油气井生产动态分析

1、 第四章第四章 油气井生产动态分析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

2、数据以及GOR和和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。主要内容主要内容 第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态分析的内容 第二节第二节 油井的产能油井的产能 第三节第三节 气井的产能气井的产能 第四节第四节 产量递减规律分析产量递减规律分析第四章第四章 油气井生产动态

3、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、油层压力状况分析n 分析油层压力、流动压力、总压降变化趋势及其对生产分析油层压力、流动压力、总压降变化趋势及其对生产的影响；的影响；n 分析油层压力与注水量、注采比的关系，不断调整注水分析油层压力

4、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；量，使油层压力维持在较高的水平上；n 搞清各类油层压力水平，减少层间压力差异，使各类油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。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、含水率变化分析、含水率变化分析n 分析综合含水、产水量变化趋势及变化原因，提出控制分析综合含水、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；含水上升的有效措施；n 分析含水上升与注采比、采油速度、总压降等关系，确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。定其合理界限。n 分析注入

5、水单层突进、平面舌进、边水指进、底水推进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。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、气油比变化分析n 分析气油比变化及其对生产的影响，提出解决办法；分析气油比变化及其对生产的影响，提出解决办法；n 分析气油比与地饱压差、流饱压差的关系，确定其合理分析气油比与地饱压差、流饱压差的关系，确定其合理截面；截面；n 分析气顶气、夹层气气窜对气油比上升的影响，提出措分析气顶气、夹层气气窜对气油比上升的影响，提出措施意见。施意见。第一节第一节 生产动态分析的内容生产动态

6、分析的内容5、油田生产能力变化分析、油田生产能力变化分析n 分析采油指数、采液指数变化及其变化原因；分析采油指数、采液指数变化及其变化原因；n 分析油井利用率、生产时率变化及其对油田生产能力的影分析油井利用率、生产时率变化及其对油田生产能力的影响；响；n 分析（自然或综合）递减率变化及其对油田生产能力的影分析（自然或综合）递减率变化及其对油田生产能力的影响；响；n 分析油田增产措施效果变化及其对油田生产能力的影响；分析油田增产措施效果变化及其对油田生产能力的影响；n 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。的影响。第一节第一节

7、 生产动态分析的内容生产动态分析的内容一、产能指数一、产能指数第二节第二节 油井的产能油井的产能,ewrKhJfSr,ewrKhJfSr,ewrKhJfSr二、油层产能指数二、油层产能指数三、产能试井求产能指数三、产能试井求产能指数pwfqpwfq图图4-14-1油井生产指示曲线油井生产指示曲线2233(ln)(ln)44owLowowowkkhahaJJJuuBXsBXs第三节第三节 气井的产能气井的产能 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。量，包括气

8、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（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气井产量与气井压力之间在稳定条件下的关系方程）。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，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气体的非线性渗流规律在气井稳定试井中已被广泛应用。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，稳定试井特别是新井产量

9、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。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。因此，来整理试井资料。因此，常用的气井产能方程有两种基本的形式：二项式和指数常用的气井产能方程有两种基本的形式：二项式和指数式。式。一、气井产能方程一、气井产能方程图图4-8 气井生产指示曲线气井生产指示曲线 pwfpwf二、常规产能试井二、常规产能试井n 为了获得气井的产能方程，必须对气井进行测试。由于产能方程是为了获得气井的产能方程，必须对气井

10、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，气井稳定渗流条件下的产量与井底流压之间的关系方程，因此，气气井稳定试井是产能试井的标准方法。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气井稳定试井通常称做常规产能试井或常规回压测试。能试井或常规回压测试。n 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，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。需做产能试井设计。n 试井设计包括测试程序和测试时间等内容。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

11、压力变化三、等时试井三、等时试井 常规产能试井常规产能试井要求每一个流量都要达到稳定状态，因此要求每一个流量都要达到稳定状态，因此通常通常被称做标准的产能试井方法被称做标准的产能试井方法。但由于。但由于气井需要生产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更长的生产时间，这在很多情况下难以做到的；而且由，这在很多情况下难以做到的；而且由于于探井产能试井期间的产气量一般都要烧掉（管网建设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。尚未开始），因此，这就要求试井时间越短越好

