2第二章－产能试井分析与评价

第二章气井产能试井

与产能评价产能试井与产能评价目的及意义预测产能、分析动态、了解地层及井特性的最常用和最重要的方法。作用1、确定产能大小，为合理配产提供依据；2、确定流入动态曲线，了解井的流入动态特征；3、确定储层流动参数；4、分析影响井产能的因素；5、为油气田的科学开发提供理论依据。气井产能试井与产能评价

产能试井是改变若干次油井、气井或水井的工作制度，测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相对应的井底压力，从而确定测试井（或测试层）的产能方程（DeliverabilityEquation）和

无阻流量（OpenFlowPotential或AbsoluteOpenFlowPotential）。一般测试程序1、测地层压力

试井前，必须先测得稳定的地层压力。2、工作制度程序

一般由小到大依次改变井的工作制度，并测量其相应的稳定产量、流压和其它有关数据。3、关井测压

最后一个工作制度测试结束后，关井测地层压力或压力恢复。气井产能试井与产能评价产能试井的分类气井：回压试井(系统试井)等时试井修正等时试井一点法试井压力方法、压力平方方法、拟压力方法油井：稳定试井一、油气井指示曲线的基本类型qoPⅡⅢⅠⅣⅠ——直线型Ⅱ——曲线型Ⅲ——混合型Ⅳ——异常型直线型1、特征

过原点的直线。2、成因

单相达西渗流，一般在较小压差条件下形成。qoPⅡⅢⅠⅣ

直线型指示曲线并不永远存在，当工作制度不断增大时，单相达西渗流将逐渐转变为单相非达西渗流或油气两相渗流。此时，直线便发生弯曲，形成混合型指示曲线。曲线型1、特征

过原点的曲线，且凹向压差轴。2、成因

单相非达西流或油气两相渗流，一般在较大生产压差或流压小于饱和压力时形成qoPⅡⅢⅠⅣ混合型1、特征

开始为过原点的直线，然后变成凹向压差轴的曲线。2、成因

直线部分为单相达西渗流；qoPⅡⅢⅠⅣ曲线部分的可能原因：随着生产压差的增大，油藏中出现了单相非达西流，增加了额外的惯性阻力；随着生产压差增大，流压低于饱和压力，井壁附近地层出现了油气两相渗流，油相渗透率降低，粘滞阻力增大。异常型1、特征

过原点凹向产量轴的曲线。2、可能原因（1）相应工作制度下的生产未达稳定，测得的数据不反映测试所要求的条件；qoPⅡⅢⅠⅣ（2）新井井壁污染，随着生产压差增大，污染将逐渐排除；（3）多层合采情况下，随着生产压差增大，新层投入工作。由上所述，异常曲线并非一定是错误的，应根据具体情况分析。若为原因（1），则必须重新进行测试。异常可能原因油气井产能试井与产能评价产能方程单相油油气井产能试井与产能评价PR<Pb（一）沃其尔（Vogel）方程（二）指数式产能方程油气两相油气井产能试井与产能评价PwfPb（PR>Pb）时的稳定试井分析方法油气井产能试井与产能评价指数式二项式气井线性产能方程的确定根据测试工作制度的产量和压力数据,作图于

PP~q的坐标系上得直线，量出直线的斜率,其倒数即为J。PPqmJ=1/m指数式产能方程的确定在双对数坐标系中，以q为纵轴、(PR—Pwf)为横轴作图得一直线，称指数式特征曲线，读得该直线在纵轴上的截距为C，斜率为n。lg(PR－Pwf)lgqo

n=tg

lgC指数式特征曲线二项式产能方程的确定

以

PP／q为纵轴，q为横轴，在直角坐标系上作图得一直线，称为二项式特征曲线；量得该直线在纵轴上的截距为a，斜率为b，于是可确定二项式产能方程。PP/qqa

b=tg

二项式特征曲线井壁污染和流动状态的定性判断由二项式方程的特征曲线的形态可定性的判断井壁存在污染的程度、井壁附近的紊流强弱和地层渗透性好坏。PP／qq低渗或S大值高渗或S小值高紊流高紊流中等紊流无紊流二项式方程特征曲线判别图二、回压试井（一）测试方法

