油井二流量试井技术试验应用

1油井二流量试井技术试验应用情况总结中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司超一项目部2011年12月2目录一、概述二、二流量试井技术三、现场试验研究的理论依据四、完成的工作量和做法五、现场试验情况六、典型井例分析七、结论与认识3一、概述1、前言超一项目部作业区是一超低渗透砂岩油田，储层物性差、渗透率低，孔隙度多在10%左右、渗透率多为几个毫达西，甚至还有不少油藏低于1个毫达西的。由试采资料分析，大部分井需压裂投产，采用机抽方式，单井产能低，具有低渗、低产、低压，储层物性较差，层内和层间非均质性强，压力恢复速度慢等特点。此类油田在动态监测工作中（1）常规压力测试用时很长，大大增加了测试工作量，而且明显影响产量；由于机杆泵的限制无法直接下测试仪器测试。（2）油井起泵测压导致早期恢复资料缺失，很难取得完整的测试资料，无法诊断径向流数据点，使得测试数据很难处理解释，或者造成地层参数解释不准确；（3）对于下管柱联作测试仪器，井下关井精细测压的方式，不仅存在关井测试时间长，而且增加了管杆泵起下作业过程，加大了工作量，抬高了成本，有时井下开关失效起不到井下关井减少续流的作用。超低渗储层是超一项目部未来储量接替的主要储层，从发展趋势来看，需要有一套适应超低渗储层长期开发的配套动态监测技术。2、需要解决的关键技术超低渗透油藏二流量测试工艺技术现场试验研究关键（1）以不关井不停产、缩短测试时间为出发点，不仅解决开发测试影响油井正常生产这个矛盾，而且要准确地获得超低渗透油田的地层压力、地层参数，认识油藏储层类型、渗流特征和储层污染程度，验证构造及工艺措施效果，为编制低渗透油藏开发方案，合理配产以及进行选井选层等方面提供可靠依据。（2）针对超低渗透油藏的特点，形成超低渗透油田油藏的开发测试配套技术，以利于提高油田的开发效果，使难动用储量得以科学经济开发。实现油田的持续稳产和发展。二、二流量试井工艺技术方法油井二流量测试技术以低渗透油藏低速非达西渗流机理等理论为基础，以交流变频调速器和液面自动监测仪为技术手段，通过不停抽连续测量抽油井改变工作制度4前、后油井环空液面恢复（或下降）随时间变化的不稳定变化资料。选用垂直管流模型折算相应时刻的井底压力，进行二流量叠加现代试井分析方法，确定目前地层压力和地层参数。三、试验研究的理论依据从事不稳定试井理论研究的众多学者已提供了多孔介质不稳定渗流方程以及在各种条件下的解。在此基础上形成了关井测压力恢复不稳定试井方法。由迭加原理可知，关井只不过是改变油井工作制度的一种方式，如果不关井只改变油井工作制度，连续测取井底压力随时间变化规律，将资料整理，同样能得到和关井压力恢复等效的分析资料。3.1常规试井分析油井二流量试井根据弹性不稳定渗流理论，利用实测环空液面(或井底压力)变化资料，经过适当的数学处理，以获得该井排驱面积范围内的油层参数与有关的地质特征信息，为油井优化最佳工作制度和开发好油田提供依据。当油井生产或改变一次流量连续观测井底压力，就会发现油层压力将发生有规律的变化，并且像水波似地向各方向传扩，在波及范围内，压力对各点油层的微观与宏观结构作一次扫描，依据获取的扫描信息，就可以判断扫描范围内的宏观特征及有关参数。一般来说，油井二流量测试可获得下列信息，(1)确定该井油层污染情况或措施增产效果;(2)确定油层在流动条件下的渗透性和地层流动系数；（3）推算该井的平均地层压力；（4）确定油井排驱面积的形状大小；（5）确定油井附近的地质结构，如断层、油水边界等。