試井資料的解釋技術

1、試井資料的解釋技術,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,油田勘探開發(fā)過程中的問題： 1、如何認識一個油藏是裂縫性的，還是均質特性的？ 2、剛打完一口井，我們什么知道它是污染的或者未污染的？ 3、我們進行一個井壓裂后我們怎么知道它的壓開的裂縫長度？打完的水平井，我們怎么知道它的有效井段長度？ 4、我們?nèi)绾沃谰車臄鄬拥挠绊?，如何知道斷層是漏的，還是不漏的？ 5、我們怎么知道一個井的有效范圍及其動態(tài)地質儲量？,一、前 言,1、試井基本概念 試井是一種通過獲得有代表性儲層流體樣品、測試

2、同期產(chǎn)量及相應的井底壓力資料來進行儲層評價的技術。 試井包括試井測試和試井解釋兩部分。 試井測試， 測試內(nèi)容包括流量、壓力、溫度和取樣等等。 試井解釋：通過對井的測試信息的研究，確定反映測試井和儲層特性的各種物理參數(shù)。,一、前 言,2、不穩(wěn)定試井的技術內(nèi)容,當油藏中流體的流動處于平衡狀態(tài)（靜止或穩(wěn)定狀態(tài)）時，若改變其中某一口井的工作制度，即改變流量（或壓力），則在井底將造成一個壓力擾動，此壓力擾動將隨著時間的不斷推移而不斷向井壁四周地層徑向擴展，最后達到一個新的平衡狀態(tài)。這種壓力擾動的不穩(wěn)定過程與井、儲層巖石物性和儲層流體的性質有關。 因此，在該井或其它井中用儀器將井底壓力隨時間的變化關系測量

3、出來，結合其它資料，通過分析，就可以判斷井和油藏的性質。這就是不穩(wěn)定試井的所要研究的內(nèi)容。,3、試井的分類,依據(jù)不同標準，分類不同： 根據(jù)流態(tài)分類：穩(wěn)定試井與不穩(wěn)定試井； 根據(jù)流體分類：油井試井、氣井試井、水井試井； 根據(jù)生產(chǎn)條件分類：壓降試井、壓恢試井。 等等。,單產(chǎn)量測試,多變產(chǎn)量測試,4、試井是唯一的礦場流動評價技術 油氣勘探開發(fā)的是流體礦藏，流動測試將更能反映油氣藏的產(chǎn)能。 試井就是以滲流力學理論為基礎，通過對井的測試信息的研究，確定反映測試井和儲層特性的各種物理參數(shù)。 滲流力學理論的發(fā)展：室內(nèi)實驗 礦場試驗-試井,5、試井服務的范圍跨越了油氣田勘探和開發(fā)的全過程,模擬模型 (黑油,

4、,凝析， 組分, 熱采）,集成,油藏管理決策,生產(chǎn)數(shù)據(jù),油藏管理過程,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,概況：試井技術發(fā)展已經(jīng)有70多年的歷史 1937 國外下入第1支壓力計測試地層壓力； 1951-1954 常規(guī)的半對數(shù)分析方法誕生； 1979-1983 典型曲線分析方法誕生； 最近20年的試井分析技術新發(fā)展： （1）一些復雜情況的試井分析方法的研究（多井、多層、多相，低滲透油藏，特殊油氣藏，凝析氣藏等） （2）井下永久壓力實時監(jiān)測與分析技術 （3）數(shù)值試井分析技術。,二、試井技

5、術的發(fā)展,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,三、儲層流體流動基礎,試井是一種探測技術，地質理論和油氣層滲流理論是試井模型的基礎。建立試井解釋模型的基礎概括為： 地質基礎 地質模型 孔隙結構的認識 油氣層的幾何模型邊界性質參數(shù)分布流體分布情況 測試井況 井模型 滲流基礎 滲流模型 數(shù)學模型 (解的連續(xù)性、 唯一性、 穩(wěn)定性) 上述1到3條組成了試井的物理模型，它是建立試井的數(shù)學模型的基礎。,一般試井解釋中用于描述儲層流體流動特征的數(shù)學關系式只包含了部分儲層特征，稱為基本的儲層特征。

6、基本的儲層特征包括以下幾個部分： （1）儲層中的流體類型 （2）流體流動狀態(tài) （3）儲層幾何形狀 （4）儲層中的多相流體流動相數(shù)量。,2、流體類型流體類型的基本控制因素是等溫壓縮系數(shù)。通常，儲層中的流體分為以下三個類型： （1）不可壓縮流體：指體積（或密度）不隨壓力改變的流體，即(dV/dv)=0； （2）微可壓縮流體:指體積（或密度）隨壓力出現(xiàn)微小改變的流體； （3）可壓縮流體：指體積（或密度）隨壓力出現(xiàn)較大改變的流體。,不可壓縮,微可壓縮,可壓縮,壓力,體積,3、流動狀態(tài) 為了描述在不同時間儲層壓力分布情況和流體流動特征，得出了三種基本流體流動狀態(tài)類型： （1）穩(wěn)定流：儲層中各位置的壓力保