回压试井和油井的稳定试井基本相同，即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稳定，井底流压也要求稳定。记录每个产量qi及相应的井底稳定流压Pwfi，并测得气藏静止地层压力PR。回压试井示意图（二）气井指数式产能方程油井指数式产能方程：两相流油井产能方程：计算无阻流量确定某一流压对应的产量式中：q－地面标准条件产气量，104m3/d；pR－气藏地层压力，MPa；

pwf－井底流动压力，MPa；c－系数，是气藏和气体性质的函数；气井指数式产能方程(续)

n－产能方程的指数（称渗流指数），是表征流动特性的常数。当只存在层流时，n=1;当只存在紊流时，n=0.5；当流动从层流向紊流过渡时，0.5<n<1１、指数式产能方程的确定方法（１）整理数据q，104m3/dpwf，MPa pR2-pwf2，MPa（２）绘制产能曲线

在双对数坐标纸上画出(pR2-pwf2)与q的关系曲线，即气井的产能曲线或指示曲线。气井的指数式产能曲线（３）求指数n量出斜率m,得到n=1/m（４）求系数c在直线上任取一点，读出该点的(pR2-pwf2)和q的数值，代入(1-29)，求出c的值：（５）写出产能方程指数式产能方程的确定方法(续)（三）二项式产能方程拟压力在一定条件下可简化为压力平方的形式：式中：A1和A、B1和B分别是描述达西流动（或层流）及非达西流动（或紊流）的系数。１、二项式产能方程的确定在产能方程两端同除以q，得：

在直角坐标图上，画出 与q的关系曲线，将得到一条斜率为B1或B，截距为A1或A的直线，称为二项式产能曲线。q（(PR)－(Pwf)）/qA1B1q（PR2-Pwf2)/qAB拟压力法压力平方法二项式产能曲线２、二项式方程的用途（１）计算无阻流量二项式方程的用途（续）

（２）预测产量

当气藏压力PR下降到PR1、井底流压为Pwf时，气井的产量约为：（3）估算气层渗透率由压力平方形式的二项式产能方程中的系数A得到计算渗透率的公式：式中：Tf为地层温度(K)；下标为平均压力

re不易确定，一般可取ln(re/rw)=6.0~8.0二项式方程的用途（续）（四）IPR曲线及其应用

流压与产量的关系曲线一般称为井底流入动态曲线，简称IPR曲线１、IPR曲线的绘制（１）根据产能方程，计算出不同气层压力PR下以若干不同流压生产时的产量。（２）在直角坐标图上画出Pwf－q关系曲线。０2040608010203040q，104m3/dPwf，MPa气井的IPR曲线２、IPR曲线的用途由IPR曲线可直接查出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IPR曲线结合其它资料，可以确定气井的最佳工作制度。（五）凝析油的折算处理

如果测试井是凝析气井，测试过程中产出相当数量的凝析油，则需要将凝析油折算成等价的气量，加到产气量中去。折算公式是：式中：GE－１m3凝析油的等价气量，m3；

o－凝析油的相对密度;

Mo－凝析油的分子量。三、气井等时试井

如果气层的渗透性较差，回压试井需要很长的时间，并要浪费相当多天然气。此时可使用等时试井。（一）测试方法用若干个（至少３个，一般为４个）不同的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（或非常接近）气层静压；最后再以某一定产量生产一段较长的时间，直至井底流压达到稳定。这样就大大缩短了测试时间。等时试井示意图等时试井示意图1、绘制lg(pR2-pwfj2)与lgqj（j=1，2，3，4；Pwfj是第j次生产期末的井底流压）的关系曲线，称为不稳定产能曲线，图中AB所示。不稳定产能曲线BA101001000110100pR2-pwf2qC确定指数式产能方程及解释步骤1

２、过点C（q5，pR2-pwf52）作不稳定产能曲线AB的平行线CD，这就是稳定产能曲线。不稳定产能曲线BA101001000110100pR2-pwf2qC1D稳定产能曲线确定指数式产能方程及解释步骤

３、用与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。确定指数式产能方程及解释步骤确定二项式产能方程及解释步骤

