試井分析基礎(chǔ)理論課件

1、 試井分析技術(shù)試井分析技術(shù) （油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)）技術(shù)） 目錄一、儲(chǔ)層流體流動(dòng)基礎(chǔ) 二、不穩(wěn)定流動(dòng)三、疊加原理四、井筒儲(chǔ)集效應(yīng)五、試井分析的信息論六、基本幾何流動(dòng)模型七、試井解釋模型 八、試井分析技術(shù)內(nèi)容一、一、儲(chǔ)層流體流動(dòng)基礎(chǔ)儲(chǔ)層流體流動(dòng)基礎(chǔ) 試井是一種探測技術(shù)，地質(zhì)理論和油氣層滲流理論是試井模型的基礎(chǔ)。建立試井解釋模型的基礎(chǔ)概括為： 地質(zhì)基礎(chǔ)地質(zhì)基礎(chǔ) 地質(zhì)模型 孔隙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識 油氣層的幾何模型邊界性質(zhì)參數(shù)分布流體分布情況 測試井況測試井況 井模型 滲流基礎(chǔ)滲流基礎(chǔ) 滲流模型 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)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(xué)模型的基礎(chǔ)。

2、一般試井解釋中用于描述儲(chǔ)層流體流動(dòng)特征的數(shù)學(xué)關(guān)系式只包含了部分儲(chǔ)層特征，稱為基本的儲(chǔ)層特征。 基本的儲(chǔ)層特征包括以下幾個(gè)部分： （1）儲(chǔ)層中的流體類型 （2）流體流動(dòng)狀態(tài) （3）儲(chǔ)層幾何形狀 （4）儲(chǔ)層中的多相流體流動(dòng)相數(shù)量。1 1、流體類型、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(chǔ)層中的流體分為以下三個(gè)類型： （1）不可壓縮流體：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：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

3、體積 2 2、流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)狀態(tài) 為了描述在不同時(shí)間儲(chǔ)層壓力分布情況和流體流動(dòng)特征，得出了三種基本流體流動(dòng)狀態(tài)類型： （1）穩(wěn)定流：穩(wěn)定流：儲(chǔ)層中各位置的壓力保持不變，即不隨時(shí)間變化的流動(dòng)狀態(tài)。 以數(shù)學(xué)公式表示這種情況為 (dp/dt)=0 （2）不穩(wěn)定流：不穩(wěn)定流：儲(chǔ)層中各位置的壓力隨時(shí)間變化率不為零或常數(shù)的流體流動(dòng)狀態(tài)。 (dp/dt)=f(x,t) （3）擬穩(wěn)定流：擬穩(wěn)定流：儲(chǔ)層中各位置的壓力隨時(shí)間線性降低，即以固定速度降低的流體流動(dòng)狀態(tài)。 (dp/dt)=常數(shù)穩(wěn)定流擬穩(wěn)定流不穩(wěn)定流時(shí)間壓力3 3、儲(chǔ)層幾何形狀、儲(chǔ)層幾何形狀4 4、多相流體流動(dòng)相數(shù)量、多相流體流動(dòng)相數(shù)量 壓力特性的數(shù)學(xué)表

4、達(dá)式隨著儲(chǔ)層中多相流體流動(dòng)相數(shù)量而出現(xiàn)在形式和復(fù)雜性方面變化。通常，有三種流動(dòng)系統(tǒng)：-單相流系統(tǒng)（油、水或氣）；-二相流系統(tǒng)（油水、油氣或氣水）；-三相流系統(tǒng)（油水氣）。 可動(dòng)流體相數(shù)量增加，描述流體流動(dòng)和壓力分布越來越困難。 5 5、流體流動(dòng)方程（、流體流動(dòng)方程（ 達(dá)西定律）達(dá)西定律） 描述儲(chǔ)層流體特性的流體流動(dòng)方程根據(jù)所給流動(dòng)類型、流體類型等變量的不同組合有多種形式。最普遍情況是通過聯(lián)立運(yùn)動(dòng)方程(達(dá)西方程）、狀態(tài)方程和質(zhì)量守恒方程(連續(xù)性方程)，就可以得到必要的流動(dòng)方程。所有流動(dòng)方程都依賴于達(dá)西定律，因此，首先考慮這種運(yùn)動(dòng)方程了。巖石滲透率的測定，通常采用達(dá)西的線性流動(dòng)巖石滲透率的測定，通

5、常采用達(dá)西的線性流動(dòng)方式，其微分關(guān)系式為：方式，其微分關(guān)系式為：式中：式中：qq流體通過巖心的穩(wěn)定流量，流體通過巖心的穩(wěn)定流量，cm3cm3s s；AA巖石的截面積，巖石的截面積，cm2cm2；KK巖石的滲透率，巖石的滲透率，D D；流體粘度，流體粘度，cpcp；pp測試時(shí)作用于巖石兩端的壓差，測試時(shí)作用于巖石兩端的壓差，atmatm； ( (物物理大氣壓理大氣壓) )法定單位的滲透率的表達(dá)式為：法定單位的滲透率的表達(dá)式為： pALqKLpKAqLpKAq10pALqK1D=0.986923 m2 1 m2=1.01325 D 1D=1.019716 m2LpKAq310842. 1我國石油工

