油气井试井原理与方法

1、第一节第一节 试井分析基础理论试井分析基础理论第二节第二节 均质油藏常规试井分析方法均质油藏常规试井分析方法第三节第三节 双重介质油藏的试井分析双重介质油藏的试井分析第四节第四节 垂直裂缝井的试井分析垂直裂缝井的试井分析第五节第五节 气井不稳定试井分析气井不稳定试井分析第六节第六节 现代试井分析方法现代试井分析方法第三章第三章 油气井试井原理与方法油气井试井原理与方法一、不稳定试井的基本原理一、不稳定试井的基本原理 当油藏中的流体处于平衡状态（静止或稳定状态）时，当油藏中的流体处于平衡状态（静止或稳定状态）时，若其中一口井的工作制度（或压力）改变，则在井底将造若其中一口井的工作制度（或压力）改

2、变，则在井底将造成一个压力扰动，此扰动将随着时间的推移而不断向井壁成一个压力扰动，此扰动将随着时间的推移而不断向井壁四周地层径向地扩展，最后达到一个新的平衡状态。这种四周地层径向地扩展，最后达到一个新的平衡状态。这种压力扰动的不稳定过程与油藏、油井和流体的性质有关压力扰动的不稳定过程与油藏、油井和流体的性质有关。因此，在该井或其他井中用仪器将井底压力随时间的变化因此，在该井或其他井中用仪器将井底压力随时间的变化规律测量出来，通过分析，就可以判断和确定井和油藏的规律测量出来，通过分析，就可以判断和确定井和油藏的性质。性质。第一节第一节 试井分析基础理论试井分析基础理论二、试井概念二、试井概念n

3、定义定义1：试井是一种通过获得有代表性储层流体样品、测：试井是一种通过获得有代表性储层流体样品、测试同期产量及相应的井底压力资料来进行储层评价的技术。试同期产量及相应的井底压力资料来进行储层评价的技术。n 定义定义2：是为获取井或地层参数将压力计下入到井下测量是为获取井或地层参数将压力计下入到井下测量压力和压力和/或流量随时间的变化，并进行测试资料分析处理或流量随时间的变化，并进行测试资料分析处理总过程的简称总过程的简称。 试井包括试井测试（矿场测试）和试井解释（测试资料分析处理）两试井包括试井测试（矿场测试）和试井解释（测试资料分析处理）两部分。部分。 试井测试包括：测试仪器试井测试包括：测

4、试仪器（测试仪器的原理、性能及使用）（测试仪器的原理、性能及使用）和和测试工艺测试工艺。测试内容包括流量、压力、温度和取样等。测试内容包括流量、压力、温度和取样等。 试井解释：通过对井的测试信息的研究，确定反映测试井和储试井解释：通过对井的测试信息的研究，确定反映测试井和储层特性的各种物理参数。层特性的各种物理参数。试井解释涉及到了油气渗流理论及其应用，试井解释涉及到了油气渗流理论及其应用，已经形成了一套实用的试井解释方法。已经形成了一套实用的试井解释方法。 试井解释方法（或试井分析方法）是利用渗流理论分析测试资试井解释方法（或试井分析方法）是利用渗流理论分析测试资料，评价地层或井参数的方法料

5、，评价地层或井参数的方法，是油气渗流理论在油气田开发中的实，是油气渗流理论在油气田开发中的实际应用。际应用。 习惯上，习惯上，将试井分析方法分为常规试井分析方法和现代试井分将试井分析方法分为常规试井分析方法和现代试井分析方法析方法。三、试井分析方法的重要性三、试井分析方法的重要性n 试井是油藏工程的组成部分，它涉及油层物理、渗流理论、试井是油藏工程的组成部分，它涉及油层物理、渗流理论、计算机技术、测试工艺和仪器仪表等各个领域，是评价油计算机技术、测试工艺和仪器仪表等各个领域，是评价油气田开发动态的主要技术手段和基础工作之一。气田开发动态的主要技术手段和基础工作之一。n 评价油藏动态及其参数常用

6、的方法有评价油藏动态及其参数常用的方法有：岩心分析方法、地：岩心分析方法、地球物理方法、测井方法及试井分析方法等球物理方法、测井方法及试井分析方法等。1 1岩心分析方法岩心分析方法 岩心分析方法得到的地层渗透率岩心分析方法得到的地层渗透率只能代表取心井点处的只能代表取心井点处的绝对渗透率绝对渗透率，它的优点是能准确反映渗透率沿地层厚度的，它的优点是能准确反映渗透率沿地层厚度的变化，但对确定井的产能意义不大；变化，但对确定井的产能意义不大；2 2地球物理方法地球物理方法 地球物理方法求得的地层参数大都必须依据岩心分析或地球物理方法求得的地层参数大都必须依据岩心分析或其他资料，而且其他资料，而且精

7、度不高，只能代表井底周围地带的情况精度不高，只能代表井底周围地带的情况；3测井方法测井方法 测井方法得到的地层参数也测井方法得到的地层参数也只能反映近井地带的地层情况，只能反映近井地带的地层情况，且是在流体静止条件下测得的，不能反映井的动态且是在流体静止条件下测得的，不能反映井的动态；4试井分析方法试井分析方法（1）试井分析方法求得的地层参数代表井附近及较大范围试井分析方法求得的地层参数代表井附近及较大范围内的平均有效渗透率，代表性强内的平均有效渗透率，代表性强，也就是说这些参数是在，也就是说这些参数是在流体流动条件下测得的，与井的产能直接相关。因此，只流体流动条件下测得的，与井的产能直接相关

