试井解释基础及软件的应用 吴月俊(课件)

试井解释基础及软件介绍报告人：吴月俊2010年元月•一、试井解释的基本概念和理论•二、各种试井解释模型的主要特征和使用范围•三、压力恢复曲线理论和实际结合的问题•四、Saphir试井解释软件的使用提纲第一篇试井解释基本概念和理论基本概念试井(广义)：既包括压力和温度及其梯度的测量、高压物性样品的获取，不同工作制度下的油、气、水流量的测量，甚至包括探测砂面以了解地层出砂情况等均可以称为试井的范畴。试井(狭义)：仅指井底压力的测量和分析，以及为了进行压力校正而进行的温度测量和为了分析压力而进行的产量计量。什么是“试井”？产量地层属性：孔隙度、渗透率、断层、边界、边底水、气顶等压力响应反求地层信息正问题反问题试井解释“试井”、“生产测井”、“测井”差别测井：主要用电测法来测试井筒附近区域的地层渗透率、饱和度等地层特征。生产测井：主要研究储层的井筒问题，如出油层位、出水层位、分层流量及井壁损坏等。试井:主要通过测试压力数据和产量数据来求取生产井流动区域范围内的有效地层参数，如渗透率、表皮系数、井筒存储系数以及井与断层的距离。区别:由于“试井”和“生产测井”同样都是使用绳索（电缆或者钢丝）向井中下入仪器，测取资料进行研究，特别是近年来随着电子压力计的发展和应用，使得试井和生产测井在现场施工方式上趋于接近，统称为“电缆作业”，但是研究方法、研究对象和所依据的理论截然不同，因而只能是彼此渗透，不能混为一谈。“试井”资料分析解释中的一些重要概念1.平面径向流假设：油层均质、等厚、油井打开整个油层生产。现象：在油层中与井筒方向垂直的水平面上，流线从四面八方向井筒汇集、而等压线则是以井轴为圆心的同心圆。实际上，油井一开井总要受到井筒储集和表皮效应或者其他因素的影响，这时虽然也是向着井筒流动，但是尚未形成径向流的等压面，这一阶段称为“早期段”，在生产影响达到油藏边界以后，此时因受边界影响不呈平面径向流，这一阶段称为“晚期段”，真正称为径向流的只是它们之间的一段时间，即“中期段”2.稳定流动一口油井以稳定产量生产，如果在“晚期段”整个油藏的压力分布保持恒定（即不随时间变化），油藏中每一点的压力都保持常数，这种流动状态成为“稳定流”。表现特征：t≥tss时，油藏中任何一点均有：dp/dt=0.强水驱边底水油藏可出现稳定流。3.拟稳定流动如果在稳定生产过程的晚期段，油藏中每一点的压力随时间的变化率都相同，即各点的压力以相同的速度下降，这种流动状态称为“拟稳定流动”。表现特征：t≥tps时，油藏中任何一点均有：dp/dt=C(常数)油藏中不同时刻的压力分布曲线彼此平行，井底压力随时间变化呈线性关系。封闭油藏中一口井以稳定产量投入生产，当压力影响达到所有封闭边界之后，便进入“拟稳定流动”阶段。4.半球形流和球形流动油藏由于存在气顶或者底水，为了防止底水锥进或者气顶气窜，只打开油层顶部或者底部，油层中的流体类似于从半球体的四面方向流向油层顶部的打开部位，此时的流动称为“半球形流动”。如果只在油层中某一部位打开，油层流体从射孔孔眼的上下、左右、前后四面八方流向孔眼，此时的流动称为“球形流动”。厚油层局部打开时可以在“早期段”出现“半球形”或者“球形”流动。5.线性流动线性流动就是指在某一区域内，流体的流动方向相同，流线相互平行。可能出现“线性流”的情况：平行断层所形成的条带地层，离井稍远区域流动；无限导流垂直压裂裂缝井；水平井水平段较长时。线性流在压力曲线上的表现特征：压力导数成1/2斜率的直线。6.双线性流动有限导流垂直裂缝是指进行水力压裂的井，当加入的支撑剂沙粒配比适当时，裂缝中的导流能力与地层的导流能力可以相比拟。此时除垂直于裂缝的线性流外，沿裂缝方向也产生线性流。因此成为双线性流。双线性流产生于有限导流的垂直裂缝。7.拟径向流对于水力压裂井，当初期的线性流动和双线性流动结束之后，当压力波响应半径大于裂缝半长时，就会出现拟径向流动。8.