6、業(yè)法定單位 式中：式中：qq流體通過巖心的穩(wěn)定流量，流體通過巖心的穩(wěn)定流量，m3m3d d； AA巖石的截面積，巖石的截面積，m2m2； KK巖石的滲透率，巖石的滲透率，m2； 流體粘度，流體粘度，mPa.smPa.s； dpdpdLdL壓力梯度，壓力梯度，MPaMPam m。達(dá)西定律僅適用于下列情況：（a）層流（粘性流）；（b）穩(wěn)定流動(dòng)；（c）不可壓縮流動(dòng)；（d）均質(zhì)儲(chǔ)層 6、一般滲流數(shù)學(xué)模型的建立（、一般滲流數(shù)學(xué)模型的建立（試井解釋模型） 目前試井解釋理論一般都是基于以上的簡化模型，因此為建立更復(fù)雜情況的 試井分析方法，需要考慮更一般情況的模型。 從滲流力學(xué)可著知，滲流數(shù)學(xué)模型的一般結(jié)構(gòu)：

7、 運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程(所有數(shù)學(xué)模型必須包括的組成部分) 狀態(tài)方程狀態(tài)方程（多孔介質(zhì)里的流體在地層溫度壓力條件下的狀態(tài)） 質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程(又稱連續(xù)性方程) 能量守恒方程能量守恒方程(非等溫滲流,如熱采) 其他附加的特殊方程(物理化學(xué)滲流的擴(kuò)散) 有關(guān)的邊界條件和初始條件。 目錄一、儲(chǔ)層流體流動(dòng)基礎(chǔ) 二、不穩(wěn)定流動(dòng)三、疊加原理四、井筒儲(chǔ)集效應(yīng)五、試井分析的信息論六、基本幾何流動(dòng)模型七、試井解釋模型 八、試井分析技術(shù)內(nèi)容二、不穩(wěn)定流動(dòng)不穩(wěn)定流動(dòng) 在均質(zhì)圓形儲(chǔ)層中有一口井關(guān)井，在生產(chǎn)前整個(gè)儲(chǔ)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(huì)在井底產(chǎn)生壓力干擾。井底壓力pwf

8、會(huì)隨油井不斷生產(chǎn)而同時(shí)降低，則壓力干擾或傳播速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。地質(zhì)模型所能包括的儲(chǔ)層基本特性概括如地質(zhì)模型所能包括的儲(chǔ)層基本特性概括如下：下：（）儲(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)，如巖石的壓縮性、孔隙度、（）儲(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)，如巖石的壓縮性、孔隙度、滲透率、孔隙大小分布及表面積等。、孔隙大小分布及表面積等。（）儲(chǔ)層中的（）儲(chǔ)層中的流體特性，如流體質(zhì)量、密度、壓縮性、，如流體質(zhì)量、密度、壓縮性、粘度及其組分等。及其組分等。（）流體與巖石的綜合特性，如（）流體與巖石的綜合特性，如相滲透率、潤濕性、潤濕性、毛細(xì)管壓力特征和毛細(xì)管

9、壓力特征和流體的飽和度分布等。等。（）儲(chǔ)層的構(gòu)造特性，如儲(chǔ)層厚度、深度、（）儲(chǔ)層的構(gòu)造特性，如儲(chǔ)層厚度、深度、范圍大?。〝鄬拥龋?、傾斜度和、傾斜度和孔隙裂縫的發(fā)育程度及其分布及其分布情況等。情況等。（）（）儲(chǔ)層能量大小，如儲(chǔ)層壓力、溫度和流體儲(chǔ)藏量，如儲(chǔ)層壓力、溫度和流體儲(chǔ)藏量等。等。 (6)(6)沉積相特征。沉積相特征。基本不穩(wěn)定流動(dòng)方程 在穩(wěn)定流動(dòng)狀況下，流入單元體積多孔介質(zhì)流體的質(zhì)量與流出流體質(zhì)量相同。在不穩(wěn)定流動(dòng)狀況下，流入流體的質(zhì)量與流出流體質(zhì)量不同。因此，多孔介質(zhì)中的流體含量隨時(shí)間改變。將不穩(wěn)定流動(dòng)的變量加入到穩(wěn)定流動(dòng)中的變量有：（1）時(shí)間；（2）孔隙度 ；（3）綜合壓縮系數(shù)Ct。

10、1、微可壓縮流體的徑向流方程微可壓縮流體的徑向流方程 假定滲透率和粘度對壓力、時(shí)間和距離為常數(shù)，并且忽略2次項(xiàng)，則由上述的基本偏微分方程可以得到擴(kuò)散方程： K=絕對滲透率，p=壓力，MPa=粘度，mPa.sr=徑向距離，m t=時(shí)間，h =孔隙度，% Ct=綜合壓縮系數(shù)，1/MPa。 =導(dǎo)壓系數(shù)， smPaMPam./.22mtpKCrprrpt6 . 3122 導(dǎo)壓系數(shù)定義為導(dǎo)壓系數(shù)物理意義：單位時(shí)間內(nèi)壓力波波及的面積 , 平方米/小時(shí)綜合壓縮系數(shù)定義為：式中C為流體的壓縮系數(shù)。tCK6 . 3ftCCCfggwwootCCSCSCSC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(shí),由于