8、。因此，只有通过试井分析方法才能确定工艺条件变化（如油层堵塞有通过试井分析方法才能确定工艺条件变化（如油层堵塞和改造措施）引起的渗透率变化及相应的产能变化；和改造措施）引起的渗透率变化及相应的产能变化；（2）试井工艺简单、成本低廉，成本较取心低的多；）试井工艺简单、成本低廉，成本较取心低的多；（3）试井不受开发阶段的限制，开发初期、中期、晚期什么时候都可以）试井不受开发阶段的限制，开发初期、中期、晚期什么时候都可以进行，每口井都可以进行试井进行，每口井都可以进行试井；（4）油层参数由生产动态求出并于预测生产动态的精确度高，因此试井）油层参数由生产动态求出并于预测生产动态的精确度高，因此试井分析

9、所得到的油藏动态参数是开发所必需的，其他方法不能代替。分析所得到的油藏动态参数是开发所必需的，其他方法不能代替。 因此，试井成为油藏工程师和采油工程师认识油藏、判断增产措施效因此，试井成为油藏工程师和采油工程师认识油藏、判断增产措施效果的重要手段。试井分析方法在油田开发中具有相当重要的地位。果的重要手段。试井分析方法在油田开发中具有相当重要的地位。四、试井的目的四、试井的目的 试井测试技术是认识油气藏，评价油气藏动态、完井效率试井测试技术是认识油气藏，评价油气藏动态、完井效率以及措施效果的重要手段。以及措施效果的重要手段。试井测试所录取的资料是各种试井测试所录取的资料是各种资料中唯一在油气藏流

10、体流动状态下录取的资料，因而分资料中唯一在油气藏流体流动状态下录取的资料，因而分析结果也最能代表油气藏的动态特性。析结果也最能代表油气藏的动态特性。具体地说，试井可具体地说，试井可以解决下列问题：以解决下列问题：（1）确定地层压力（原始地层压力或平均压力）；）确定地层压力（原始地层压力或平均压力）；（2）估算测试井的单井控制储量；）估算测试井的单井控制储量；（3）确定地下流体在地层内的流动能力，即获取渗透率和）确定地下流体在地层内的流动能力，即获取渗透率和流动系数等；流动系数等；（4）井底储层污染评价井底储层污染评价，求取表皮系数，包括对油气井进，求取表皮系数，包括对油气井进行增产措施后，判断

11、增产效果（酸化和压裂效果）；行增产措施后，判断增产效果（酸化和压裂效果）；（5）了解油藏形状了解油藏形状，目的是为了了解油藏能量范围，确定，目的是为了了解油藏能量范围，确定边界性质如断层、油水边界和尖灭等，以及边界到测试井边界性质如断层、油水边界和尖灭等，以及边界到测试井的距离；的距离；（6）判断井间连通性和注采平衡分析）判断井间连通性和注采平衡分析（7）描述油藏中的非均质性。）描述油藏中的非均质性。五、试井分类五、试井分类依据不同标准，分类不同：依据不同标准，分类不同：1 1根据测试参数随时间的变化分：稳定试井与不稳定试井；根据测试参数随时间的变化分：稳定试井与不稳定试井；（1 1）稳定试井

12、（或产能试井）：利用流体稳定渗流规律进行的试井。）稳定试井（或产能试井）：利用流体稳定渗流规律进行的试井。（2 2）不稳定试井：利用流体不稳定渗流规律进行的试井。产量或压力）不稳定试井：利用流体不稳定渗流规律进行的试井。产量或压力随时间变化的试井叫不稳定试井。随时间变化的试井叫不稳定试井。不稳定试井是改变测试井的产量，不稳定试井是改变测试井的产量，并测量由此而引起的井底压力随时间的变化。这种压力变化同测试过并测量由此而引起的井底压力随时间的变化。这种压力变化同测试过程的产量有关，也同测试井和测试层的特性有关。程的产量有关，也同测试井和测试层的特性有关。 因此，因此，运用试井资料，即测试过程中的

13、井底压力和产量资料，运用试井资料，即测试过程中的井底压力和产量资料，结合其他资料，可以计算测试层和测试井的许多特性参数。结合其他资料，可以计算测试层和测试井的许多特性参数。不稳定试井包括单井不稳定试井和多井不稳定试井。不稳定试井包括单井不稳定试井和多井不稳定试井。 单井不稳定试井包括：压力降落试井、压力恢复试井、压力落差试井、单井不稳定试井包括：压力降落试井、压力恢复试井、压力落差试井、注入能力试井和段塞流试井。注入能力试井和段塞流试井。 多井不稳定试井包括：干扰试井和脉冲试井。多井不稳定试井包括：干扰试井和脉冲试井。 干扰试井主要目的是确定井间的连通性干扰试井主要目的是确定井间的连通性。A

14、A井（激动井）施加一井（激动井）施加一信号，记录信号，记录B B井（观察井）的井底压力变化，分析判断井（观察井）的井底压力变化，分析判断A A、B B井是否处井是否处于同一水动力系统。于同一水动力系统。 脉冲试井是脉冲试井是A A井产量以多脉冲的形式改变，记录井产量以多脉冲的形式改变，记录B B井的井底压力井的井底压力随时间的变化信息。随时间的变化信息。我们一般说的试井就是指不稳定试井。我们一般说的试井就是指不稳定试井。2 2从测试井的流体类型来分类：油井试井、气井试井、水井试井；从测试井的流体类型来分类：油井试井、气井试井、水井试井；3 3根据生产条件分类：压降试井、压恢试井。根据生产条件分

15、类：压降试井、压恢试井。六、试井技术的发展六、试井技术的发展 稳定试井可以求得采油指数，但耗时费事。稳定试井稳定试井可以求得采油指数，但耗时费事。稳定试井在确定油井工作制度方面有独特作用，而在求地层参数方在确定油井工作制度方面有独特作用，而在求地层参数方法，则主要依据不稳定试井。法，则主要依据不稳定试井。 不稳定试井的压力恢复（或压降）资料可按测压时间不稳定试井的压力恢复（或压降）资料可按测压时间分为早期、中期和晚期三个阶段（图分为早期、中期和晚期三个阶段（图1 1）。）。l 早期资料主要反映井筒附近早期资料主要反映井筒附近动态（污染、增产措施状动态（污染、增产措施状况）；况）；l 中期资料反