１、在直角坐标系中，作点（qj，(pR2-pwfj2)/qj）的回归直线，即二项式不稳定产能曲线，其斜率就是二项式产能方程的系数B。(pR2-pwf2)／qqCB=tg

２、由稳定点（q5，pwf5）计算二项式产能方程的另一个系数A:３、写出产能方程：确定二项式产能方程及解释步骤４、画稳定产能曲线

过点C（q５，(pR2-pwf５2)/q５）作不稳定产能曲线的平行线，便得到稳定产能曲线，图中AC所示，其纵截距就是产能方程的系数A。等时试井二项式产能曲线确定二项式产能方程及解释步骤(pR2-pwf2)／qqCB=tg

A四、改进的等时试井（一）测试方法

改进的等时试井是对等时试井作进一步的简化而得到的。

在等时试井中，各次生产之间的关井时间要求足够长，使压力恢复到气藏静压，因此各次关井时间一般来说是不相等的。改进的等时试井中，各次关井时间相同（一般与生产时间相等，也可以与生产时间不相等，不要求压力恢复到静压），最后也以某一稳定产量生产较长时间，直至井底流压达到稳定。改进的等时试井改进的等时试井示意图改进的等时试井示意图确定产能方程及其解释方法绘制产能曲线时：以(Pwsj)-(Pwfj)代替等时试井分析时的(PR)-(Pwfj)以Pwsj2-Pwfj2

代替等时试井时的PR2-Pwfj2

其中：Pwsj是第j次关井期末的关井井底压力，j＝１，２，３，４

除此之外，产能方程的确定及试井解释均和等时试井完全相同。五、一点法试井（一）测试方法一口已经获得产能方程的井，经过一段时间的开采之后，其产能可能有所变化。为了进行检验，可进行“一点法试井”。一点法试井只要求测取一个稳定产量q，和在该产量生产时的稳定井底流压Pwf，以及当时气层的静压pR。一点法试井（二）产能曲线的绘制

在原来指数式产能曲线图上，画出一点法试井测得的数据点A(q，pR2-pwf2），再过这一点画原产能曲线的平行线，这就是该井当时的产能曲线。由此可以估算当时的无阻流量，也可以预测一定生产条件下的产量，方法与前面所述完全相同。101001000PR2－Pwf2，MPa2A原产能曲线一点法试井产能曲线一点法试井产能曲线

q，104m3/d11001000（三）一点法试井无阻流量经验公式

如果在一个气田进行过一批井（层）的产能试井，取得了相当多的资料，则可以得出这个气田的产能和压力变化的统计规律，即无阻流量的经验公式。此后，在本气田或邻近地区的新井（层）进行测试时，如果没有取得回压试井或等时试井资料，但测得了一个稳定产量及相应的稳定井底流压和地层压力，则可以采用经验公式估算该井（层）的无阻流量。一点法无阻流量经验公式

式中：qg－一点法试井实测产量，104m3/d;pwf－一点法实测井底流压，MPa;

pD－无因次压力，其定义为：一点法试井无阻流量曲线为了引用方便，可把一点法无阻流量经验公式，在直角坐标图上画成q/qAOF与pwf/pＲ的关系曲线。00.20.40.60.81.000.20.40.60.81.0q/qAOFpwf/PR常见产能曲线类型

P2/qqlg

P2lgq1、正常产能曲线高、中渗透性气井正常试井时都属于这种类型常见产能曲线类型（续）2、气层压力测量偏低，井底有积液或井底压力测量偏高

P2/qqlg

P2lgqA常见产能曲线类型（续）3、气层压力测量偏高或井底压力测量偏低

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）4、井底积液随测试产量增大，逐渐被带出

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）5、测试产量由大到小进行，小产量时井底积液带不出地面

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）6、

测试中随产量的增加地层水侵入井底，引起水锥，压差增大时气量增加甚微井底堵塞，井壁跨塌测点未稳定

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）7、水锥淹没产气有效层段，气相渗透率严重降低，压差增大时气量减少,水量增加,产能曲线倒转

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）8、随测试产量增大计量孔板前积液增多，气量逐渐比实际的变小

