現(xiàn)代試井分析課件-Chapter1

§1-1試井分析中的一些重要概念§1-2試井解釋的理論基礎(chǔ)§1-3試井分析過(guò)程§1-4試井解釋模型§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)思考題第一章試井分析的基礎(chǔ)知識(shí)本章基本要求

1、掌握試井分析中的重要概念、基本原理、基本方法；

2、掌握不同時(shí)期壓力曲線特征；

3、了解試井的目的、分類及試井分析過(guò)程。第一章：試井分析原理§1-1試井分析中的一些重要概念一、無(wú)因次量(DimensionlessVariables)二、井筒儲(chǔ)存系數(shù)(WellboreStorageconstant)三、表皮系數(shù)(SkinFactor)第一章：試井分析原理一、無(wú)因次量(DimensionlessVariables)(1)、它能使公式簡(jiǎn)化，易推導(dǎo)、記憶和應(yīng)用；(2)、導(dǎo)出公式不受單位制的限制，使用方便；(3)、使得結(jié)果具有普遍意義?！?－1試井分析中的一些重要概念一般物理量都有因次(即量綱)，并用基本因次表示，例如面積，[a]=[L2]。[Q]=[L3/T]等。也有一些無(wú)因次量。如：B，S0，φ，Kr，S為了一定目的常把有因次量無(wú)量因次化，用下標(biāo)D表示。試井中大量采用無(wú)因次量。其優(yōu)點(diǎn)在于：試井中常用的無(wú)因次量：1、無(wú)因次壓力(DimensionlessPressure)2、無(wú)因次時(shí)間(DimensionlessTime)3、無(wú)因次井筒儲(chǔ)存系數(shù)：4、無(wú)因次距離：§1－1試井分析中的一些重要概念二、井筒儲(chǔ)存系數(shù)（1）生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)形空間沒(méi)有充滿液體，關(guān)井后繼續(xù)流入井中，液面上升。（2）井筒中充滿液體，關(guān)井后受壓縮，繼續(xù)流入井中?！?－1試井分析中的一些重要概念油井剛開(kāi)井或關(guān)井時(shí)，由于原油具有壓縮性等多種原因，地面與井底產(chǎn)量不等，在進(jìn)行壓力恢復(fù)試井時(shí)，由于地面關(guān)井，因此關(guān)井一段時(shí)間內(nèi)地層流體繼續(xù)流入井筒，簡(jiǎn)稱續(xù)流(Afterflow)其原因：開(kāi)井生產(chǎn)時(shí)，將先采出井筒中原來(lái)儲(chǔ)存的被壓縮的流體，簡(jiǎn)稱為井筒存儲(chǔ)。井筒存儲(chǔ)和續(xù)流的影響近似是等效的，稱為井筒存儲(chǔ)效應(yīng)。在壓力降落與壓力恢復(fù)曲線分析時(shí)都可用存儲(chǔ)效應(yīng)與相應(yīng)的井筒存儲(chǔ)系數(shù)表征。用井筒儲(chǔ)存系數(shù)表示井筒存儲(chǔ)效應(yīng)的強(qiáng)弱程度，用C表示：即井筒原油的彈性能所儲(chǔ)存或釋放的原油的能力。

C的物理意義：壓力每改變單位壓力井筒所儲(chǔ)存或釋放的流體的體積?！?－1試井分析中的一些重要概念§1－1試井分析中的一些重要概念若原油是單相的(并充滿井筒)，則：式中C0為井筒中原油的壓縮系數(shù)，V為井筒有效容積。上式計(jì)算的C稱為“由完井資料計(jì)算的井筒存儲(chǔ)系數(shù)”，記作C完井。它是在井筒中充滿單相原油，封隔器密封，井筒周圍沒(méi)有與井筒相連通的裂縫等條件下算得的。因此C完井是井筒存儲(chǔ)系數(shù)的最小值。§1－1試井分析中的一些重要概念由于下列原因，實(shí)際C往往大于這個(gè)數(shù)值：①、井筒中具有自由氣時(shí)，由于Cg>>C0值將增大；②、若封隔器不密封，井筒有效容積值將大大增加，所以C