16、映总的油藏状态，中期资料反映总的油藏状态，分析这阶段数据可求得地层分析这阶段数据可求得地层参数（参数（kh）等；）等；l 晚期资料以边界影响为主，晚期资料以边界影响为主，并可求得油藏平均压力，判并可求得油藏平均压力，判断断块油藏边界与形状。断断块油藏边界与形状。 试井技术发展已经有试井技术发展已经有80多年的历史。多年的历史。作为认识油层的作为认识油层的一个主要手段，其理论与工艺迅速发展，应用范围日益广一个主要手段，其理论与工艺迅速发展，应用范围日益广阔，阔，已从简单的地层压力推算发展到能够比较全面地认识已从简单的地层压力推算发展到能够比较全面地认识油、气藏内部岩石与流体的特性、储层产能和井筒

17、状况的油、气藏内部岩石与流体的特性、储层产能和井筒状况的水平。水平。 19201930年间首次用不稳定试井方法研究了晚期料，年间首次用不稳定试井方法研究了晚期料，从而解决了利用井底压力推算油藏平均压力的问题。从而解决了利用井底压力推算油藏平均压力的问题。然而，然而，对于低渗透油气层，取得晚期资料需要很长的关井时间。对于低渗透油气层，取得晚期资料需要很长的关井时间。 19501960年间进一步发展了以分析中期资料为主的年间进一步发展了以分析中期资料为主的不稳定试井方法不稳定试井方法，将实测井底压力和相对应的时间数据，将实测井底压力和相对应的时间数据，绘制在半对数坐标系中（图绘制在半对数坐标系中（

18、图1），找出直线段进行分析，），找出直线段进行分析，这就是以这就是以Horner（1951 年年Horner提出了提出了Horner半对数分半对数分析方法）为主创立的析方法）为主创立的常规试井分析方法常规试井分析方法。我国各油田从。我国各油田从60年代初期大量使用多种常规试井分析法来确定油层压年代初期大量使用多种常规试井分析法来确定油层压力和地层参数，判断油藏中边界状况，估计压裂、酸化力和地层参数，判断油藏中边界状况，估计压裂、酸化效果等。效果等。 1954年年Matthews等人详细研究了不对称断块油藏中的等人详细研究了不对称断块油藏中的压力特征，给出任意形状油藏中压力的变化关系，这种方压力

19、特征，给出任意形状油藏中压力的变化关系，这种方法叫做法叫做MBH法（或法（或MBH半对数分析方法）半对数分析方法）。利用。利用MBH法，法，在勘探初期根据一口井较长时间的测试资料可以确定油藏在勘探初期根据一口井较长时间的测试资料可以确定油藏边界、推断断块油藏供油面积的形状。对我国众多的断决边界、推断断块油藏供油面积的形状。对我国众多的断决油藏是一种值得推广和结合实际加以完善的方法。油藏是一种值得推广和结合实际加以完善的方法。 70年代年代Ramey、 Agarwal 、Mckinly 、Earlougher等等人研究出了人研究出了以典型曲线分析为主的早期试井分析方法以典型曲线分析为主的早期试井

20、分析方法后，后，现代试井解释方法有了重要进展。现代试井解释方法有了重要进展。 1979年年Gringarten在前人基础上提出了在前人基础上提出了双对数压力典双对数压力典型曲线分析法型曲线分析法，1983年年Bourdet又提出了又提出了压力导数典型曲压力导数典型曲线分析法线分析法，到此，到此，Gringarten典型曲线与典型曲线与Bourdet压力导压力导数典型曲线组合成复合图版，成为了石油工业标准，这也数典型曲线组合成复合图版，成为了石油工业标准，这也就标志着现代试井解释技术的诞生。就标志着现代试井解释技术的诞生。 所以从试井的发展里程来看，试井又可以分常规试井所以从试井的发展里程来看，

21、试井又可以分常规试井分析方法和现代试井分析方法。分析方法和现代试井分析方法。1、无界地层定产条件下的渗流理论、无界地层定产条件下的渗流理论 当单相微可压缩流体从无限大均质、等厚各向同性（不存当单相微可压缩流体从无限大均质、等厚各向同性（不存在纵向渗透率）的油层中流入井筒时，渗流服从达西定律。在纵向渗透率）的油层中流入井筒时，渗流服从达西定律。油井以恒定产量油井以恒定产量q生产时，在通常情况下地层中会出现下生产时，在通常情况下地层中会出现下列流动阶段：列流动阶段： 早期段早期段，指油井开始生产时井筒储存效应影响井底压力变化的时期，指油井开始生产时井筒储存效应影响井底压力变化的时期，即续流阶段。即

22、续流阶段。 不稳定流动阶段不稳定流动阶段，早期段结束后地下流体径向地流向油井，反映井，早期段结束后地下流体径向地流向油井，反映井周围地层的平均性质。周围地层的平均性质。七、不稳定试井的数学模型和基本方程七、不稳定试井的数学模型和基本方程 不稳定流动阶段的渗流力学模型的假设条件：不稳定流动阶段的渗流力学模型的假设条件： 无限大均质、等厚、各向同性的地层中有一口生产井，地层中只无限大均质、等厚、各向同性的地层中有一口生产井，地层中只有单相流体流动，流体微可压缩且压缩系数为常数，油藏中压力梯有单相流体流动，流体微可压缩且压缩系数为常数，油藏中压力梯度较小；度较小； 油井以恒定产量油井以恒定产量q生产