12、。为了为了缩短试井时间，缩短试井时间，1955年年M.H.Cullender 提出了一种叫做等提出了一种叫做等时试井的测试方法。时试井的测试方法。n 等时试井要求每一个气嘴开井生产的时间相等。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）。）。n 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，把间（未稳定），然后关井让

13、井底压力恢复到原始状态；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，然后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，然后关井让井底压力恢复到原始状态；如此进行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；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个流量被称做延时流量延时流量，延时流量的测试时间最长。，延时流量的测试时间最长。n 然后，

14、把由前然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第组测点数据得到的产能曲线平移到第5个测个测点（图点（图4-13），将得到气井的稳定产能曲线。由于两直线的），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个测点数据确定出产能方程的截距a。将将a和和b代回到式（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（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。可以计算出气井的绝对无阻流量。22/ewfggppQabQ（）

15、n 根据测点数据，很容易确定出方程（根据测点数据，很容易确定出方程（7）的产能曲线常数）的产能曲线常数c1和产能曲线和产能曲线指数指数n。由于前。由于前4组测点并没有稳定，因此，方程（组测点并没有稳定，因此，方程（7）并不是气井的真）并不是气井的真正的产能方程。正的产能方程。n 然后，把由前然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第组测点数据得到的产能曲线平移到第5个测点（图个测点（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，），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，因此很容易由第只是截距发生了变化，因此很容易由第5个测点数据确定

16、出产能方程的个测点数据确定出产能方程的截距截距c。将。将c和和n代回到式（代回到式（5），即得到气井的指数式产能方程。由产），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。能方程，可以计算出计算出气井的绝对无阻流量。四、修正等时试井四、修正等时试井n 在非常致密的低渗透气藏中，若采用等时试井进行测试，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使地层压在每一个流量测试之前，需关井很长时间才能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。做到的。为了进一步

17、缩短试井测试时间为了进一步缩短试井测试时间，1959年年D.L.Katz和和D.Cornell等人对等时试井进行改进，提出了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。n 修正等时试井要求每一个气嘴开井生产的时间相等，关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、关井时间可以不相井恢复压力的时间也相等，但是开、关井时间可以不相等，等，一般情况下关井的时间长于开井生产的时间，但开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。井的时间必须足够长，以消除井筒储存效应的影响。n 在开井之前，把压力计下入井底，

18、首先测量气井的静压数据，并用符号在开井之前，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。表示。n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），：第一步，让气井以较小的气嘴生产一定时间（未稳定），测量第一个井底流压测量第一个井底流压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；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pwf2 ，然后关井让井底压，然后关井让井底压力恢复到力恢

19、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。流量的测试时间最长。n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，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。从井底取出压力计。 然后，把由前然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第组测点数据得到的

20、产能曲线平移到第5个测点（图个测点（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，），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个测点数据确定出产能方程的截距截距a。将。将a和和b代回到式（代回到式（1），即得到气井的二项式产能方程。由产），即得到气井的二项式产能方程。由产能方程通过式（能方程通过式（2），可以计算出气井的绝对无阻流量。），可以计算出气井的绝对无阻流量。 然后，把由前然后，把由前4组测点数据得到的产能曲线平移到第组测点数据得到的产能曲线平移到第5个测

21、点个测点（图（图4-17），将得到气井的稳定产能曲线。由于两直线的斜），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，因此很容易由第率不发生变化，只是截距发生了变化，因此很容易由第5个个测点数据确定出产能方程的截距测点数据确定出产能方程的截距c。将。将c和和n代回到式（代回到式（5），），即得到气井的指数式产能方程。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由产能方程可以计算出计算出气井的绝对无阻流量。出气井的绝对无阻流量。五、单点测试五、单点测试n 常规的多点稳定流动测试不但需要较长的稳定流动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

