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1、气井产能试井方法 及动态产能的确定 庄惠农中石油勘探开发研究院 2007.3西气东输推动着我国天然气工业大发展 近年来中国国内石油工业上游能源的增长主要依靠天然气的勘探开发； 国内已形成几个大的气区：四川盆地，塔里木盆地，鄂尔多斯盆地（长庆），柴达木盆地（青海），南海，东海，大庆深层等； 气田开发上要求下游一体化，对气井产能的研究和确定提出更高、更迫切的要求。 通过现场测试及分析，了解气井在不同工作制度下的产气量； 通过对产气量 qg和生产压差（pR-pwf）的分析，建立气井的产能方程，推算产气井的极限产量无阻流量，画出IPR曲线； 确认具备工业产气能力的气井和含气面积，落实新探明气区的工业可
2、采储量； 予测产气井的稳产能力和产气能力的变化规律，用于气田开发方案设计和调整。气井产能试井的用途产能试井是气藏动态描述的重要组成部分和最终目标气藏物探 、测井、 地质资料 的归纳分 析提供气井 渗流过程 地质模型气井关井压 力恢复试井 资料录取压力恢复试 井曲线解释 初步建立气 井动态模型规范产能 试井测试 分析研究建立初始 产能方程 推算初始 无阻流量通过试采压 力历史拟合 检验完善气 井动态模型气井动态模 型追踪分析 验证、完善 气井动态模 型，进行气 井动态预测试采井产 量压力历 史资料录 取分析录取气井 初始的稳 定产能点建立稳定点 产能二项式 方程、推算 初始无阻流 量、画初始 I
3、PR曲线图核实初始产 能方程建立动态产能 方程、推算动 态无阻流量、 动态地层压力 、动态IPR曲 线、研究产能 衰减计算气 井供给 边界地 层压力录取生产过 程中动态的 稳定生产点提供气井 生产过程 动态平均 地层压力气井初始 地层压力 测试分析生产过程气 井关井静压 力测试分析生产过程 地层压力 分析，确 定单井动 态储量和 地层压力 分区特征气井和气藏的动态描述研究动态模型研究气井产能研究压力分布研究以气井产能评价为核心内容的气藏动态描述研究流程示意框图气藏地质研究克拉2气田产能评价从一个实例说明，气井产能试井方法虽已应用了多年，但仍需要不断完善不断创新 克拉2气田是西气东输的源头，气井
4、产能大小涉及到方方面面的问题，受到各方面关注； 克拉2气田储层厚，渗透性好，储层压力高，因而具备高产能条件，但具体的产能值长期未能落实； 产能的确定决定着气田的开发规模，开发方案的设计，下游用户的选择，管道建设，投资决策等一系列问题。克拉2气田开发方案确定前 探井和开发评价井构造井位图克拉203克拉205克拉201克拉2克拉204克拉2气田产能评价经历的过程 初期的克拉2井、201井采取了分层试气的方法，由于层内纵向窜流影响，导致测试后得不到全井的产能指标； 克拉203井虽然采取了全井测试，但由于测试管柱结构不当，得到的无阻流量仅有350104m3/d，与地层的产能系数Kh值条件不相适配，远远
5、达不到预期的指标； 克拉205井经过严密的试井设计，改进测试工艺，取得了良好的成果。证实该井实测无阻流量可达1300104m3/d，推测高产区气井无阻流量可达(4000-5000)104m3/d； 区内气井稳产条件好，开发方案设计可以用少量生产井做到高效开发。测试测试 序号层层位井段 m-m射开厚 度 m试试气产产 量 104m3/d 产产水 m3/d14下第三 系（E）356735725605.694013白垩系 （K）巴什基 奇克组组 （K2b ）359035911664.3290123593.53595.52652.037011371137132553.50301037403750107