23、，生产前地层的原始压力为生产，生产前地层的原始压力为pi。 在上述假设条件下则有下列渗流模型：在上述假设条件下则有下列渗流模型： 导压系数物理意义：单位时间内导压系数物理意义：单位时间内压力波波及的面积，压力波波及的面积， 平方米平方米/小小时。时。2200113.6172.8limitirrppprrrtpppppquBrrkhtck()toowwggpCC SC SC SCQm3/d mPa.SPMPahmK m2 m2Mpa/mPa.st hr m2、有界地层定产条件下的渗流理论、有界地层定产条件下的渗流理论n 当油井开井生产后，在地层内就发生压力降落，而且波及的越来越大，当油井开井生产

24、后，在地层内就发生压力降落，而且波及的越来越大，压降漏斗不断扩大和加深。由于地层是有界的，当压力波传到边界之压降漏斗不断扩大和加深。由于地层是有界的，当压力波传到边界之前为压力波传播的第一阶段。把第一阶段称为前为压力波传播的第一阶段。把第一阶段称为不稳定的早期不稳定的早期，此时由，此时由于边界对压力波的传播未产生影响，所以压力传播的规律与无界地层于边界对压力波的传播未产生影响，所以压力传播的规律与无界地层中的完全一样中的完全一样分为早期段和不稳定流动阶段分为早期段和不稳定流动阶段。n 当到达边界后，由于无外来的能量补充，压力将继续下降，出现了当到达边界后，由于无外来的能量补充，压力将继续下降，

25、出现了压压力波传播的第二阶段力波传播的第二阶段。该阶段又可。该阶段又可分为两个阶段：不稳定晚期和拟稳分为两个阶段：不稳定晚期和拟稳定期。定期。 不稳定晚期是指压降漏斗传到边界的前一段时期，有时也称为不稳定晚期是指压降漏斗传到边界的前一段时期，有时也称为过渡期过渡期。 压降漏斗传到边界，经过一段时间后，地层各点的压力下降相压降漏斗传到边界，经过一段时间后，地层各点的压力下降相对稳定，任一点的下降速度相同，此时称为对稳定，任一点的下降速度相同，此时称为拟稳定期拟稳定期。不稳定渗流早期不稳定渗流早期不稳定渗不稳定渗流晚期流晚期拟稳定流期拟稳定流期弹性驱动第一相弹性驱动第一相弹性驱动第二相弹性驱动第二

26、相生产时间生产时间边界边界井底井底 t=tP在压力传播的各个阶段，对应有各自的解。在压力传播的各个阶段，对应有各自的解。214.682223( )ln0.8424etrewiewrQtptpSeKhrr弹性驱动不稳定渗流第二相初期的实用公式。弹性驱动不稳定渗流第二相初期的实用公式。若进入弹性驱动第二相晚期，可简化为：若进入弹性驱动第二相晚期，可简化为：223( )ln24ewiewrQtptpSKhrr弹性驱动第一相弹性驱动第一相8686. 09077. 0lg10121. 2)(23srtKhBqtppwwi达达西西单单位位制制1、井筒储存效应、井筒储存效应八、试井过程中的物理现象和有关概念

27、八、试井过程中的物理现象和有关概念 试井的早期资料总是或多或少受井筒储存效应试井的早期资料总是或多或少受井筒储存效应影响。以液体充满井筒的压降试井为例。影响。以液体充满井筒的压降试井为例。 开井时，设井口产量为开井时，设井口产量为q1，由于井筒中的液体，由于井筒中的液体具有弹性，井口开井效应传至井底要经历一定具有弹性，井口开井效应传至井底要经历一定的时间；在开井后的一端时间的时间；在开井后的一端时间t1内，产出的原内，产出的原油完全是由于井筒中受到压缩的原油膨胀的结油完全是由于井筒中受到压缩的原油膨胀的结果，油藏中并无流体流入井内，即井底产量果，油藏中并无流体流入井内，即井底产量q2=0。只有

28、当井口开井效应传至井底，。只有当井口开井效应传至井底，q2才由才由0逐渐上升，再经过逐渐上升，再经过t2时间才达到时间才达到q1（图（图1a）。）。 在在t2这段时间产出的原油一部分是由于油藏中这段时间产出的原油一部分是由于油藏中原油流入井筒的结果，而另一部分仍是由于井原油流入井筒的结果，而另一部分仍是由于井筒流体的弹性膨胀，这种现象称为筒流体的弹性膨胀，这种现象称为井筒卸载效井筒卸载效应。应。1t2t 在压力恢复情形，关井虽然井口产量在压力恢复情形，关井虽然井口产量q1立即变为立即变为0，但油藏中仍有流体继，但油藏中仍有流体继续流入井内，即井底产量续流入井内，即井底产量q2不为不为0，而是在

29、，而是在t2的短时间内逐渐由的短时间内逐渐由q2下降至下降至0（图（图1b），这种现象叫），这种现象叫井筒续流效应井筒续流效应。如井筒卸载现象一样，它也是。如井筒卸载现象一样，它也是井筒流体的弹性或压缩性引起的。井筒流体的弹性或压缩性引起的。2t1t 井筒卸载效应和井筒续流效应统称为井筒卸载效应和井筒续流效应统称为井筒储存效应井筒储存效应，可，可用井筒储存系数用井筒储存系数C（或称井筒储集常数）来表示井筒存储（或称井筒储集常数）来表示井筒存储效应的大小：效应的大小：dVVCdPP33/CmMPaVmPMPa井筒储存系数，；井筒中流体体积的变化，；井底压力的变化，。n 由于钻井、完井、压裂、酸化

