第3章油藏动态监测原理与方法

第三章油藏动态监测原理与方法中国石油大学(华东)石油工程学院油藏工程系张艳玉本章主要内容油气田开发过程中常用动态监测方法，主要有：试井分析方法示踪剂分析方法生产测井分析方法油藏分析评价方法岩心分析方法地球物理方法测井方法试井分析方法示踪剂分析方法生产测试方法资料静态资料动态资料岩石、流体物性资料地质资料(孔渗饱厚度)油气水生产资料压力资料吸水剖面资料油藏动态监测方法应用动态资料(生产资料、压力测试资料、示踪剂浓度产出曲线)分析、评价油藏的动态和地层参数。•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析一、试井的概念试井是对油、气、水井进行测试和分析的总称。测试内容包括：产量、压力、温度、取样等。试井是一种以渗流力学为基础，以各种测试仪器为手段，通过对油气井生产动态的测试来研究油气水层和测试井的各种物性参数、生产能力以及油气水层之间的连通关系的方法。本章只介绍试井分析方法，而不介绍测试工艺和仪器。测试：将压力计下到油层或气层或注水层部位，开井或关井记录井底压力随时间的变化——得到一组数据。分析(试井解释—WellTestingInterpretation或不稳定压力分析—TransientPressureAnalysis)：应用渗流力学理论，分析测试数据，反求油层和井的动态参数。是渗流理论在油气田开发中的直接应用，反之，也是检验油气渗流理论正确与否或符合油田实际的重要方法。•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析油藏分析评价方法岩心分析方法地球物理方法测井方法试井分析方法示踪剂分析方法生产测试方法井点取心处的绝对渗透率，反映渗透率沿深度的变化，静态依赖岩心分析和其它资料，精度不高，静态流体静止条件下近井地层的渗透率，静态流动条件下井周围平均渗透率，用于评价产能，动态参数流动条件下井周围各层平均渗透率，大孔道，动态参数流动条件下地层的吸水剖面、生产剖面二、试井分析方法的重要性试井分析方法能够得到的动态渗透率(相渗透率)、用于评价产能，特别是油气田勘探开发早期进行油气井产能的评价。•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析三、试井的分类（一）按测试目的分为：产能试井不稳定试井1.产能试井改变若干次油井、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相应的井底压力，从而确定测试井或测试层的产能方程或无阻流量a.稳定试井；b.等时试井；c.修正等时试井•2.不稳定试井改变测试井的产量，并测量由此而引起的井底压力随时间的变化，从而确定测试井和测试层的特性参数。a.压降试井：一口井开井生产，测量井底压力随时间的变化，确定测试井和测试层的特性参数。要求测试井期间产量恒定b.压力恢复试井：油井以恒定产量生产一段时间后关井，关井的同时测量井底压力随时间的变化，确定测试井和测试层的特性参数。c.变产量试井d.干扰试井e.脉冲试井f.DST试井：中途测试或钻杆测试主要确定井与井之间的连通性（二）按流体性质分类（1）油井试井（2）气井试井（3）水井试井（4）多相试井牛顿流体试井非牛顿流体试井（三）按地层类型分类（1）双孔介质油藏试井（2）双渗介质油藏试井（3）复合油藏油藏试井均质油藏试井非均质油藏试井（1）垂直井（2）水平井（3）压裂井（4）径向井、分支井（1）常规试井分析方法（半对数）（2）现代试井分析方法（双对数）（四）按井类别分类（六）按试井资料处理方式分类（五）按流动形态分类（1）线性流（2）非线性流•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析四、试井在油田开发中的作用根据勘探开发不同阶段，结合注采井需要解决勘探开发部署和油田调整挖潜等工作中的问题，而赋予不同的试井目的。如对探井的地层评价、油（气）藏开发的动态评价、增产措施的效果评价、边界特征和井间连通评价等。具体的讲，运用试井资料，结合其他资料可以解决以下问题：(1)推算地层压力;(2)确定地层参数;(3)估算完井效率.井底污染情况,判断酸化.压裂效果(4)探测边界及井间连通情况;(5)估算单井储量.•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析五、不稳定试井发展概况早期资料：主要反映井筒附近动态(污染，增产措施等)；中期资料：主要反映总的油藏动态，可求得地层系数(k,kh)等；晚期资料：以边界影响为主，获取油藏平均压力，判断油藏的形状。早期中期晚期lgtp压力资料根据测压时间分为早期、中期和晚期三个阶段：1920～1930年：首次用不稳定试井方法，研究晚期资料，用井底压力推算油藏平均压力。1950～1960年：以Horner为主的常规试井分析方法以中期资料为主，将实测井底压力和相应的时间绘成半对数曲线，找出直线段进行分析。1954年：MBH法，求断块油藏边界，边界形状或求平均压力。常规试井方法起步早，发展比较完善，原理简单又易于使用，但也存在不足之处：a.以中晚期资料为主，测试时间长，对于低渗油藏取得中晚期资料较难b.半对数直线起点难以确定；c.当续流影响大，井筒附近污染严重时，使用困难；d.根据中期资料只能获得反映总的油藏状况的参数，而不能取得井筒附近的详细信息。60年代末70年代初，国外开始研究现代试井分析方法。