3.1.1基本微分方程和压降公式由弹性不稳定渗流理论可知，在单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等厚、各向同性的均质弹性孔隙介质中渗流，其压力变化服从如下偏微分方程（扩散方程）：tprprrp6.31122（1）假设在无限大地层中有一口井，在该井开井生产前，整个地层具有相同的压力Pi，从某一时刻t=0开始，该井以恒定产量q生产，则满足如下定解条件：5p(t=0)=pip(r=∞)=piKhBqrprwrr8.172（2）方程(1)在定解条件(2)下的解可得井底压差用下式描述：strEKhBqtppwiwfi2)4.14(6.345)(2（3）将方程(2-3)进一步简化，换成常用对数关系，得:)87.0908.0(lg10121.2lg10121.2233)(srCKKhBqtKhBqppwttwfi（4）（4）式简化为][lg')(stqmpptwfi（5）其中srCKswt87.0908.0lg2（6）KhBm310121.23.1.2二流量不停井压力恢复测试分析从应用的角度出发，为了避免关井时间过长而使产量受到损失,油井不停井测试采用二流量测试的途径，或者由于技术原因不允许关井的油井也选用这种试井方式。对于部分井储效应严重，井筒中油气相分离（驼峰）影响明显的油井,可以减弱它们的影响。二流量井底压力与流量随时间变化的示意图见图2。油井以稳定流量q1生产了tp小时后，将流量变为q2生产,连续测量变流量前后井底压力变化。当第二个产量突然变小，相应的井底流压上升，在q2下生产时间为Δt。6图1、井底压力与流量随时间变化曲线假设条件：①、以定流量q1生产，生产时间为tp+Δt,在Δt＝0时刻变流量。②、以定流量q2生产，生产时间为Δt,由公式5，应用叠加原理，不难得出：sqmtqqttqmtpppwsi2211')lg()()lg(')(（7）)(')lg()()lg('21211qqsmtqqtttqmppp(8)对（8）式做线性分析，如下示意图3)lg()()lg(211tqqtttqpp图2、油井不停产二流量测试资料曲线可求出地层系数Kh，流动系数Kh，地层有效渗透率k,3.2二流量现代试井分析利用压力迭加原理，考虑一口井以流量q1生产t1时间，流量从q1变到q2其压力动态由二个产量解的线性组合描述，二流量无因次井底压力方程为：])([)()()1()(11DDDDDDDDDDDWDCttPCtPCtPRCtP(9)式中:R－二个流量比，R＝q2/q1；tD—无因次时间，trCkwt2D6.3t7CD—无因次井筒储存系数，2D2CwtrCC；C—为井筒储存系数；PD—常流量压降井底无因次压力，)(10842.13tPqBkhPDPWD—二流量无因次井底压力；t1—第一流量生产时间。利用均质油藏无因次表达式可绘制常流量均质油藏理论曲线见图4的曲线1,利用式(9)可绘制出二流量试井曲线见图4中的曲线2-4。二流量理论图版与第一流量生产时间和二个流量比的R有关。图3、二流量图版拟合分析示意图在进行油井二流量压力恢复分析时，以PwD，DDWDCtP/])([11RtttDDD为纵座标，DDCt为横座标的双对数二流量理论图版，再以实测数据作ΔP，tp/])([11Rttt与Δt的双对数图，与二流量理论图版进行拟合分析，拟合时采用计算机可视化图形拖动自动调整参数，容易得到唯一的拟合，选择匹配点M后，可计算出流动系数kh、地层系数kh、有效参透率k和地层压力PR。3.3抽油井井井底压力计算在油藏工程和采油工艺中，油层压力和井底流动压力都是十分重要的数据，取得这些数据的途径：一是井底压力计实测，二是通过井口压力计算。超一作业区油井单井自然产能低，大部分区块的油井压裂投产，采用机抽方式。由于机杆泵的限制，根本无法进行取下压力计操作。鉴于这种情况，选用液面自动监测仪测取环空套压和液8面资料的间接测试方式。在井口参数已知的条件下，井底压力可以通过垂直管流能量方程来求解。对一口抽油井，在产液量、油管直径、气液比等参数已知的条件下，用井口套管（或油管）测试的压力作为起点，计算不同井深的压力，在多相流的情况下，将垂直管内流态划分为泡流、段塞流、纯液流、选用相应方法计算。