30、等因素，会引起井周围地层渗透率由于钻井、完井、压裂、酸化等因素，会引起井周围地层渗透率变化，设想在井筒周围存在一个很小的环状区域（污染区），这变化，设想在井筒周围存在一个很小的环状区域（污染区），这个小环状区域的渗透率与油层渗透率不相同。因此，个小环状区域的渗透率与油层渗透率不相同。因此，当原油从油当原油从油层流入井筒时，在井筒附近产生一个附加压力降，这种现象叫做层流入井筒时，在井筒附近产生一个附加压力降，这种现象叫做表皮效应（或趋肤效应）。表皮效应（或趋肤效应）。n 钻井和完井往往会引起井筒周围渗透率的降低，而酸化和压裂可钻井和完井往往会引起井筒周围渗透率的降低，而酸化和压裂可以改善井筒周围

31、的渗透性，下面以井筒周围渗透率的降低为例来以改善井筒周围的渗透性，下面以井筒周围渗透率的降低为例来说明表皮系数的定义：说明表皮系数的定义：2、表皮效应与表皮因子、表皮效应与表皮因子如图如图2所示，设污染区的渗透率为所示，设污染区的渗透率为ks，半径为，半径为rs。图图2 井筒污染区示意图井筒污染区示意图 图图3 污染区的存在对井底压降的影响污染区的存在对井底压降的影响 附加压力降附加压力降331.842 101.842 10 ssq BKhPSSPKhqBn 表皮系数（或趋肤因子、污染系数）的定义为：将附加压力降（用表皮系数（或趋肤因子、污染系数）的定义为：将附加压力降（用 Ps表示）无因次化

32、，得到无因次附加压降表示）无因次化，得到无因次附加压降，用它表征一口井表皮效，用它表征一口井表皮效应的性质和严重情况，用应的性质和严重情况，用S表示：表示： S0，数值越大，表示污染越严重；，数值越大，表示污染越严重； S=0，井未受污染；，井未受污染； S0，绝对值越大，表示增产效果越好。，绝对值越大，表示增产效果越好。sPBqKhS 10842. 133、无因次变量与无因次化、无因次变量与无因次化n 一般的物理量都具有因次，并可用基本因次表示出来，如一般的物理量都具有因次，并可用基本因次表示出来，如面积：面积：L2；产量：；产量：L3/t。也有一些量不具有因次，如含油。也有一些量不具有因次

33、，如含油饱和度、孔隙度等。饱和度、孔隙度等。n 为减去单位对解的影响，使解应用范围更广，人们将某些为减去单位对解的影响，使解应用范围更广，人们将某些具有因次的物理量无因次化，即引进新的无因次量，或称具有因次的物理量无因次化，即引进新的无因次量，或称为无量纲量。为无量纲量。 用下标用下标“D”表示表示“无因次无因次”。n 试井分析经常要用到无因次变量。常用的无因次变量有：试井分析经常要用到无因次变量。常用的无因次变量有：（1）无因次压力）无因次压力3( , )1.842 10iDKh pp r tpq B（）n 无因次井底压力：无因次井底压力： n 无因次井底恢复压力：无因次井底恢复压力： n

34、压力恢复期间的无因次井底压力变化：压力恢复期间的无因次井底压力变化： BqppKhpwfiwD310842. 1)(BqppKhpwsisD310842. 1)(BqppKhpwfwssD310842. 1)(（2）无因次时间）无因次时间trtrCKtwwtD226 . 36 . 3n 使用无因次量的优点：它能简化油藏或井参数表示的使用无因次量的优点：它能简化油藏或井参数表示的试井解释模型，减少未知参数的个数，使关系式变得试井解释模型，减少未知参数的个数，使关系式变得很简单，易于推导、记忆和应用。很简单，易于推导、记忆和应用。n 另外，它还能给出一类油藏（比如均质油藏）的统一另外，它还能给出一

35、类油藏（比如均质油藏）的统一形式解，不受单位的限制，而且表达式简单，讨论问形式解，不受单位的限制，而且表达式简单，讨论问题比较方便。题比较方便。九、九、 叠加原理叠加原理1、多井系统的应用、多井系统的应用 设地层中有设地层中有 n口井在弹性驱动方式下投产，地层中任意一点口井在弹性驱动方式下投产，地层中任意一点M上的上的压力降，应等于每口井单独投产时，在该点形成的压力降，应等于每口井单独投产时，在该点形成的压力降的叠加压力降的叠加。 在水压驱动方式下，油井间干扰规律受到水压驱动方式下流动规在水压驱动方式下，油井间干扰规律受到水压驱动方式下流动规律的影响；在弹性驱动方式下，井间干扰也受到弹性渗流规

36、律的干扰。律的影响；在弹性驱动方式下，井间干扰也受到弹性渗流规律的干扰。 将叠加原理应用到试井上：将叠加原理应用到试井上：油藏中任一点的总压降，等于油藏中油藏中任一点的总压降，等于油藏中每一口井的生产在该点所产生的压降的代数和。使用叠加原理时注意：每一口井的生产在该点所产生的压降的代数和。使用叠加原理时注意：各井都应在同一水动力系统中。各井都应在同一水动力系统中。2144njjiMijjQrppEKhtn口井同时投产后，时刻口井同时投产后，时刻 t 在点在点M形成的压力降；形成的压力降；投产前，地层静止压力投产前，地层静止压力j井的产量；井的产量；点点M至至j井的距离；井的距离；到时刻到时刻

37、t 为止，为止，j 井的生产时间。井的生产时间。生产井产量取正，注入井产量取负生产井产量取正，注入井产量取负2144njjkiwkijjQrppEKht=1，2，3，n时刻时刻t，第，第k井井底压力井井底压力j井井至至k井的距离；井的距离；=rw1， r22=rw2， ， rkk=rwk如果井以若干不同产量生产，也可看作多井系统的问如果井以若干不同产量生产，也可看作多井系统的问题，但此时井间距离为零。题，但此时井间距离为零。设某井：从设某井：从 0 时刻到时刻到 t1 时刻以产量时刻以产量 q1 生产，生产，qtq1t1 从从 t1 时刻到时刻到 t2 时刻以产量时刻以产量 q2 生产，生产，