值將增大；③、雙孔介質(zhì)油藏，有效井筒容積由于與井筒連通的裂縫的影響面積大，所以C值增大；④、液面不到井口(井筒不充滿液體)的情形，C值會(huì)更大。圖1-1井筒存儲(chǔ)過(guò)程中地面與地下流量的變化井筒存儲(chǔ)階段；q2=

q

(關(guān)井情形)，q2=0(開(kāi)井情形)的那一時(shí)間階段稱為“純井筒存儲(chǔ)”階段，簡(jiǎn)寫(xiě)作：PWBS。q2q1§1－1試井分析中的一些重要概念在PWBS階段：§1－1試井分析中的一些重要概念假設(shè)原油充滿整個(gè)井筒，在開(kāi)井或關(guān)井t小時(shí)內(nèi)，井筒中原油體積的變化為：式中：q1，q2分別為地面(折算到井底)和井底產(chǎn)量(m3)§1－1試井分析中的一些重要概念即：開(kāi)井情形|q1-q2|為油井的穩(wěn)定產(chǎn)量，關(guān)井情形|q1-q2|為關(guān)井前的穩(wěn)定產(chǎn)量。所以在PWBS階段有：所以：在PWBS階段，△p~t為線性關(guān)系?；颍喊汛烁郊訅航禑o(wú)因次化得到無(wú)因次附加壓降，用它表示一口井表皮效應(yīng)的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，稱為表皮系數(shù)，用S表示?！?－1試井分析中的一些重要概念三、表皮系數(shù)(SkinFactor)在鉆井和完井過(guò)程中由于泥漿侵入，射孔不完善或酸化、壓裂，或生產(chǎn)過(guò)程中污染或增產(chǎn)措施等原因，使得井筒周圍環(huán)狀區(qū)域滲透率不同于油層，當(dāng)流體從油層流入井筒時(shí)，在這里產(chǎn)生附加壓降，這種現(xiàn)象叫表皮效應(yīng)。達(dá)西單位：法定單位：1、表皮系數(shù)的定義圖1-2污染區(qū)對(duì)井筒壓力降的影響§1－1試井分析中的一些重要概念

S的數(shù)值表示油藏中污染和油井增產(chǎn)措施見(jiàn)效的程度。均質(zhì)油藏中，若表皮系數(shù)S為正，數(shù)值越大，則污染越嚴(yán)重；若表皮系數(shù)S為負(fù)，絕對(duì)值越大，表明增產(chǎn)措施的效果越好?！?－1試井分析中的一些重要概念2、有效井筒半徑

污染效應(yīng)的另一種表示方法是有效井筒半徑(EffectiveWellboreRadius)。

下圖表示均質(zhì)油藏中S>0，S<0，S=0三種情形的附加壓降、折算半徑（有效井筒半徑）、表皮效應(yīng)示意圖：PRwe=rwpi△ps=0S=0PRwe<rwpi△ps>0S>0PRwe>rwpi△ps<0S<03、措施見(jiàn)效2、污染1、未受污染其中：Rwe-為折算半徑（有效井筒半徑）?！?－1試井分析中的一些重要概念

有時(shí)用流動(dòng)效率(FlowEfficiency)表示污染效應(yīng)的大小，其定義為存在污染條件下的地層實(shí)際壓力降與無(wú)污染條件下的地層理論壓力降之比，用FE表示。

流動(dòng)效率是表示污染后流動(dòng)能力大小的參數(shù)，隨時(shí)間是不斷變化的3、流動(dòng)效率§1－1試井分析中的一些重要概念上部射開(kāi)中部射開(kāi)一般射開(kāi)4、部分射開(kāi)引起的污染系數(shù)計(jì)算表皮效應(yīng)并不總是由于井筒污染造成的，在部分射開(kāi)的底層，流體不能沿整個(gè)生產(chǎn)層段流出，比全部射開(kāi)條件下需要克服更多的阻力才能由射孔孔眼流入井筒，形成了部分射孔的表皮效應(yīng)?！?－1試井分析中的一些重要概念Kuchuk和Kirwan(1987)年提出了計(jì)算部分射開(kāi)表皮系數(shù)的公式：Gringarten和Ramey在1975年提出了有效平均壓力點(diǎn)的計(jì)算公式：其中：射開(kāi)比無(wú)因次厚度§1－1試井分析中的一些重要概念5、部分射開(kāi)和污染同時(shí)存在情況下污染系數(shù)的計(jì)算由于部分射開(kāi)造成的表皮效應(yīng)和地層原有污染效應(yīng)示意圖

下圖為由于部分射開(kāi)造成的表皮效應(yīng)和地層原有污染效應(yīng)示意圖無(wú)污染無(wú)收縮無(wú)污染有收縮總的污染由不完全射開(kāi)引起的污染和已射開(kāi)井段的污染組成：§1－1試井分析中的一些重要概念6、井斜造成的污染系數(shù)的計(jì)算井斜示意圖：下圖為Cinco和Miller提出的井斜污染系數(shù)Sswp與h/rw關(guān)系曲線，也可以用下式表示由井斜引起的表皮系數(shù)：本式只能在0<α<750