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）9、

随测试压差增大,井底解堵,渗透性能改善

两层气干扰，回压小时低压的一层气产出

P2/qqlg

P2lgq常见产能曲线类型（续）10、A-A线，原来的产能曲线

B-B线，产能曲线左移，气井衰老，或地层水侵堵塞

C-C线，产能曲线右移，井底地层净化或酸化后增产

P2/qqlg

P2lgqACBBACACBBAC常见产能曲线类型（续）11、低渗透气井，测点不稳定，测点混乱

P2/qqlg

P2lgq用生产资料确定气井产能方程二项式分析方法将生产数据的井底压力和产量代入上式：…………….用生产资料确定气井产能方程用生产资料确定气井产能方程最优化方法最优化问题单纯形法或坐标轮换法求解用压力恢复资料确定气井产能方程理论基础近井区高速非达西稳定渗流，远井区满足达西定律。远井区：近井区：组合结果：用压力恢复资料确定气井产能方程压力恢复公式：关井瞬时：组合上两式：用压力恢复资料确定气井产能方程二项式产能方程：而：用压力恢复资料确定气井产能方程异常高压气井产能试井资料分析Forchheimer提出用三次项方程描述异常高压气井的产能：由于上述方程不能化为某种线性关系，于是可用最优化方法来处理资料：异常高压气井产能试井资料分析上述最优化模型可用变容差法求解。可获得地层压力PR、A、B、C，确定出产能方程，然后计算无阻流量。异常高压气井产能试井资料分析二项式产能曲线(pR2-pwf2)／qq三项式处理曲线pRq低渗透气藏气井产能试井分析vp/Lacb低渗透气藏气井渗流启动压力梯度示意图低渗透气藏气井产能试井分析产能方程的建立低渗透气藏气井产能试井分析产能方程的建立资料处理：最优化方法异常系统试井资料的处理1、地层静压未达到稳定真实地层静压pR与实测地层静压p’R之差为

p异常系统试井资料的处理Cd的确定

P2qCd异常系统试井资料的处理Cd确定后，即可按直线的斜率就为B，截距就为A。q异常系统试井资料的处理2、开井测试过程井底有积液，关井后重力作用液柱又进入地层对于井底测试，则不存在问题。若对于井口测试，则计算井底压力比实际的井底压力要低。异常系统试井资料的处理Ci的确定

P2qCi异常系统试井资料的处理Cd确定后，即可按直线的斜率就为B，截距就为A。q异常系统试井资料的处理3、井底附近存在泥浆堵塞物，关井后液柱也不能进入地层对于井口测试，计算的地层压力和井底压力均比实际的地层压力和井底压力要低

p。用经验统计法预测气井的无阻流量气井的产能(无阻流量)与气井的地层系数kh、污染系数、储层压力等参数相关。

一元回归建立已测试气井无阻流量与地层系数kh的关系：线性回归、二次多项式回归。应用上述关系可预测其它未测试气井无阻流量。用经验统计法预测气井的无阻流量

多元回归建立已测试气井无阻流量与地层系数kh、地层压力pR、表皮系数S等的关系。

一元和多元回归统计方法建立已测试气井无阻流量与地层系数kh、地层压力pR、表皮系数S等的关系预测未测试气井的无阻流量在长庆气田取得了很好的效果。应用渗流理论确定气井产能

紊流速度系数产能影响因素分析1、井壁污染对产能的影响从渗流力学理论出发，可建立考虑井壁污染的二项式产能方程，通过计算表明：当表皮系数增加时，气井的绝对无阻流量急剧降低，说明表皮对井的产能的影响是很大的。SqAOF40800-10-5051015产能影响因素分析2、外围渗透性变化对产能的影响设A1、B1为压力波未波及到外圈时产能方程的系数，A2、B2是波及到外圈时产能方程的系数。产能影响因素分析2、外围渗透性变化对产能的影响通过计算表明：外围渗透性变化的对气井无阻流量的影响还是很大的，影响的程度取决于变化的程度和范围；在变化程度一定时，随着外围的增大而影响程度减小；当外围距离一定时，随变化程度的增大二影响程度增大。产能影响因素分析