1969年，Ramry建立了考虑井筒存储及表皮效应的数学模型，并用Laplace变换求得解析解，绘制出无因次双对数理论图版。在此基础上进一步发展了Earlougher-Kersch理论图版，Gringarten图版等。1982年，Bourdet在Gringarten图版的基础上研制出了Bourdet压力导数图版，为诊断油藏类型提供了依据。•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析六、现代试井技术1.现代试井技术包括的主要内容：(1)用高精度测试仪表测取正确的试井资料;(2)用现代试井解释方法解释试井资料，得到更可靠的解释结果;(3)测试过程控制，资料解释和试井报告编制的计算机化。2.现代试井分析方法有下列特点：①、运用了系统分析的概念和数值模拟方法，使试井解释从理论上大大前进了一步；②、由于考虑了井筒储存和井壁污染对压力动态的影响，确立了早期资料的解释方法，从早期数据中获得了很多有用的信息；③、包含并进一步完善了常规试井分析方法，给出了半对数直线段开始的大致时间，提高了半对数曲线分析的可靠性；④、通过实测压力数据曲线与理论图版中的无因次压力与无因次时间曲线的拟合，可以对油藏和油井参数进行局部或全局的定量分析，并能获取常规试井分析方法中无法获取的一些参数值；⑤、利用导数曲线可识别不同的油藏类型，对有目的分析提供了依据，同时也提高了分析精度；⑥、整个解释是一个“边解释边检验”的过程，几乎对每一个流动阶段的识别及每个参数的计算，都可从两种不同的途径来获取，然后进行结果比较；⑦、最后对解释结果进行模拟检验和历史拟合，进一步提高了解释结果的可靠性、正确性。要得到成功的试井解释，必须做到以下两点:(1)解释结果正确可靠;(2)从测试资料中得到尽可能多的信息。要得到成功的试井解释，测试前必须依据试井目的做出切实可行的试井设计，测试时按照设计要求测得齐全、准确、可靠的产量和压力数据，要有准确可靠的基础数据,采用先进的解释方法和解释软件，此外还需要试井解释者的丰富经验。•一、试井的概念•二、试井分析方法的重要性•三、试井的分类•四、试井在油田开发中的作用•五、不稳定试井发展概况•六、现代试井技术•七、试井分析理论基础第一节试井及试井分析基本假设:考虑单层、均质无限大油藏中有一口生产井的情况。（1）油藏水平、均质、等厚、各向同性、横向无限大；（2）油井开井前地层中各点的压力均匀分布，开井后油井以定产量生产。（3）地层流体和地层岩石微可压缩，压缩系数为常数；（4）地层流体流动符合达西渗流定律；（5）考虑稳态表皮效应，即看成是井壁无限小薄层上的压降；（6）忽略重力和毛管力的影响，并设地层中的压力梯度比较小。七、试井分析理论基础请思考上述简化条件是否合理？是否符合实际情况？什么条件下符合实际情况？kh172.8Bqrprlimpppptp3.61rpr1rp0riri0t22数学模型：P=p(r,t)－距井r处在t时刻的压力，MPa；Pi－原始地层压力，MPa；t－从开井起算的时间，h；K－地层的渗透率，um2；h－油层厚度，m；μ－流体粘度，mP.s；φ－地层孔隙度，小数；Ct－综合压缩系数，Ct=Cr+CL，MPa-1；rw－井半径，m；q－地面产量，m3/d；B－体积系数，m3/(标m3)；tCk地层导压系数um2.MPa/(mPa.s)kh2Bq)rprlim(pppptp1rpr1rp0riri0t22达西单位制作业：将达西单位制的数学模型进行单位换算写成标准单位(法定)制的数学模型。数学模型的通解为：trEikhBqptrpi4.146.345),(2Ei是幂积分函数：xduuuxEi)exp(当x0.01时，近似式为：)781.1ln(5772.0lnxxxEi井底压力为：trEikhBqptrptpwiwwf4.146.345),()(2当井底存在污染时，井底压力为：strEikhBqptpwiwf24.146.345)(2式中：s-污染系数；或称为表皮系数当时，有：01.04.142trwsrtkhBqpstrkhBqpstrkhBqptpwiwiwiwf0.86860.9077Cklg102.1212/lg(10)0.12368lg6.34524.141.781ln6.345)(2t3-22•一、压力降落试井分析方法•二、压力恢复试井分析方法•三、变产量试井分析方法第二节均质油藏试井分析方法一、压力降落试井分析方法压降试井是指油井以定产量生产时，井下压力计连续记录井底压力随时间的变化历史，利用这些实测数据，反求地层和井参数。不影响生产，要求测试期间产量恒定。两种条件下进行：•新井开始投产，保持恒定产量；•油井关井时间长，后开井生产；流动阶段(FlowPeriod)：(1)早期段(EarlyFlowPeriod)，主要反映井筒流体储存对井底压力的影响，续流阶段(AfterFlow)，主要地面开关井造成的；(2)不稳定流动阶段(TransientFlowPeriodorInfinite-actingRadialFlow)，地下流体径向流入油井，径向流动阶段，主要反映测试井周围地层的平均性质；流动阶段的概念：流体在地下流动的宏观形式，这里指的流动阶段是指能够持续一定的时间，取得一定的数据能够进行有意义的数据分析。A.如果为无限大油藏(InfiniteReservoir)，径向流动阶段一直延续下去。B.若有封闭边界(ClosedOuterBoundary)：•过渡段，径向流动阶段到边