续流动状态井口开井时，初始的井口产量是由井筒内液体的膨胀而产生的，井底的流动是从零逐渐增高到常产量(Q)值，这时地层内不能马上形成平面径向流，这一阶段称为井筒储集影响阶段，也称“续流动段”。反之，当一口井在井口关井时，由于井筒内流体的压缩性影响，或是由于井筒内具有自由液面，使得井底不能同时关闭停止流动，地层继续向井内补充一部分液体，这便是关井的“续流动”。几种特定流动的压力导数特征斜率值9.段塞流在钻柱(DST)测试中，打开井底阀以后，随着地层流体的产出，测试管柱的液面不断上升。对于自喷能量差的地层，液面达到井口之前，流动即停止，从而形成自动关井。这种流动称为“段塞流”。10.探测半径当一口井以产量q生产时，井底压力开始下降，压力波不断向地层内部传播，“压降漏斗”不断扩大和加深，在任何时刻ti,都总有那么一个距离ri,在油层中与生产井距离超过的ri地方，压降仍为0(严格地说，该地方压降仍然非常小，只是无法探测出来而已).这个距离就称为“探测半径”。探测半径的计算公式：.tdCktrφμ0290=rd：探测半径，ft;k:渗透率，mD;t:时间，h;Φ:孔隙度，无因次；u：粘度,mPa.S.Ct:压缩系数，［磅/英寸2］-111.压降试井和压降曲线压降试井：即把本来关着的油井开井生产，使油层中的压力下降，测量产量和井底流动压力随时间的变化。压降曲线：以直角坐标表示井底流压Pwf(t),以对数坐标表示开井时间t，绘制出来的井底流压和开井时间的单对数曲线称为压力降落曲线，简称压降曲线。利用压降曲线可以计算油层渗透率k和表皮系数S等。12.压恢试井和压恢曲线压恢试井：一口井以稳定产量生产一段时间tp以后,关井使油层压力回升(“恢复”)，测量关井前产量和关井后井底流压随时间的变化，这就是“压恢试井”。压恢曲线：Horner曲线:即以直角坐标表示关井井底压力Pws(△t),对数坐标表示（tp+△t)/△t,这样的半对数曲线就称为霍纳曲线。MDH曲线：即以直角坐标表示关井井底压力Pws(△t),对数坐标表示关井时间△t,这样的半对数曲线就称为MDH曲线。利用压力恢复曲线可以计算油层渗透率k、表皮系数S以及油层外推压力等。13.井筒储集效应和储集系数在油井开井阶段和刚关井时，由于流体自身的压缩性，都存在续流影响，这就是“井筒储集效应”。从开井或者关井开始，直到地面产量与井底产量完全相同之前的阶段都称为“纯井筒存储阶段”。PqBtdPdVCΔ==24“井筒储集系数”物理意义在井筒储满单相原油的情况下，井筒靠其中原油的压缩性能储存原油，或者靠释放其中原油的弹性膨胀能量排出原油的能力。说得更具体些：关井时，要使井筒压力升高1MPa，需要从地层中流入C(m3)体积的原油；开井时，当井筒压力降低1MPa时，靠井筒中原油的弹性膨胀能量可以排出C(m3)体积的原油。14.表皮效应、表皮系数和折算半径由于钻井过程中泥浆的侵入、射孔引起射开不完善、酸化和压裂原因，使油井附近地层区域的渗透性发生变化，也就是通常所说的井壁污染和增产措施见效。因此，当原油流入井筒时，就会在这个渗透性不同的区域内产生一个附加压降。这就是所谓的“表皮效应”。将表皮效应产生的附加压降△Ps无因次化，得到无因次附加压力降，用来表征一口井表皮效应的性质和严重程度，称之为“表皮系数S”(污染系数)。表皮系数S所反映的储层特征：S0：地层受污染，S数值越大，污染越严重；S=0：储层未受污染；S0：增产措施见效，S绝对值越大，增产措施的效果越好。14.表皮效应、表皮系数和折算半径除了用表皮系数S表示井壁污染和表皮效应性质严重程度之外，也可以用折算半径rwe表示，折算半径就是将表皮效应用等效井筒半径来代替，计算公式如下：Swweerr−=折算半径rwe和井筒半径rw之间的关系：rwe＝rw(即S=0或者△Ps=0):井未受污染；rwerw(即S0或者△Ps0):井受污染；rwerw(即S0或者△Ps0):增产措施见效。15.理想采油指数和理想比采油指数理想采油指数：指无污染或者措施情况下的单位生产压差的油井产量；wfioppqpqJ−=Δ=理想比(米)采油指数：指无污染或者措施情况下的单位油层厚度的采油指数；)(wfioospphqhpqhJJ−=⋅Δ==16.