22、也常因探井测试缺少集输流程和装置，而将时间，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。得不到正确的能成线性关系的数据，达不到预期目的。n 为改进这一状况，陈元千提出了为改进这一状况，陈元千提出了单点产能测试方法单点产能测试方法，该该方法只需在关井测得地层压力的条件下，开井取得一个方法只需在关井测得地层压力的条件下，开井取得一个工作制度下的产量和流动压力。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：

23、222ewfggppaQbQ 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： 222eAOFAOFp0.1013aQbQ（） 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222eep0.1013p（）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： 22221ewfggeAOFAOFAOFppQQpQQaabQ（） 22221ewfggeAOFAOFAOFppQQpQQaabQ（）令令 222ewfgDDeAOFppQpqpQ； 则得到：则得到： 22221

24、 1412(1)ewfiDpppq 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()AOFa 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

25、： 2221 4811 48166ewfigDDAOFpppQPqQ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： 22261 481gAOFewfiQQppp 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. 00434. 1DAOFgPQQ 或写为或写为 0.6594/ 1.0434AOFgDQQP（） 以上各式符号意义为：以上各式符号

26、意义为： AOFQ气井绝对无阻流量，气井绝对无阻流量，m3/d； gQ气井产量，气井产量，m3/d； ep地层压力，地层压力，MPa； wfp井底流动压力，井底流动压力，MPa； DP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。 第四节第四节 产量递减规律分析产量递减规律分析 无论何种储集类型，也无论何种驱动类型的油气田，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。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，

27、既可预测油气田未来时间的产量和累积产量的变分析法，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。预测。 本节将介绍产量递减规律和油田产量递减的分类、递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。减类型的确定和递减规律的应用。n 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

28、分层系、打加密井）和强化开采工艺技术的效果等。层系、打加密井）和强化开采工艺技术的效果等。n 历史统计资料表明，对于历史统计资料表明，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递减阶段。左右时就有可能进入产量递减阶段。n 前苏联前苏联23个水驱砂岩油田的无量纲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（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产量）与可采储量的采出程度的关系见图系见图4-20，这些油田的采出程度，这些油田的采出程度已达已达8099.8%。n 从图从图4-20可以看出，可以看出，对于水驱开发对

29、于水驱开发的油田来说，大约采出可采储量的的油田来说，大约采出可采储量的60%左右，就有可能进入产量递减左右，就有可能进入产量递减阶段。阶段。图图4-20二、产量递减的几个基本概念二、产量递减的几个基本概念 1产量递减率产量递减率 油气田产量递减阶段，产量递减的大小油气田产量递减阶段，产量递减的大小通常用递减率表示，即通常用递减率表示，即单位时间内的产单位时间内的产量递减分数量递减分数，如图，如图4-21 所示。所示。图图4-21 递减率定义示意图递减率定义示意图其表达式为：其表达式为：1 dQDQ dt 三、油田产量递减分类三、油田产量递减分类1 dQDQ dt 00lglg2.3026DQQ

30、t00D tQQ e00nDQDQ1 dQDQ dt 1 dQDQ dt 00nDQDQ01/0(1)nQQnD t020(10.5)QQD t01/0(1)nQQnD t01/0(1)nQQnD t01/0(1)nQQnD t)lg(lgCtbaQ五、递减规律的应用五、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 年年产产油油/104t 累累积积产产油油/104t 1964 61.1 319.7 1965

31、 54.6 374.3 1966 42.3 416.6 1967 35.3 451.9 1968 28.3 480.2 y = -0.0935x + 1.9179R2 = 0.99591.0010.000123456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： 0.9959r 由由公公式式00lnlnQQD t可得可得： 00lglg0.4343QQD t

32、 （2） 比较式比较式（1） 、 （2）得得： 004100lg1.9179 0.43430.093582.76 10 ( / );0.2152()QDQt a Da； 递减期最大累积产油量递减期最大累积产油量： 400384.6 10 ( )PMAXQNtD 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。 00lglg0.4343QQD 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 + 1.0003R2 = 1012345678910012345t/a(Q0/Q)nn=2n=0.5n=0.25线性 (n=0.