7、持不變，即不隨時間變化的流動狀態(tài)。 以數(shù)學公式表示這種情況為 (dp/dt)=0 （2）不穩(wěn)定流：儲層中各位置的壓力隨時間變化率不為零或常數(shù)的流體流動狀態(tài)。 (dp/dt)=f(x,t) （3）擬穩(wěn)定流：儲層中各位置的壓力隨時間線性降低，即以固定速度降低的流體流動狀態(tài)。 (dp/dt)=常數(shù),穩(wěn)定流,擬穩(wěn)定流,不穩(wěn)定流,時間,壓力,不穩(wěn)定=穩(wěn)定,不穩(wěn)定過程,穩(wěn)定過程,擬穩(wěn)定過程,4、基本不穩(wěn)定流動方程,在均質圓形儲層中有一口井關井，在生產(chǎn)前整個儲層中壓力處處相等，且等于原始壓力。如果油井保持恒定產(chǎn)量q生產(chǎn)，那么在會在井底產(chǎn)生壓力干擾。井底壓力pwf會隨油井不斷生產(chǎn)而同時降低，則壓力干擾或傳播速

8、度主要由以下因素確定： （1）滲透率； （2）孔隙度； （3）流體粘度； （4）巖石和流體的壓縮性。,在穩(wěn)定流動狀況下，流入單元體積多孔介質流體的質量與流出流體質量相同。在不穩(wěn)定流動狀況下，流入流體的質量與流出流體質量不同。因此，多孔介質中的流體含量隨時間改變。將不穩(wěn)定流動的變量加入到穩(wěn)定流動中的變量有： （1）時間； （2）孔隙度 ； （3）綜合壓縮系數(shù)Ct。,微可壓縮流體的徑向流方程 假定滲透率和粘度對壓力、時間和距離為常數(shù)，并且忽略2次項，則由上述的基本偏微分方程可以得到擴散方程： K=絕對滲透率， p=壓力，MPa =粘度，mPa.s r=徑向距離，m t=時間，h =孔隙度，% Ct

9、=綜合壓縮系數(shù)，1/MPa。 =導壓系數(shù)，,導壓系數(shù)定義為 導壓系數(shù)物理意義：單位時間內(nèi)壓力波波及的面積 , 平方米/小時 綜合壓縮系數(shù)定義為： 式中C為流體的壓縮系數(shù)。 綜合壓縮系數(shù)物理意義:單位巖石體積在降低單位壓力時,由于孔隙收縮和液體膨脹總共排擠出來的液體體積, 1/MPa。,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,四、試井分析關鍵參數(shù)概念,滲流能力與滲透率 表皮效應及表皮系數(shù) 井筒儲集效應與井筒儲集常數(shù),1、滲流能力與滲透率 試井的滲流基礎-達西定律,2、表皮效應與表皮系數(shù),由

10、于鉆井、完井、壓裂、酸化等因素，設想在井筒周圍存在一 個很小的環(huán)狀區(qū)域，這個小環(huán)狀區(qū)域的滲透率與油層不相同。因此，當原油從油層流入井筒時，在這里產(chǎn)生一個附加壓力降。這種現(xiàn)象叫做表皮效應。表皮系數(shù)（或表皮因子、污染系數(shù)），用S表示：,表皮效應與表皮系數(shù),S0，數(shù)值越大，表示污染越嚴重； S=0，井未受污染； S0，絕對值越大，表示增產(chǎn)效果越好。,t,地面產(chǎn)量qwh,井底產(chǎn)量qsf,PWBS,0,開井生產(chǎn)時井筒卸載效應,t,q,地面產(chǎn)量qwh,井底產(chǎn)量qsf,PWBS,0,關井時的井筒續(xù)流效應,q=0,q=q,2、井筒儲集效應及井筒儲集常數(shù),井筒儲集效應,井筒儲集常數(shù)C的物理意義：,在開井情形,

11、是當井筒壓力降低1MPa時，靠井筒中原油的彈性能量可以排出m3原油。,在關井情形, 是要使井筒壓力升高1MPa，必須從地層流入井筒m3的原油；,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,五、疊加原理,將疊加原理應用到試井問題上, 可以說成：油藏中任一點的總壓降，等于油藏中每一口井的生產(chǎn)在該點所產(chǎn)生的壓降的代數(shù)和。,將疊加原理應用到試井問題上, 可以說成： 油藏中任一點的總壓降，等于油藏中每一口井的生產(chǎn)在該點所產(chǎn)生的壓降的代數(shù)和。,使用疊加原理時應注意：,各井都應在同一水動力系統(tǒng),疊加原理,