实际采油指数实际采油指数：指地层存在污染或者要经过增产措施的条件下的采油指数。计算公式如下：swfipppqpqJΔ−−=Δ=17.流动效率和堵塞比流动效率(FE):是指实际采油指数与理想采油指数的比值。wfiswfiipppppJJFE−Δ−−==堵塞比(DR):流动效率的倒数。swfiwfiipppppJJDRΔ−−−==18.多井试井多井试井包括干扰试井和脉冲试井。测试时一般采用两口井进行施工，一口井作为“激动井”，改变工作制度，例如开井或者关井，产生一个地层压力波。另一口井作为观察井，测试时下入高精度压力计，记录从激动井通过地层传播过来的压力变化，从而研究井间地层的连通性，和计算连通参数。干扰试井也可以采用一口激动井对多口观察井，或者一口观测井对多口激动井，进行井组测试。脉冲试井是指按照相同时间间隔采用多个激动信号(脉冲)，从观察井测量脉冲信号的测试方法。第二篇试井解释基本模型及其特征曲线一、均质油藏1、物理模型9流体为单相微可压缩液体，储层中达到径向流；9忽略毛管力和重力；9油井测试前地层各处的压力均匀；9地层各向同性，均匀等厚。k井2、典型曲线2.1双对数压力及导数曲线I:早期段－压力及导数曲线合而为一，呈45°直线，表示井筒储集效应的影响；II:过渡段—导数出现峰值后向下倾斜，峰值高低取决于CDe2S.CDe2S值越大，峰值越高，出现的时间越迟。III：导数水平段—地层径向流的典型特征。2、典型曲线2.2半对数MDH曲线a:具有斜率m的径向流直线段；b:具有最大斜率的续流和过渡段；c:以m和m’为斜率的直线交点D所对应的时间△t*;d:以m和m’为斜率的直线夹角ß.半对数MDH曲线1、CDe2S值越大，则m’/m越大，且夹角ß越接近90°角，反之，CDe2S值越小，则m’/m越接近1，且夹角ß越接近180°角；2、CD值越大，△t*越大，拐点出现越迟。双对数/导数曲线分开距离与CDe2S的值近似关系表井筒储集系数分类特征表表皮系数分类特征表常见均质油藏曲线类型1、导数曲线无峰值；2、半对数曲线缓慢向上弯曲，未出现径向流；3、反映储层的表皮系数和井筒储存系数都很小。常见均质油藏曲线类型1、双对数综合曲线呈叉状，压力及导数早期重合；2、导数处于上升段，表明压力变化仍处于续流段；3、半对数曲线向上弯曲，后期近似呈直线，但并不是径向流直线段；4、储层污染较重，表皮系系数较大。常见均质油藏曲线类型1、双对数缺失早期续流段；2、半对数曲线具有很短的续流段，但径向流直线段很长；3、半对数直线段斜率很小，反映地层系数(kh/u)很高；4、储层污染较重，表皮数很大。二、井底垂直裂缝油藏物理模型9裂缝与井筒呈轴对称分布；9裂缝内的流动可以为无限导流(沿裂缝方向无压差)或者有限导流(沿裂缝方向有压差)；9裂缝宽度W＝0；数学模型解析解—无限导流裂缝tkChxqBptf⋅×=Δ−φμ310195.6早期线性流动阶段：拟径向流动阶段：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+×=Δ−512.1lg10121.223ftxCktkhBqpφμμ典型曲线—无限导流裂缝双对数压力及导数曲线I:早期段—斜率为0.5的直线，导数与双对数相差0.301周期；II:过渡段—压力及其导数曲线近乎平行；III:径向流段—导数为0.5的水平线。3、典型曲线—无限导流裂缝具有井筒存储效应的双对数及其导数特征当存在井筒储集影响时，曲线的早期段会偏离0.5斜率直线，相应的导数斜率也会大于0.5，而与双对数曲线呈放射状。3、典型曲线—无限导流裂缝半对数曲线特征半对数曲线表现出类似于负表皮效应的压力动态特征(倒“厂”字型)。典型曲线—有限导流裂缝双对数压力及导数曲线I:早期段—斜率为0.25的直线，导数与双对数相差0.602周期；II:过渡段—压力与导数曲线几乎平行；II