6、17.14509380338096682.06508387638848005388838957237.7550639183925700.4064393739414033.63巴西 盖组组39503955500.1323984407182.5002.61140664071503.6克 拉 2 井 测 试 程 序 示 意 图测试测试 序号层层位井段 m-m射开厚 度 m试试气产产 量 104m3/d 表皮 系数9下第 三系 （E）36003607792.15883630364010158.5447白垩系 （K）巴什基 奇克组组 （K2b ）3665369530211.060300637123714
7、2139.07453770379525376.681163- 4544388338929306.7303392639304212.184133139363938272.5032092巴西 盖组组4016402150克 拉 2 0 1 井 测 试 程 序 示 意 图温度，C 时间，h压力，kPa克拉203井产能试井压力、温度历史图虽然是高产气井却应用了用于低渗透地层的修正等时试井测试方法 给产能评价带来了一系列的问题，评价无阻流量仅350104m3/d压力温度井口采油树3 1/2油管2 7/8油管上测点电 子压力计下测点电 子压力计内径30mm 长110m钻铤封隔器筛管点火头射孔抢克拉203井产
8、能试井井身结构示意图克拉203井产能方程图解产气量，103m3/d 拟压力差，106kPa2/Pas 计算无阻流量 qAOF 350 104m3/d 时间，h 压力，kPa 克拉205井产能试井压力历史图 应用了适用于高渗透地层的回压试井方法 产 气 层射孔抢 筛管 压力计 封隔器 114mm 油管 克拉205井回压试井井身结构图 改进了测试管柱，射孔后下入的压力计接近气层顶部 产气量，103m3/d 拟压力差，106kPa2/Pas 克拉205井回压试井指数式产能方程图 计算无阻流量 qAOF 1300 104m3/d IPR曲线井底流动压力，MPa克拉205产能试井的IPR曲线图产能试井方
9、法的发展 早期回压试井（19291955）更换不同气嘴，取得不同流压下的产气量Pierce, Rawlines, Schellhadt等人 等时试井和修正的等时试井（19551978）结合不稳定测试求产能，可缩短测试时间Callender, Katz, AllHussainy, Brar, Poettman 真实气体的拟压力分析方法（60-70年代）Russell, AllHussainy 等 特殊岩性储层气井的产能评价常用的产能试井方法用来了解气井初始产能 通过常规的产能试井求得气井的无阻流量，这是对生产气井在初始条件下极限产气能力的一种认知，是在假想条件下通过推算得到的、无法最终确认的指标
10、。 针对特殊岩性气田，原有的测试分析方法出现了许多不适应的和需要改进的地方。有的气井初始打开时曾在井口实测到过30104m3/d的产量，但是应用规范的 产能试井方法修正等时试井方法进行产能测试后，推算的无阻流量只有 25104m3/d；有一个气田希望在投产以后继续监测气井的无阻流量，用以调整各 井间产量安排，却发现测到的是一批难以分析的数据，甚至建立产能方程时地层压 力的确认也成为问题。 气田开发方案设计时约定俗成地选取气井稳定产量为 qgw=(1/41/5)qAOF，只能应用于简单的地层条件。某些习惯应用的、而且在行业标准中有所体现的做法， 其合理性在理论上缺乏依据。 近来与国内外一些专家的
11、交流中意识到，对于气井无阻流量，倾向于淡化为一个参考性的指标，代之以储层动态模型基础上的气井压力/产量预测。 随着渗流力学理论研究的深入和试井分析技术的发展，对于气井产能的认识和理念不断有所创新，目前已提出了随时间变化的“动态产能”的概念。我国气田储层岩性的特殊性 对产能试井提出更高的要求塔里木克拉2、迪那2：超高压、深井、巨厚砂岩塔里木牙哈、羊塔克、吉拉克等：深井、凝析气青海台南、涩北：气水交互分布的多层疏松砂岩长庆靖边气田：裂缝性低丰度海相沉积碳酸岩鄂尔多斯上古气藏：河流相沉积存在岩性边界的薄层砂岩中海油东方气田：高含CO2和N2的海相浅滩砂岩、砂坝三种经典的产能测试方法和广义的气井产能评