38、q2t2 从从 t2 时刻起用产量时刻起用产量 q3 生产。生产。q30设想在该井位有三口井：设想在该井位有三口井：井从时刻开始一直以井从时刻开始一直以q1生产；生产；井从井从t1时刻才开始以产量时刻才开始以产量(q2-q1)生产；生产；井自井自t2时刻才开始以产量时刻才开始以产量(q3-q2)生产。生产。qtq1t1q2t2q30qtq10井井qtt1 q2-q10井井t2 q3-q2井井tq这三口井生产的总效应就是该井的产量变化所产生的压降：这三口井生产的总效应就是该井的产量变化所产生的压降：井：在井：在t1时间内，时间内，q=q1；井井1和：在和：在 t1t2 时间内，时间内，q=q1+

39、(q2-q1)=q2井井1、2和：在和：在 t2 时刻之后，时刻之后，q= q1+(q2-q1)+(q3-q2)=q3这这“三口井三口井”所造成的压差之和所造成的压差之和 p p1+ p2+ p3便是该井的压力变化。便是该井的压力变化。如果时刻如果时刻 t 任属于径向流动段，则：任属于径向流动段，则：321pppp2110()44 ()wirqpEKhtt 22121()()44 ()wirqqpEKhtt 23232()()44 ()wiqqrpEKhtt npppp212111()()44 ()nwjjijjrqqEKhtt 2111( )()()44 ()nwwijjijjrptpqqE

40、Khtt式中：式中：Q0=0如果井产量不断变化，如果井产量不断变化，则：则：20( )()44 ()wwiirqptpEKhtt2102211( )()44 ()()()44 ()wwiiwirqptpEKhttrqqEKhtt第一节第一节 试井分析基础理论试井分析基础理论第二节第二节 均质油藏常规试井分析方法均质油藏常规试井分析方法第三节第三节 双重介质油藏的试井分析双重介质油藏的试井分析第四节第四节 垂直裂缝井的试井分析垂直裂缝井的试井分析第五节第五节 气井不稳定试井分析气井不稳定试井分析第六节第六节 现代试井分析方法现代试井分析方法第三章第三章 油气井试井原理与方法油气井试井原理与方法第

41、二节第二节 均质油藏常规试井分析均质油藏常规试井分析n 所谓的所谓的常规试井分析方法常规试井分析方法是指以是指以Horner方法为代表的，利方法为代表的，利用压力特征曲线的直线段斜率或截距反求地层参数的试井用压力特征曲线的直线段斜率或截距反求地层参数的试井方法。方法。n 主要的代表性方法有：主要的代表性方法有：Horner压降压降法、法、压力恢复分析方压力恢复分析方法、法、MDH法、法、MBH法、法、Y函数函数分析分析方法和方法和Muskat等。等。n 常规分析方法的特点是常规分析方法的特点是理论上较为完善、原理简单、易于理论上较为完善、原理简单、易于实际应用。实际应用。一压力降落试井一压力降

42、落试井n 压降试井是指油井以压降试井是指油井以定产量定产量生产时，连续记录井底压力随生产时，连续记录井底压力随时间的变化历史，对这一压力历史进行分析，求取地层参时间的变化历史，对这一压力历史进行分析，求取地层参数的方法。数的方法。n 压降试井大多在以下两种情况下进行：压降试井大多在以下两种情况下进行： 新井一开始投产，在一定时间内产量保持恒定。新井一开始投产，在一定时间内产量保持恒定。 油井关井已有相当长的时间，地层和井内压力趋于稳定油井关井已有相当长的时间，地层和井内压力趋于稳定之后，油井再次开井生产，并保持产量恒定。之后，油井再次开井生产，并保持产量恒定。一压力降落试井一压力降落试井根据渗

43、流力学理论，恒定产量下生产时的井底压根据渗流力学理论，恒定产量下生产时的井底压力降通常可分为四个阶段：力降通常可分为四个阶段：早期段，不稳定流动早期段，不稳定流动段，过渡段和拟稳态流动阶段（拟稳定期）段，过渡段和拟稳态流动阶段（拟稳定期）。以下分析不稳定流动阶段的压力变化规律，地层以下分析不稳定流动阶段的压力变化规律，地层流体渗流为径向流。流体渗流为径向流。图图2-1压力降落试井的产量和压力历史压力降落试井的产量和压力历史 解：将测压结果数据绘在半对数解：将测压结果数据绘在半对数坐标系上，发现前坐标系上，发现前4个点成一条个点成一条直线，如图所示，其斜率为：直线，如图所示，其斜率为：周期）/(

44、447. 0MPam )(2226. 01 . 6447. 02 . 10 . 15 .23810121. 210121. 2233mhmBqk03. 49077. 01 . 01013. 20 . 118. 02226. 0lg447. 051.2061.24151. 19077. 0lg) 1(151. 1232wtwfiruCkmtpps二压力恢复试井二压力恢复试井n 压力恢复试井是目前油田上压力恢复试井是目前油田上最常用的一种试井方法。最常用的一种试井方法。n 它的它的原理是油井以恒定产量原理是油井以恒定产量生产一段时间后关井，测取生产一段时间后关井，测取关井后的井底恢复压力，并关井后