3.3.1环空恢复液面折算井底压力模型用液面自动监测仪连续测抽油井环空动液面和套压变化数据，把井筒分气柱段、混气油柱段和油气水多相流动段三段模型计算，井底流压可用（10）式表示。Pwf=Pg+Pog+Pogw（10）（10）式中：Pg—包括套压在内的气柱段压力，即动液面处的压力，MPa；Pog—从动液面到筛管垂直距离内混气油柱段所产生的压力，MPa；Pogw—从筛管到油层中部油气水混合段所产生的压力，MPa；Pwf—井底流压,MPa。四、具体做法和完成工作量为了确定适应超一作业区庄9、庄36井区长81-2油藏高效开发的技术政策及稳产对策，确保长期稳产，探索新的测试工艺，对目前的测试工艺的优缺点进行合理的评价分析，通过工艺试验研究以不关井不停产、缩短测试时间为出发点的动态监测技术，不仅能解决测试占产影响油井正常生产这个矛盾，而且还要准确地获得低渗透油田的地层压力、地层参数，以及有关油藏边界信息。在2010年试验的基础上，对测试工艺进行了技术改进。一是要求每个施工小队装备了交流变频调速器，实现了快速、无级调速改变抽油井工作制度，实现了由第一产量到第二产量的短时切换。二是加大了油监测力度，并有针对性地开展了测压联作对比试验工作。三是探索了由小冲次变为大冲次变流量不停产测试工艺。结合区块油井的产状细化了选井条件是①油井生产泵机械状况良好；②泵的沉没动300米以上，动液面在500-800米之间；③产液量在3吨以上；④油水井注采连通9性好。满足以上条件首选变流量压降测试，达到了一次测试不仅没有影响产量，而且产量有所增加、同时能取得准确测压资料的目的。通过在固74-56、庄161-59等11口井进行测试试验，预期达到不关井、不停产，缩短测试时间，节约生产成本，提高开井时率的目的，获取的地层参数和地层压力具有一定代表性，为优选抽油井合理工作制度提供依据，深化了油田目前地层压力和注采井组压力分布规律认识、通过有针对性的调整，取得了较好的开发效果。四是严把测试安全关。2011年初以来，加强了对测试施工队伍的管理，严格审查资质。油井测试之前，进行主要危险、有害因素及控制措施的交底，严格按照相关规定对测试人员开展安全教育、组织考试、签署安全协议等，并在测试过程中，配合选井，落实现场流程，由项目部上井全程跟踪监督，这样做有效地提升了测试工作的安全系数，确保了测试工作的顺利开展。五是严把资料解释关，收集解释所需的生产数据、动静态数据，解释对比历年的试井曲线和结果。通过研究表明二流量试井前产量和生产持续时间生产9天左右，井储效应结束的时间根据超一试采资料和地层测试计算得出：井储效应结束的大致时间45.5hr。测试前稳定生产时间不得短于早期影响阶段5倍，在半对数迭加曲线上出现半个对数周期的直线段。二流量试井时，井筒效应常数可以保持不增大，干扰信号小，较容易得到有效的压力资料。第二产量测试达到稳定的时间也可根据区块的参数资料做不稳定二流量压力恢复模拟曲线，从而确定最少的径向流点测试时间。地层开始进入径向流的时间范围78—120hr见图6，超低渗油藏试采资料选值计算第二流量达到稳定的时间是调参后连续生产184小时左右。图5、二流量试井模拟分析图六是资料解释者的技术素质随着测试井的增加有了提升。10在区分井储和变井储、油藏模型和边界上进行综合分析比较得出正确的结论，解释报告出自专业人员或业务水平较高的解释者之手。解释软件选用自编和国内外通用软件进行解释比较，防止遗漏技术细节，或油藏模型诊断不确定，提供的油藏信息不完整。这一方法的应用大大提高了试井解释结果的准确性，使之求出的地层参数更能真实地反映地层的状况。对监测结果要求充分和地质工程技术人员结合，没有异议后方才出正规报告，这样做有效地提高了资料的有效率。2010年二流量测试12井次，有可对比的关井压力恢复测试资料4井次。2011年30井次测试试验，同步测试对比2井次。2010-2011年二流量测试先后测试对比4井次。预期达到了