12、测 天然气试井技术规范中对于气井产能试井方法有明确的规定，提出了三种经典的方法，即：回压产能试井方法，等时试井方法和修正等时试井方法，这些都是现场用来直接测定气井初始产能的方法。 在探井试气时或生产气井投产时，现场有时使用简化的一点法确定气井的无阻流量，虽然其精度稍差，但仍然可以了解初始产能的大致值。 所有的试井分析，包括稳定试井分析、不稳定试井分析，从本质上来说都是为了对于气井产能的评测提供依据。 不稳定试井分析计算出地层参数，包括地层渗透率、完井表皮系数、措施改造后的各项完井参数等等，代入相关公式都可以计算出不同压力条件下气井产量，即使试井分析求得储层边界等，也是为了了解气井控制的区块面积
13、，为稳产能力提供依据。方法测 试 程 序 和 条 件压差 计算适用 地层初始 静压开井1关井1开井2关井2开井3关井3延长 测试常规 回压 试井稳定 静压较长 时间 稳定/较长 时间 稳定/较长 时间 稳定/pR-pwfi无边界影 响的高、中 渗透地层等时 试井稳定 静压短时 间不 稳定测恢复 压力至 稳定点短时 间不 稳定测恢复 压力至 稳定点短时 间不 稳定测恢 复压 力至 稳定 点长时 间至 稳定 压力pRi-pwfipRi 应基 本相同无边界影 响的中等渗 透性地层修正 等时 试井稳定 静压短时 间不 稳定与开井 间隔相 同不稳 定点与1开 井相同与1关 井相同与1开 井相同与1关 井
14、相同长时 间至 稳定 压力pwsi-pwfi低渗透地 层单点 测试稳定 静压稳定 流压/pR-pwf对产能方 程中的系数 n和B比较 了解的地 层三种经典的产能试井方法对比表 初始地层压力pRi一开井流动压力pwf1一关井压力ps1二开井流动压力pwf2二关井压力ps2三开井流动压力pwf3三关井压力ps3四开井流动压力pwf4四关井压力ps4延时流动压力pwfw稳定关井压力pSS回压试井等时试井修正等时试井单点试井（或）（稳定流压） （不稳定流压）（稳定流压）(稳定关井压力)（稳定流压）（不稳定流压）不同产能试井方法压力取值关系图回压试井产量和压力对应关系图 回压试井选择34个测试点，要求气
15、井产量在每一个工作制度下都 控制稳定，开井一段时间后，要求流动压力也基本达到稳定； 在双对数坐标上点出产能测试点，回归出直线，得到产能图示线； 从产能测点回归还可得到产能方程，推算出绝对无阻流量值。等时试井产量和压力对应关系图 等时试井选择34个不稳定测试点，要求产量值达到稳定，但流动压力不要求 达到稳定；每一个测试点结束后关井，要求井底压力基本恢复到初始地层压力值 ，并在此基础上进行下一个不稳定点开井测试； 在不稳定测点以后，安排一个稳定测点，产量和流动压力都要求达到稳定。 不稳定测点的流动压力应进入径向流段，反映了储层特征； 做出不稳定点的回归直线，再做出通过稳定测点的、与不稳定产能线平行
16、的、 产能图示线，求出气井的产能方程和无阻流量。修正等时试井产量和压力对应关系图 修正等时试井同样选择34个不稳定测点，要求产量值基本达到稳定，但流动压 力不要求稳定； 每一个不稳定测试点结束后关井，关井时间间隔与开井时间间隔相同，接着进行 下一个开井产能测点。 在不稳定测点以后，安排一个稳定的产能测点，产量和流动压力都要求基本达到 稳定。 不稳定测点的流动压力应进入径向流段，反映了储层特征。 做出不稳定测点的回归直线，再做出通过稳定测点的、与不稳定测线平行的产能 图示线，求出气井的产能方程，计算出无阻流量。不稳定产能测试点的时间选择 均质地层不稳定测点要求开井流动压力到达径向流段，显示测得的压力已经反映了储层的特征； 均质地层压裂井不稳定测点要求开井流动压力到达拟径向流段，显示测得的压力已经越过了续流段和压裂
