【7A文】油藏动态监测原理与方法

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1、油藏动态监测原理与方法,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。,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

2、，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Well Testing Interpretation或不稳定压力分析Transient Pressure Analysis)：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。,二、试井分析方法的重要性,试井分析方法能够得到动态渗透率(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。,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

3、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,

4、（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,（三）按地层类型分类,（1）均质油藏试井 （2）双孔介质油藏试井 （3）双渗介质油藏试井 （4）复合油藏油藏试井,（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,（五）按试井资料处理方式分类,常用油藏物理模型(地层类型),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

5、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.,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。,压力资料根据测压时间分为早期、中期和晚期三个阶段：,19201930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。 195

6、01960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 。,发展历程,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。

7、,发展历程,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。,缺点：,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： 、运用了系统分析的概

8、念和数值模拟方法，使试井解释从理论上大大前进了一步； 、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； 、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； 、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；,、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； 、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

9、，都可从两种不同的途径来获取，然后进行结果比较； 、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。,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

10、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； （3）地层流体流动符合达西渗流定律； （4）考虑稳态表皮效应，即看成是井壁无限小薄层上的压降； （5）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？,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， m2； h油层厚度，m；,流体粘度，mPa.s； 地层孔隙度，小数；,Ct综合压缩系数， Ct = Cr + CL ，MPa-1 ；r

11、w井半径，m；,q地面产量，m3/d； B体积系数， m3/(标m3) ；,地层导压系数 m2.MPa/(mPa.s),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：,Ei是幂积分函数：,当x0.01时，近似式为：,井底压力为：,当井底存在污染时，井底压力为：,式中：s-污染系数；或称为表皮系数,当 时，有：,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

12、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(Flow Period)：,(1)早期段(Early Flow Period)，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(Transient Flow Period or Infinite-acting Radial Flow)，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(Infini

13、te Reservoir)，径向流动阶 段一直延续下去。,B. 若有封闭边界(Closed Outer Boundary)： 过渡段，径向流动阶段到边界影响的阶段； 拟稳态流动阶段(Pseudosteady State)，主要反映封闭边界的影响。 拟稳态流动阶段：任意时刻地层内压力下降速度相等；,C. 若有定压边界(Constant Pressure Boundary)： 过渡段，径向流动阶段到边界影响的阶段； 稳定流动阶段(Steady State)，主要反映定压边界的影响。 稳态流动阶段：地层内压力不随时间变化；,(3)外边界作用阶段,地层径向流,边界影响,井筒或近井地层影响,单相:,油气

14、水三相:,径向流动阶段（中期段）压力与时间的关系式为：,或：,以 或 为纵坐标，以lgt为横坐标，这一阶段的压降降落曲线是一直线关系，直线段的斜率为m：,(c)地层渗透率 ,二、压力恢复试井分析方法,压力恢复试井是油田上最常用的一种试井方法。 油井以恒定产量生产一段时间后关井，测取关井后的井底恢复压力，并对这一压力历史进行分析，求取地层和井的参数。,油井继续生产，压力降为：,虚拟注入井，压力降为：,压降叠加：,1、Horner曲线分析法 油井以产量q连续生产tP时间后关井测压力恢复，测试时间为t，恢复时期的压力随时间变化的公式如下，即Horner公式：,或：,以 或 为纵坐标，以 为横坐标，这

15、一阶段的压力恢复曲线是一直线关系，直线段的斜率为m：,利用直线段的斜率可求以下参数： (a) 地层流动系数,(b) 地层系数,(c)地层渗透率 ,(d)求原始地层压力 Horner曲线外推直线段到 所对应的压力即为原始地层压力 。,由(1) 式，得到关井时刻的井底压力：,公式（9）-（15）得 ：,2. MDH分析法,(15),(16),如果关井前的生产时间与关井测压时间相比大得多，即：,得恢复时期的压力随时间变化的公式可以近似表示如下：,上式即为MDH公式。,或：,则(16)中：,以 或 为纵坐标，以 为横坐标，这一阶段的压力恢复曲线是一直线关系，直线段的斜率为m：,利用直线段的斜率可求以下

16、参数： (a) 地层流动系数,(b) 地层系数,(c)地层渗透率 ,(d) 表皮系数 在半对数直线段或其延长线上取一点（原则上可在直线段上任取一点，但一般取 t =1h 所对应的压力或压差值），计算表皮系数：,或：,多数情况下，关井前产量一直保持不变是不可能的，只能做到关井前的一段时间内产量稳定。生产时间可用折算时间，它等于相邻两次稳产期的累积产量除以关井前的稳定产量，即：,这样做并不影响试井结果的精度。 为什么 ？请思考下次课请同学回答。,三、变产量试井分析方法,在实际生产，常常难以保证产量为常量，特别是对于新开采的高产井，保持定产量是不可能的，也是不实际的。因此，对于这类油井就需要采用改换油嘴大小来实现多级产量（或叫变产量）的测试及分析方法。 右图为变产量生产历史示意图。,实际上，产量变化往往是连续的，将连续变化产量的过程划分为多个