，h/rw大于40時(shí)成立

對(duì)于均質(zhì)油藏情形，用S的符號(hào)可以判斷油層是否受到污染，但是對(duì)于雙孔介質(zhì)油藏卻不同，一般正常井的S為負(fù)值，改善井的S<-3。Rwe和S是兩個(gè)表示同一情形的參數(shù)，不可在同一壓力或產(chǎn)量公式中同時(shí)出現(xiàn)?！?－1試井分析中的一些重要概念§1-2試井解釋的理論基礎(chǔ)一、基本微分方程及其解（壓降公式）單相微可壓縮液體在水平、均質(zhì)等厚、彈性孔隙介質(zhì)中滲流時(shí)，其微分方程的導(dǎo)出公式如下：第一章：試井分析原理1、運(yùn)動(dòng)方程：各向同性油藏：各向異性油藏：定解條件：§1-2試井解釋的理論模型基本微分方程：各向同性油藏：3、連續(xù)性方程：2、狀態(tài)方程：各向異性油藏：液體：巖石：§1-2試井解釋的理論模型則方程的解為：二、壓力恢復(fù)公式前面已經(jīng)求出了壓降公式，我們還可以利用疊加原理求出壓力恢復(fù)公式。井A以q繼續(xù)生產(chǎn)，從關(guān)井時(shí)刻起B(yǎng)井以-q開(kāi)始投產(chǎn)，井底壓降應(yīng)為兩者在井底引起的壓降代數(shù)和。即：-tp-q井（A）井（B）△tq-tpppi0△t1-2試井解釋的理論模型§1-2試井解釋的理論模型圖1-4壓力恢復(fù)示意圖§1-2試井解釋的理論模型或：用對(duì)數(shù)表示：§1-2試井解釋的理論模型以上各式為壓力恢復(fù)公式，稱為Horner公式若關(guān)井前生產(chǎn)時(shí)間tp比關(guān)井時(shí)間△t大得多，則有：四、流動(dòng)階段的劃分

第一階段第二階段第三階段第四階段cXf，W，K，s，p*d，re，p，A井筒儲(chǔ)集人工壓裂天然裂縫多層射孔射孔不完善均質(zhì)徑向流不滲透邊界恒壓邊界封閉系統(tǒng)圖1-5雙對(duì)數(shù)曲線及流動(dòng)階段示意圖§1-2試井解釋的理論模型把壓降或壓力恢復(fù)的壓差數(shù)據(jù)繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，可得一雙對(duì)數(shù)曲線，整個(gè)曲線可分為四個(gè)階段。如圖：其中第一階段和第二階段為早期階段，這一階段的壓力變化數(shù)據(jù)必須使用高精度壓力計(jì)。

§1-3試井分析過(guò)程第一章：試井分析原理現(xiàn)代試井解釋方法使用的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。兩個(gè)過(guò)程：1、正過(guò)程：已知油藏系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型求解標(biāo)準(zhǔn)信息(數(shù)據(jù)，圖表，公式等)。

2、反問(wèn)題：對(duì)未知油藏施加信號(hào)（試井）未知油藏系統(tǒng)的信息（p，q等）與標(biāo)準(zhǔn)信息比較確定未知油藏參數(shù)。

試井就是在一定條件下（定壓或定產(chǎn)）測(cè)pw~t或Q~t，即測(cè)取系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)。而試井解釋就是利用這些資料來(lái)識(shí)別未知的油藏系統(tǒng)并求各參數(shù)，即反問(wèn)題。反問(wèn)題的解決需要通過(guò)正問(wèn)題實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵嚲Ｐ褪怯邢薜?，可以先假定幾個(gè)已知模型，求出其解，并用圖板的形式給出。解釋時(shí)在與圖版坐標(biāo)比例相同的透明紙上繪出△P～t的雙對(duì)數(shù)關(guān)系曲線，識(shí)別出是哪一類型，并用擬合值求出參數(shù)。又因?yàn)椋荷鲜絻蛇吶?duì)數(shù)，有：§1-3試井分析過(guò)程所以，當(dāng)解釋模型選用正確時(shí)，實(shí)測(cè)曲線與理論曲線應(yīng)具有完全相同的形狀，lgPD與lg△p，lgtD與lg△t只差一個(gè)常數(shù)，即縱橫坐標(biāo)的差值。將實(shí)測(cè)曲線放在理論圖版上，上、下、左、右平移，得到最好的擬合曲線后，縱橫坐標(biāo)的差值之即為相差的常數(shù)值，由此值便可求得各參數(shù)?！?-3試井分析過(guò)程§1-4試井解釋模型（InterpretationModel）

完整的試井解釋模型由以下三部分組成：基本模型、內(nèi)邊界條件和外邊界條件一、基本模型所謂基本模型即為油藏的基本特性。1、均質(zhì)油藏：具有一種孔隙介質(zhì)；2、非均質(zhì)油藏：具有多種孔隙介質(zhì)，如雙孔油藏、雙滲油藏等；第一章：試井分析原理

基本假設(shè):1、油藏在平面上是無(wú)限大的；2、油藏上下均具有不滲透隔層；3、開(kāi)井生產(chǎn)前油藏具有相同的壓力；二、內(nèi)邊界條件