12、疊加原理多井系統(tǒng)的應用(空間上的疊加形式）,井A的壓力變化,井A,井B,井C,dAC,dAB,？,qA,qC,qB,疊加原理多井系統(tǒng)的應用(空間上的疊加形式）,由疊加原理可知：井 A 的壓力變化為,上式中PA、PB-A、PC-A分別表示A、B、C井以qA、qB、qC生產(chǎn)時，在井A產(chǎn)生的壓降。,井A,井B,井C,疊加原理變產(chǎn)量系統(tǒng)的應用(時間上的疊加形式）,如果井以若干不同產(chǎn)量生產(chǎn)，也可看作多井系統(tǒng)的問題，但此時井間距離為零。,q,t,q1,t1,q2,t2,q3,0,t2,t1,t2,t1,疊加原理變產(chǎn)量系統(tǒng)的應用(時間上的疊加形式）,q,t,q1,0,井,q,t,q2-q1,0,井,q3-q

13、2,井,t,q,q,t,q1,q2,q3,0,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,六、基本的試井分析技術,目前可以分為四大試井分析技術： 1、特征直線分析技術（常規(guī)試井分析） 包括基于各種特種圖的特征直線分析方法 其特點是分析過程中可以直接通過2點回歸分析參數(shù)，如：半對數(shù)分析方法，雙對數(shù)分析方法（基于雙對數(shù)圖的分析方法）； 2、典型曲線擬合分析技術 3、直接綜合試井分析（或特征綜合） 它是基于壓力導數(shù)雙對數(shù)曲線的點和線的分析方法； 4、數(shù)值試井分析技術，基于有限元技術的數(shù)值試井分析方

14、法。,數(shù)學模型,1、特征直線分析技術 不穩(wěn)態(tài)徑向流流動方程,換成常用對數(shù)，得：,最簡單的試井解釋模型,定流量恢復試井是指關井前井以恒定產(chǎn)量生產(chǎn)，當油藏中的流體達到穩(wěn)定（通常要求井底流壓達到穩(wěn)定），關井測量井底流壓隨時間的變化。,定流量恢復試井,q0,t,0,0,q,tp,pw,tp,t,t,t,0,、霍納法(Horner) 、MDH法,0,定流量恢復試井霍納法,m,計算表皮系數(shù),計算地層滲透率,當 t，即關井時間無限長，關井壓力應達到油藏靜壓（或原始壓力）：,用作圖法將霍納直線外推到t/(tp+ t)1處，當 tp 不大時所對應的壓力就是原始壓力。,求外推地層壓力（無限大地層）p*,pws,p

15、i,求外推地層壓力（無限大地層）p*,2、典型曲線擬合分析 試井解釋模型,有因次,考慮井筒儲 存和表皮,Gringarten圖版,污染井： 不受污染井： 酸化見效井： 壓裂見效井：,計算參數(shù),導數(shù)圖版擬合分析,復合圖版,目錄,一、前言 二、試井分析技術的發(fā)展 三、儲層流體流動基礎 四、試井分析關鍵參數(shù)概念 五、疊加原理 六、基本的試井分析技術 七、試井分析技術內(nèi)容,七、試井分析技術內(nèi)容 -Swift 軟件構架內(nèi)容,試井分析步驟： 1、數(shù)據(jù)準備與預處理 2、模型診斷與選擇 3、模型分析與參數(shù)計算 4、報告輸出 5、網(wǎng)絡發(fā)布與應用,試井分析軟件技術,英國EPS公司的Pansystem 法國KAPP

16、A公司 Saphir 加拿大Fekete公司的FAST 美國SSI公司的Interpret/2 美國斯倫貝謝公司的WELL-TEST2000 中國Swift軟件,中國Swift試井分析軟件的模型構架,試井類型： 常規(guī)試井、干擾試井 流動期類型： 壓力恢復、壓力落差、壓力降落、注入試井、段塞流 井型： 直井、斜井、水平井 流體類型： 油、水、氣、多相、凝析氣 坐標變量選擇：5種坐標 儲層滲流類型：達西流、非達西流、非牛頓流 井筒儲存模型：定井筒儲存；變井筒儲存 表皮效應模型：定表皮，變表皮 近井儲層模型：有效井徑、垂直裂縫、水平裂縫、部分打開 基本儲層模型：均質、雙孔、雙滲、三重介質、分形介質

