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1、现代试井技术在开发方案中的应用一、前言（一）试井概念试井是地层中流体流动试验，是以渗流力学理论为基础，通过测试地层压力、温度和流量变化等资料，研究油气藏和油气井工程问题的一种间接试验方法。（二）试井类型产能试井一般分油井产能试井和气井产能试井。油井产能试井主要采用系统试井；气井产能试井有回压试井、等时试井和改进等时试井等。不稳定压力试井一般分为五种类型：压力恢复、压力降落、注入井压力衰减、注入能力测试和多井试井（干扰试井、脉冲试井）等。压力恢复试井是在生产井上进行的，产率在一个相当长时间内保持稳定，然后关井并记录井底压力恢复过程。注入井衰减测试与压力恢复测试相似，注入井保持稳定注入量，然后关井
2、并记录井底压力的衰减过程。压力降落测试，是在测试前已关井一段时间，地层内压力已趋于平衡，然后把压力计放入井内，记录井以恒定产率生产时井底压力的变化。注入能力测试与压降测试相似，差别仅是液体是往井内注入。压降和注入能力测试，由于很难在测试期内保持恒产，因此应用较少。干扰试井是在两口或多口井中进行的，在一口井（激动井）中改变生产制度，而在另一口井（反映井或观察井）中记录压力响应，干扰试井对地层非均质性、特别是地层连通性反应敏感，对我国很多小断块油田尤其重要。（三）提供的参数产能试井可以确定油气井的产能方程、IPR曲线、合理的工作制度等。不稳定试井可以得到油气藏的产能系数、井的静流压、井的污染程度、
3、地层非均质特性、边界和储量以及其它特殊目的测试得到的参数。二、国内外发展状况试井技术从本世纪20年代诞生逐步发展到现在，已发展成为一专门学科，其间大致可分为以下三个阶段：初期发展阶段（2040年代）：这个阶段的试井工作主要是测取油井不同开采制度下的油气产量和井底压力，主要研究了井底压力随时间变化的晚期规律，但在低渗透油田取得晚期资料需要很长的关井时间。常规试井阶段（5070年代）：随着不稳定试井技术的发展，通过压力恢复试井连续测量井底压力变化，运用半对数分析方法（HORNER分析方法）可以分析供油区域的有效渗透率和井底附近的污染状况。60年代末70年代初，开始了现代试井分析方法的研究，随着高精
4、度电子压力计的问世和计算机技术的发展，有关试井分析的理论文章大量发表，为现代试井奠定了理论基础。现代试井阶段（80年代至今）：70年代末80年代初Gringarton和Boudet先后建立了均质油藏和双重介质油藏的现代试井理论解释图版，这是现代试井技术的标志。它以常规试井方法为基础，又发展了许多新的理论和方法。不仅可以准确地测取一般的储层参数、完井质量参数，而且可以对油藏的储集类型、储层在平面上的变化、边界情况做出分析判断。在国内，50年代中期在克拉玛依油田的开发过程中，开始应用压力恢复试井，测得了比较可靠的地层压力和产层流动系数；60年代初期试井技术为大庆油田的早期评价起了很大作用，通过试井
5、资料说明大庆油田没有天然水驱条件，应考虑早期注水开发；60年代中期胜利油田投入开发，通过试井资料说明油田具有多套层系含油和多套压力系统、油田构造相当复杂、非均质性严重的特点；随后试井技术在国内各油田得到了广泛应用和发展。三、试井分析基本原理可以把试井分析看作是一个系统分析问题，而且是一个反问题，反问题的求解需要首先构造解释模型。试井解释模型是对试井过程中地层压力动态反映的描述，而不是对地层本身的物理描述。地层的压力反映受渗透率、储层非均质性、近井筒条件等地层和井筒参数影响，试井解释模型是在对地层物理性质的认识基础上建立起来的描述地层响应的一种数学关系，或称为试井解释数学模型。试井解释模型由三部
6、分组成：基本地层流体流动模型、内边界条件和外边界条件。在导出模型时，一般作了以下假设：岩石孔隙度和渗透率为常数且不随压力变化；系统等温、重力影响忽略；介质被粘度不变、压缩系数很小且为常数的单相流体所充满；流体流动遵从达西定律且系统各处的压力梯度很小；系统为等厚、水平地层；井为常产量生产且生产前地层中各点压力相同。尽管真实油藏将很难与这些假设符合，但在实际生产过程中发现，油气藏表现出的压力反映特征大致可以分为几大类，下表列出了目前在试井解释中使用较多的一些解释模型。表1 基本试井解释模型一览表内边界基础模型外边界线源井井筒储存和表皮系数裂缝井部分打开水平井均匀介质双重介质双渗透率多层复合油藏 无