45、的井底恢复压力，并对这一压力历史进行分析，对这一压力历史进行分析，求取地层参数求取地层参数。二压力恢复试井二压力恢复试井n 将叠加原理应用到试井问题上：将叠加原理应用到试井问题上：油藏中任一点的总油藏中任一点的总压降，等于油藏中每一口井的生产在该点所产生的压降，等于油藏中每一口井的生产在该点所产生的压降的代数和。压降的代数和。l使用叠加原理时应注意使用叠加原理时应注意：各井都应在同一水动力系统：各井都应在同一水动力系统l假设有三口井假设有三口井A、B、C同时在生产，那么由于这三口井的同时在生产，那么由于这三口井的生产会引起地层中的压力发生变化，那么生产会引起地层中的压力发生变化，那么A井的压力

46、变化井的压力变化就可以利用叠加原理求解：就可以利用叠加原理求解：ACABAppppn 分析油井关井的井底压力变化可采用分析油井关井的井底压力变化可采用叠加原理叠加原理。 那么我们利用叠加原理来分析压力恢复过程中的压那么我们利用叠加原理来分析压力恢复过程中的压力变化：力变化：二压力恢复试井二压力恢复试井n 在同一井位上的两口井在地层中任意一点，特别是在井壁在同一井位上的两口井在地层中任意一点，特别是在井壁上造成的压力变化应等于这两口井中每一口井单独工作时上造成的压力变化应等于这两口井中每一口井单独工作时在同一点、同一时刻所造成压力变化的代数和。在同一点、同一时刻所造成压力变化的代数和。注入井造注

47、入井造成的是压力回升，而生产井造成的是压力下降，二者符号成的是压力回升，而生产井造成的是压力下降，二者符号相反。相反。n 那么根据叠加原理可推得压力恢复分析公式为：那么根据叠加原理可推得压力恢复分析公式为：32.121 10()lgpwsittquBptpkht1Horner法法这就是人们所说的半对数这就是人们所说的半对数Horner直线。因此，这直线。因此，这种分析方法也常被叫做半种分析方法也常被叫做半对数对数Horner方法。方法。 1Horner法法（2）由于压力恢复的井底压力变化可以用叠加原理，因此，）由于压力恢复的井底压力变化可以用叠加原理，因此，压力恢复压力恢复历史也将呈现和压降试

48、井的历史相同的四个阶段。历史也将呈现和压降试井的历史相同的四个阶段。（3）以上讨论的是）以上讨论的是不稳定流动阶段的压力动态。不稳定流动阶段的压力动态。1Horner法法2MDH法法)8686. 09077. 0(lg10121. 2)(23sruCktkhquBptpwtiwf同样，在实测压力数据的半对数曲同样，在实测压力数据的半对数曲线中，求取直线斜率，就可以求出线中，求取直线斜率，就可以求出地层流动系数、地层系数、地层渗地层流动系数、地层系数、地层渗透率和表皮系数。透率和表皮系数。t/hpws/MPat/hpws/MPa0.000.500.661.001.502.002.5031.683

49、2.8733.0833.2833.4033.4533.473.004.006.008.0010.0012.0033.4933.5133.5433.5633.5733.59表表2-2压力数据表压力数据表 t/ht/(t+t/)pws/MPat/ht/(t+t/)pws/MPa0.000.500.661.001.502.002.500.00510 0.00672 0.01015 0.01515 0.02010 0.02500 31.6832.8733.0833.2833.4033.4533.473.004.006.008.0010.0012.000.02985 0.03941 0.05797 0.

50、07583 0.09302 0.10959 33.4933.5133.5433.5633.5733.59wsp拟合出的半对数直线段的方程为：拟合出的半对数直线段的方程为：0.1778lg33.75833.7580.1778lgpwsptttpttt110.1778lg33.7580.1778lg33.75833.401 97.5hptpMPatt三变流量试井三变流量试井u 将连续变化产量的过程划分成多个时间段，在每个小段内的产量即可认为将连续变化产量的过程划分成多个时间段，在每个小段内的产量即可认为是常量。分段越多，越接近于实际，分析精度也越高。是常量。分段越多，越接近于实际，分析精度也越高。

51、u 在实际生产中，常常难以保证产量在实际生产中，常常难以保证产量为常量，特别是对于新开采的高产为常量，特别是对于新开采的高产井，保持定产量生产是不可能的，井，保持定产量生产是不可能的，也是不实际的。因此，对于这类油也是不实际的。因此，对于这类油井就需要井就需要采用改换油嘴大小实现多采用改换油嘴大小实现多级产量（或叫变产量）的测试及分级产量（或叫变产量）的测试及分析方法。析方法。三变流量试井三变流量试井油井变产量情况下的井底压力变化规律可由叠加原理得到：油井变产量情况下的井底压力变化规律可由叠加原理得到：31121111( )2.121 10lg()lg0.90770.8686lg()Niwfi

52、iiiNNt wNiiiiNpptqqBkttsqkhquC rqqmttmsq2lg0.90770.8686t wkssuC r32.121 10 quBmkh三变流量试井三变流量试井n 在实际的变流量测试中，应用最多的是采用二级流量测试，在实际的变流量测试中，应用最多的是采用二级流量测试，这主要是由于这主要是由于二级流量测试可以减少井筒存储效应的影响，二级流量测试可以减少井筒存储效应的影响，而且分析过程简单而且分析过程简单。n 当油井从一个稳定产量变到另一个稳定产量之后，测量瞬当油井从一个稳定产量变到另一个稳定产量之后，测量瞬时的井底压力变化就完成了二级流量测试，对其所测压力时的井底压力变

53、化就完成了二级流量测试，对其所测压力数据进行分析同样可确定数据进行分析同样可确定kh，s和和Pi等地层参数。等地层参数。图图2-9 二级流量测试的产量和井底压力动态二级流量测试的产量和井底压力动态例题：宝浪油田宝北区块（高压注水开发，区块平均地层压力大于饱和例题：宝浪油田宝北区块（高压注水开发，区块平均地层压力大于饱和压力）压力）B103井井1997年底用年底用4mm油嘴投产，到测试前止，已累计生油嘴投产，到测试前止，已累计生产原油产原油17266t，基本不含水（表，基本不含水（表2-4）。该井于）。该井于2000年年7月月12日至日至13日进行了二流量测试及变流量试井分析（见图日进行了二流量