17、區(qū)模型 ： 1、2. 多區(qū) 層模型： 1、2.多層 外邊界類型： 無限大、直線邊界、夾角斷層等 頂?shù)走吔珙愋停荷舷路忾]等 井網(wǎng)模型： 單井、多井,Swift試井分析軟件平臺的應用,（1）本科教學 （2）現(xiàn)場資料解釋,試井解釋框圖,解釋模型識別,解釋模型檢驗,相符否？,油藏參數(shù)計算,結束,不相符,數(shù)據(jù)有效性評價,基本模型診斷圖,測試全圖（在同一頁上繪壓力史圖與流量史圖包括續(xù)流量，可選擇流動期） 線性圖 線性流圖 雙線性流圖 球面流圖 PPD圖(一階壓力導數(shù)圖) SLPD圖（二階壓力導數(shù)圖） 半對數(shù)圖 (包括MDH圖或霍納圖等) 雙對數(shù)圖 （壓力與壓力導數(shù)復合圖），,C,Xf,K,S,P*,d,R

18、e,A，pr,第一階段,井筒儲存,人工裂縫 天然裂縫 射孔不完善 多層,均質徑向流,邊界反映,流動階段及可以獲得信息 早期 中期 晚期,第二階段,第三階段,第四階段,試井分析軟件技術構架內(nèi)容,一、數(shù)據(jù)準備與預處理 二、模型診斷與選擇 三、模型分析與參數(shù)計算 四、報告輸出 五、網(wǎng)絡發(fā)布與應用,選擇不穩(wěn)定試井分析技術,目前可以分為四大試井分析技術： 1、特征直線分析技術（常規(guī)試井分析） 包括基于各種特種圖的特征直線分析方法 其特點是分析過程中可以直接通過2點回歸分析參數(shù)，如：半對數(shù)分析方法。 2、典型曲線擬合分析技術 包括自動擬合分析等。 3、直接綜合試井分析（特征綜合） 它是基于雙對數(shù)圖的雙對數(shù)

19、分析方法； 4、數(shù)值試井分析技術，基于有限元技術的數(shù)值試井分析方法。,數(shù)學模型（基本流動方程）,（1）徑向流動方程 （2）線性流動方程,（3）雙線性流動方程 （4）球形流動方程,流動方程的基本解,在不考慮表皮效應和井筒儲存效應時，上述四種基本方程的典型解（采用法定單位）為：,（1）徑向流解,（2）線性流解,（3）雙線性流解,（4）球形流解,均質儲層模型,基質巖塊(Km,m),裂縫系統(tǒng) (Kf,f),Kf Km，裂縫是主要的流動通道,m f，基巖是主要的儲集空間,雙孔油藏的概念及其物理模型,裂縫系統(tǒng)彈性儲油能力,基巖系統(tǒng)彈性儲油能力,(1)彈性容量比，,(2)竄流因子，,雙孔介質油藏參數(shù)定義,雙

20、孔擬穩(wěn)態(tài)竄流油藏常規(guī)試井分析,水平等厚無限大雙孔介質地層中心一口井，以恒定產(chǎn)量 q 生產(chǎn)，基質和裂縫之間的竄流為擬穩(wěn)態(tài)。,雙孔不穩(wěn)態(tài)竄流油藏試井分析,基質與裂縫之間的竄流為不穩(wěn)態(tài)，于是基質內(nèi)部存在壓力降落，因此要求分別建立基質和裂縫的滲流數(shù)學模型，然后獲得各流動形態(tài)的漸近解。,早期：,晚期：,中期：,雙孔不穩(wěn)態(tài)竄流油藏曲線形態(tài),p,lgt,m1,m2,m3,m1=m3 , m2=0.5m3,裂縫徑向流,過渡段徑向流,總系統(tǒng)徑向流,雙孔擬穩(wěn)態(tài)竄流油藏曲線形態(tài),雙滲透油藏圖版,雙滲透油藏曲線形態(tài),井中2層同時生產(chǎn)時的雙滲透壓力特征,井中2層只有1層生產(chǎn)時的雙滲透壓力特征,流度比,儲容系數(shù)：,流度比

21、,儲容系數(shù)：,10個區(qū)復合儲層模型的典型曲線,2區(qū)復合儲層模型雙對數(shù)擬合圖,非達西滲流模型擬合成果圖,裂縫井模型擬合成果圖,壓裂井模型（分無限和有限導流垂直裂縫） 無限導流垂直裂縫線性流+擬徑向流,線性流動階段早期,無限導流垂直裂縫,流動階段：線性流動階段+擬徑向流動階段,線性流動階段,擬徑向流動階段,無限導流垂直裂縫線性流,m=1/2,p,0,有限導流垂直裂縫,有限導流垂直裂縫流動階段,FCD較小時，雙線性流動階段+擬徑向流動階段。,雙線性流動,擬徑向流動,過渡段,線性流動 井筒儲存,有限導流垂直裂縫流動階段,FCD較大時，流動可以分為早期的雙線性流動階段、線性流動階段和后來的擬徑向流動階段。,雙線性流動,擬徑向流動,線性流動 井筒儲存,線性流動,過渡段,過渡段