11、孔隙收縮和液體膨脹總共排擠出來的液體體積, 1/MPa。擴(kuò)散方程的應(yīng)用條件（基本假設(shè)）有擴(kuò)散方程的應(yīng)用條件（基本假設(shè)）有：（）各向同性的均質(zhì)儲(chǔ)層徑向流，（2）達(dá)西流，（3）滲透率和孔隙度為常數(shù)，（4）單相、微可壓縮的流體流動(dòng)，流體的壓縮系數(shù)和粘度為常數(shù)，（5）忽略重力影響，（6）等溫條件，（7）忽略壓力梯度2次項(xiàng)。 擴(kuò)散方程有擴(kuò)散方程有2個(gè)廣義解：個(gè)廣義解：恒定邊界壓力解，主要用于水侵計(jì)算和產(chǎn)能分析； 恒定邊界流量解，主要用于不穩(wěn)定試井分析。2、可壓縮流體的徑向流方程可壓縮流體的徑向流方程 氣體的粘度和密度受壓力影響大，因此，前面的可壓縮流體的徑向流方程假設(shè)條件不適合氣藏。 為了導(dǎo)出氣藏中可壓

12、縮流體的徑向流方程， 必須考慮以下2個(gè)附加的氣體方程：真實(shí)密度方程：氣體壓縮方程： zRTpMzpdzzpCg11 聯(lián)立以上2個(gè)方程，這樣可以得到： Al-Hussainy等人（1966）通過引入真實(shí)氣體擬壓力函數(shù)pp 將以上基本流動(dòng)方程線性化：pppzpp02tpzpKCrpzprrrt6 . 31 從而可以得到氣體的擴(kuò)散方程：氣體擴(kuò)散方程的應(yīng)用條件（基本假設(shè)）有：（）各向同性的均質(zhì)儲(chǔ)層徑向流，（2）達(dá)西流，（3）滲透率和孔隙度為常數(shù)，（4）流體服從真實(shí)氣體定律，（5）忽略重力影響，（6）等溫條件。tpKCrprrpptpp6 . 31224、多相流體的擴(kuò)散方程多相流體的擴(kuò)散方程 Marti

13、nMartin提出了類似單相流的擴(kuò)散方程：提出了類似單相流的擴(kuò)散方程：式中總流度等于各相流度之和：式中總流度等于各相流度之和：多相流綜合壓縮系數(shù)為：式中Co,Cw, Cg分別為油、水、氣的壓縮系數(shù)，So,Sw,Sg分別為油、水、氣的飽和度。tpCrprrptt6 . 3122gwoggwwootKKKfggwwootCCSCSCSC5、擴(kuò)散方程定產(chǎn)量解、擴(kuò)散方程定產(chǎn)量解封閉系統(tǒng)條件封閉系統(tǒng)條件壓力降落可以分為如下3個(gè)階段：（1）不穩(wěn)態(tài)；（2）不穩(wěn)態(tài)晚期；（3）半穩(wěn)態(tài)或擬穩(wěn)態(tài)定壓力系統(tǒng)條件定壓力系統(tǒng)條件壓力降落可以分為如下2個(gè)階段：（1）不穩(wěn)態(tài)；（2）穩(wěn)態(tài)。見于高流動(dòng)能力油藏、氣藏、氣頂油藏、底

14、水油藏rwrerPt1t不不穩(wěn)穩(wěn)定定流流擬擬穩(wěn)穩(wěn)定定流流過過渡渡流流式中Ei是冪積分：Exeuduiux() 當(dāng)x0，數(shù)值越大，表示污染越嚴(yán)重；S=0，井未受污染；S t時(shí)可用類似于壓降分析的方法進(jìn)行壓力恢復(fù)分析。這種方法稱為MDH法(Miller-Dyes-Hutchinson)。2. 典型曲線分析法典型曲線分析法模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋z驗(yàn)( (正問題正問題) ) O=O 正問題可以得到唯一的解，由模型S求解調(diào)整Kh,S,C等，使得這里：是未知系統(tǒng)測量得到的是由已知系統(tǒng)S計(jì)算得到的Pf Kh S C(, , ,)OIOSIO 模型檢驗(yàn)內(nèi)容模型檢驗(yàn)內(nèi)容 1、一致性檢驗(yàn) 2、數(shù)值模擬檢驗(yàn) 進(jìn)行數(shù)值模擬檢驗(yàn)的常用圖的有以下三種： （1）無因次Horner圖 （2）壓力歷史圖 （3）雙對數(shù)圖 3、置信區(qū)間檢驗(yàn) 4、地質(zhì)信息吻合 進(jìn)行可靠的試井分析，經(jīng)常還