54、测试及变流量试井分析（见图2-11）。）。h h26.0So0.5567Ct2.47410-3t123980Dm2242.40.292q117.28t24770rw0.080.1236q210.35pwf14.57k0.009Rs120Bo1.5878Bw1.0表表2-4 B103井基本数据井基本数据从图中求得从图中求得直线段斜率为直线段斜率为-2.8，截距为截距为26.8，油层流动渗透率，油层流动渗透率0.23310-3m2 ，外推平均地，外推平均地层压力层压力26.51 MPa四有界地层试井分析方法四有界地层试井分析方法n 实际应用中，不存在真正的无限大地层，所实际应用中，不存在真正的无限

55、大地层，所有地层都有边界。将地层处理成无限大是由有地层都有边界。将地层处理成无限大是由于压力波还未扩散到地层边界，边界的特征于压力波还未扩散到地层边界，边界的特征还没有反映出来。还没有反映出来。当测试时间较长时，无论当测试时间较长时，无论是压降试井还是压力恢复试井，在后期都将是压降试井还是压力恢复试井，在后期都将出现偏离不稳态渗流的特征，表现出过渡段出现偏离不稳态渗流的特征，表现出过渡段和拟稳态压力的特征，和拟稳态压力的特征，如图如图2-12 所示。所示。n 大面积油藏多井生产中的测试井，压力曲线大面积油藏多井生产中的测试井，压力曲线的后期也会出现拟稳态特征。的后期也会出现拟稳态特征。图图2-

56、12典型的压力恢复曲典型的压力恢复曲线线四有界地层试井分析方法四有界地层试井分析方法n 在拟稳态阶段，由于压力波扩散到边界后，在油藏边界没在拟稳态阶段，由于压力波扩散到边界后，在油藏边界没有流体通过，有流体通过，油井的生产将完全依靠地层岩石和流体的弹油井的生产将完全依靠地层岩石和流体的弹性能，油藏中各点的压力将以相同的速度下降，整个油藏性能，油藏中各点的压力将以相同的速度下降，整个油藏的压力降落与时间呈线性关系的压力降落与时间呈线性关系。n 有界地层试井分析（或探边测试分析）的目的是有界地层试井分析（或探边测试分析）的目的是确定边界确定边界性质性质，求出地层的平均压力、供油面积、断层距离或边界

57、求出地层的平均压力、供油面积、断层距离或边界距离等距离等，这些性质参数在油田开发动态分析和储量估算中，这些性质参数在油田开发动态分析和储量估算中都具有十分重要的意义。都具有十分重要的意义。1、任意油藏边界条件下拟稳态阶段的压力任意油藏边界条件下拟稳态阶段的压力 由渗流力学知，圆形油藏中心一口井在拟稳态流动阶段油藏平均压由渗流力学知，圆形油藏中心一口井在拟稳态流动阶段油藏平均压力与井底压力的关系如下：力与井底压力的关系如下：(1)teffwcCCS)8686. 04(lg10121. 2)(23srCAkhquBtppwAwfteihCrqtBpp224如果油藏不是圆形的，井不位于油藏的几何中心

58、，如果油藏不是圆形的，井不位于油藏的几何中心，CA就取不就取不同的值，表同的值，表2-5给出了各种地层形状因子的值。给出了各种地层形状因子的值。n 公式（公式（1-25）的应用是有条件的，它）的应用是有条件的，它只能在稳定或拟稳态流动状态下只能在稳定或拟稳态流动状态下使用，不稳定流动状态下不能使用该式使用，不稳定流动状态下不能使用该式。判断流动是否进入稳定或拟判断流动是否进入稳定或拟稳定状态，取决于井底压降是否传播到整个地层边界。稳定状态，取决于井底压降是否传播到整个地层边界。n 拟稳定流动状态的起始时刻由下面的方法确定：拟稳定流动状态的起始时刻由下面的方法确定：在该油藏流体刚进入在该油藏流体

59、刚进入拟稳定状态时，不稳定流动阶段的压力与拟稳定流动阶段的压力相等。拟稳定状态时，不稳定流动阶段的压力与拟稳定流动阶段的压力相等。)8686. 0303. 24 .144(lg10121. 2)(23sAtrCAkhquBtppwAwfi各种单井泻流面积的形状因子各种单井泻流面积的形状因子 左表给出了各种地层形状（拟）稳定流动开始的时间DAt； 通过公式exp(4)A DADAC tt可以确定油井进入（拟）稳定流动的生产时间 ts，若要对油井进行（拟）稳定试井，须在油井生产了 ts时间之后方可进行。 2.确定平均地层压力确定平均地层压力（1）确定平均地层压力的）确定平均地层压力的MBH法法n

60、全油藏的平均压力是全油藏的各点压力按孔隙体积的加权平均值全油藏的平均压力是全油藏的各点压力按孔隙体积的加权平均值：n 一般说来在开发过程中压力是不断变化的。一般说来在开发过程中压力是不断变化的。每口井的静止压力就代表每口井的静止压力就代表这口井所在的供油区内的平均地层压力。这口井所在的供油区内的平均地层压力。 （1）根据每口井的静压所做的等压图可以求出面积加权平均地层压力；）根据每口井的静压所做的等压图可以求出面积加权平均地层压力； （2）如果油藏是封闭的，又没有注水，也可以用产量加权的办法求油藏平均）如果油藏是封闭的，又没有注水，也可以用产量加权的办法求油藏平均地层压力，因为地层压力，因为在