7、限大无流外边界常压外边界泄漏断层楔型断层（一）内边界内边界模型是由井筒条件决定的，井筒条件包括井筒的动力状况和井的完井情况，井筒的动力状况是指与井筒动力效应有关的物理现象，包括井筒储存效应、井筒相变影响、井温影响、井筒漏失等现象；完井情况是指与井筒本身及井壁附近地层物理结构有关的影响，包括井筒的污染情况、射孔情况、储层穿透厚度及是否有裂缝、井斜等情况。1、线源井 在不考虑井筒的动力状况和井的完井情况下，井半径与油藏大小相比，井半径非常小，近似地把井半径视为零，此时的井称为线源井。井筒半径为零时，解释模型的解称为线源解。线源井模型在干扰测试资料解释中应用较多，在无法确定激动井的内边界情况时一般选
8、用该模型。2、井筒储存（1）井筒储存 在测试过程中，由于井筒中的流体的可压缩性，关井后地层流体继续向井内聚集，开井后地层流体不能立刻流入井筒，这种现象称为井筒储存效应。描述这种现象大小的物理量为井筒储存系数，定义为与地层相通的井筒内流体体积的改变量与井底压力改变量的比值，井筒储存系数定义如下：C=(Dv)/(Dp) （1）图1为早期井筒储存特种曲线图，其特征是与的关系曲线为通过原点的一条直线。据此可识别早期井筒储存效应的影响。 图1 井筒储存特种曲线图（2）变井筒储存 在相重新分布井、相变井等实测井中，井筒储存系数往往表现出增大或减小的特征。1997年Hegemen等人提出一种分析井筒储存增大
9、或减小的模型，该结果是能够将变井筒储存加到各种储存模型（PD函数）的laplace空间通解。定井筒储存效应可由下式表示： （2） Fair在井筒相重新分布研究中，通过增加一项，来计算相重新分布引起的压力变化，对方程（2）做了修正： （3）使用多个变井筒储集压力函数PD1 、PD2，可以产生复杂的变井筒储集模型。例如，图2反映出的是早期井筒储集减小，接着井筒储集又将增大的现象，对于一些井筒有积液的气井，在压力恢复测试期间有时出现这类井筒储集特征。早期，天然气压缩系数不断降低，引起井筒储集减小。后来，随着液体回落和相重新分布，井筒储集可能增加。 图2 早期井储先减小后增大的曲线3、表皮系数 由于钻
10、井、完井、作业或采取增产措施，使井底附近地层的渗透率变差或变好，从而引起附加流动压力的效应，这种现象称为表皮效应。表示表皮效应大小的无量纲参数称为表皮系数，表皮系数由下式定义： （4）在油田勘探开发过程中，利用不稳定试井方法确定的表皮系数广泛应用于油气层损害评价。对于均质砂岩油气藏：S0，地层被污染，S=0，地层保持原状，S3，地层被污染，S=3，地层保持原状，SK。在双对数曲线上，早期的压力及压力导数曲线呈斜率为1/4的平行直线，二者纵坐标差为0.602（对数周期）。压力分布进入拟径向流动阶段，其压力特征与无限导流情况类似，压力导数曲线也是纵坐标为0.5的直线。（3）均匀流量垂直裂缝这一模型
11、假定裂缝具有很强的导流能力，即裂缝中的压降很小，且地层流体流进每单位横切面上的裂缝面积的流量相等。均匀流量裂缝与无限导流裂缝有相似的压力特征，这两种裂缝流动条件仅有很小的差别。均匀流量裂缝的不稳定拟径向流期的流动方程为： （6）对于均匀流量裂缝，裂缝表皮因子的计算公式为： （7）式中e=2.71828（二）基础模型试井分析的理论基础是考虑了质量守恒定律、达西运动定律和状态方程的渗流扩散方程，然后结合油藏地质选择正确的解释模型，同时考虑内外边界条件进行求解。不同的地层类型对应着不同的试井解释模型，各种不同的试井解释模型其压力特征也各不相同。1、均质无限大油藏对于均质无限大油藏，假设原始地层压力为pi，地层流体微可压缩且压缩系数为常数，半径为rw具有井筒储存和表皮效应的井以常产量q生产时，其压力分布服从以下数学模型： （8）式中， pD、tD、rD和CD分别为无量纲压力、时间、半径和无量纲井筒储存系数，其定义如下：pD=kh/(1.84210-3qBm)p （9） tD=3.6kt/（fmCtrw2） （10） rD=r/rw （11） CD=C/(2pfCthrw2 )
