同， 反映在试井分析方程上有所差异，但就试井分析而言，反映在试井分析方程上有所差异，但就试井分析而言， 气井和油井的基本原理是相同的，解释方法也大体相同，气井和油井的基本原理是相同的，解释方法也大体相同， 都是采用常规试井和现代试井分析方法。都是采用常规试井和现代试井分析方法。 第一节第一节 常规气体不稳定试井分析方法常规气体不稳定试井分析方法 一、常规试井分析方法一

58、、常规试井分析方法 1 1、均质气藏气井、均质气藏气井 1 1）常产量试井分析）常产量试井分析 （1 1）压降试井分析。）压降试井分析。 压降试井分析压降试井分析是将长期关闭的井开井生产，测量产量和是将长期关闭的井开井生产，测量产量和 井底流动压力随时间变化。压降试井包括等产量压降试井、井底流动压力随时间变化。压降试井包括等产量压降试井、 变产量试井和探边测试等几种。变产量试井和探边测试等几种。 测试程序：将仪器下入井底预定位置（尽可能接近气层中测试程序：将仪器下入井底预定位置（尽可能接近气层中 部），记录稳定压力（静压）；以恒定产量开井生产，此时部），记录稳定压力（静压）；以恒定产量开井生产

59、，此时 仪器记录井底流压随时间的变化；必要时取样求物性参数。仪器记录井底流压随时间的变化；必要时取样求物性参数。 实测压降曲线的形态：完整的一条压降曲线一般由早期、中实测压降曲线的形态：完整的一条压降曲线一般由早期、中 期和晚期期和晚期3 3个流动阶段构成，如图所示：个流动阶段构成，如图所示： 理论理论 早期段早期段 晚期段晚期段 实际实际 晚期数据为什么偏离直线？晚期数据为什么偏离直线？ 早期数据为什么偏离直线？早期数据为什么偏离直线？ 中期段：无限作用径向流中期段：无限作用径向流 wf p tlg 早期段早期段的压力曲线特征：早期段数据主要受井筒储存效应和的压力曲线特征：早期段数据主要受井

60、筒储存效应和 表皮效应所控制。表皮效应所控制。 中期段中期段的压力曲线特征：井筒效应不再干扰时，压力曲线进的压力曲线特征：井筒效应不再干扰时，压力曲线进 入既所谓入既所谓“无限作用径向流阶段无限作用径向流阶段”。在这个流动阶段，实测压。在这个流动阶段，实测压 降曲线与理论压降曲线完全重合，在单对数坐标系中，常称作降曲线与理论压降曲线完全重合，在单对数坐标系中，常称作 中期直线段。中期直线段。 晚期段晚期段的压力曲线特征：晚期段压力特征的控制因素比较复的压力曲线特征：晚期段压力特征的控制因素比较复 杂，主要受外围地层物性变化、边界反映及邻井干扰的影响。杂，主要受外围地层物性变化、边界反映及邻井干