內(nèi)邊界條件主要反映了測(cè)試井的特性，一般情況下內(nèi)邊界主要考慮下列情況：Ⅰ井筒存儲(chǔ)效應(yīng)；Ⅱ表皮效應(yīng)；Ⅲ水力壓裂裂縫；Ⅳ水平井。三、外邊界條件外邊界條件主要反映了油藏與外界能量交換的情況，主要有下列情況：Ⅰ無(wú)限大地層(無(wú)外邊界)；Ⅱ不滲透邊界(斷層、尖滅等)；Ⅲ恒壓外邊界；Ⅳ封閉邊界?！?-4試井解釋模型即為無(wú)限大均質(zhì)油藏具有井筒存儲(chǔ)和表皮效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。任一試井解釋模型即為這三部分內(nèi)容中的各種情況的組合，如：§1-4試井解釋模型§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別（模式識(shí)別）在雙對(duì)數(shù)曲線上，各種不同的油藏、不同流動(dòng)階段均有不同的特征，可以通過(guò)雙對(duì)數(shù)曲線判斷油氣藏類型，并區(qū)分流動(dòng)階段，稱為“診斷曲線”(log-logdiagnosis)

另外，每一個(gè)不同情形或不同流動(dòng)階段，都有其獨(dú)特特征，因此具有獨(dú)特的曲線圖，某一情形或某一流動(dòng)階段在某種坐標(biāo)下的獨(dú)特的曲線稱為“特種識(shí)別曲線圖”(Specializedplot)

利用診斷曲線和特種識(shí)別曲線可以比較準(zhǔn)確的識(shí)別不同模型和不同流動(dòng)階段，此外常用雙對(duì)數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線圖。壓力曲線的三個(gè)階段反映不同時(shí)期的壓力特征：第一章：試井分析原理中期---基本模型晚期---外邊界條件早期---內(nèi)邊界條件一、早期階段特種識(shí)別曲線上，直線段的斜率為m：(一)、井筒儲(chǔ)存階段所以：在純井筒儲(chǔ)存階段，有：可見(jiàn)，lgΔp～lgt曲線為一條直線，直線的斜率為1。通常，Δp～t的雙對(duì)數(shù)曲線稱為井筒儲(chǔ)存階段的診斷曲線.所以：§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)特種識(shí)別曲線還有另一用途，即識(shí)別和糾正時(shí)間誤差。有時(shí)記錄開(kāi)(關(guān))井時(shí)間有誤差，使得特種識(shí)別曲線不通過(guò)原點(diǎn)或雙對(duì)數(shù)曲線不是45o線，可以利用特種識(shí)別曲線糾正。辦法是將直線平移到通過(guò)原點(diǎn)，即糾正每一點(diǎn)的時(shí)間值(如圖)?！?-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)糾正時(shí)間誤差示意圖時(shí)間誤差t△p糾正后糾正前注意：時(shí)間誤差一般很小，另外不要將非PWBS的點(diǎn)誤認(rèn)為是PWBS的點(diǎn)處理。純井筒儲(chǔ)存階段的診斷曲線井筒儲(chǔ)存階段的特種分析曲線§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)（二）、無(wú)限導(dǎo)流性垂直裂縫切割井筒早期：故：§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)診斷曲線特種識(shí)別曲線(三)、有限導(dǎo)流能力垂直裂縫切割井筒1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)早期：故：特種識(shí)別曲線診斷曲線0二、無(wú)限作用徑向流動(dòng)階段(中期)1、均質(zhì)油藏§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)診斷曲線徑向流示意圖§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)徑向流動(dòng)階段的特種分析曲線2、雙孔介質(zhì)油藏（介質(zhì)間擬穩(wěn)態(tài)竄流）△plgt特種分析曲線mm§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)lg△p診斷曲線lgt三、晚期階段（外邊界）(一)、恒壓邊界后期：p=const，或p/t=0均出現(xiàn)水平線§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)lg△plgt診斷曲線△pt特種識(shí)別曲線(二)、不滲透邊界后期，測(cè)試井附近有一條斷層?！?-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)直線斷層的診斷曲線特征識(shí)別曲線§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)壓降情況：恢復(fù)情況：(1)、(2)、不成立時(shí)

(三)、封閉邊界后期達(dá)擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)階段，即：p/t=常數(shù)≠0擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)階段，產(chǎn)出油全靠油藏中的彈性能量。設(shè)dt內(nèi)壓降為dpwf，有對(duì)上式兩邊進(jìn)行積分，得：或所以在Δp～t曲線上后期為一條直線，斜率為m：§1-5流動(dòng)階段的識(shí)別(模式識(shí)別)將儲(chǔ)量公式寫(xiě)成無(wú)因次形式得：取對(duì)數(shù)§1-5流動(dòng)階