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文檔簡介

交流內(nèi)容:試井基本原理和現(xiàn)代試井分析(ppt)不穩(wěn)定試井資料的圖版分析方法及手工演練特殊巖性氣田的氣藏動態(tài)描述方法(ppt)氣井產(chǎn)能試井方法及動態(tài)產(chǎn)能的確定(ppt)干擾試井和脈沖試井方法及現(xiàn)場實測例(ppt)水平井試井分析和水平井開發(fā)氣藏的動態(tài)描述研究(ppt)試采氣井的試井設(shè)計方法(ppt)試井基本原理

和現(xiàn)代試井分析

(專業(yè)版)

莊惠農(nóng)

中石油勘探開發(fā)研究院

2007.3試井工程◆試井的英文名稱是WellTesting,是以滲流力學(xué)為理論基礎(chǔ),通過測量和分析井下壓力與產(chǎn)量的關(guān)系,研究油氣水井參數(shù),從而對儲層靜態(tài)特征作出描述,并對油氣水井動態(tài)作出預(yù)測的工程方法;◆廣義的試井泛指與油氣水井動態(tài)有關(guān)的施工項目,諸如測試井底壓力、井底溫度、測液面、探砂面、井底取樣、測示功圖、測分層參數(shù)等等內(nèi)容;◆狹義的試井特指穩(wěn)定試井、不穩(wěn)定試井等與油氣在地層內(nèi)滲流有關(guān)的研究分析項目;◆“現(xiàn)代試井”則是對于20世紀(jì)70年代以來不穩(wěn)定試井測試分析方法的統(tǒng)稱。試井工程的發(fā)展歷史◆試井作為一個工程項目,幾乎與油氣田開發(fā)同時成長;◆20世紀(jì)20年代為了了解油井生產(chǎn)過程中的衰竭狀態(tài),開發(fā)了測量井下最高壓力的儀表及液面探測儀,用于油水井動態(tài)監(jiān)測;◆30年代已有10種機(jī)械式壓力計投入現(xiàn)場使用,推動了物質(zhì)平衡方法研究油藏剩余動儲量的成功應(yīng)用;◆40-50年代發(fā)明了不穩(wěn)定壓力分析的半對數(shù)(單對數(shù))方法,可以通過短時間測試的壓力恢復(fù)曲線推算地層壓力,計算分析地層參數(shù)和完井參數(shù),成為不穩(wěn)定試井分析的首次突破;◆70年代發(fā)明了壓力雙對數(shù)圖版擬合分析方法,生產(chǎn)了高精度電子壓力計系統(tǒng),高質(zhì)量錄取井底壓力,推動試井工程快速發(fā)展;◆80年代發(fā)明了壓力導(dǎo)數(shù)圖版,編制了試井解釋軟件,形成了現(xiàn)代試井分析的基本方法。現(xiàn)代試井◆“現(xiàn)代試井”的名稱最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代初,泛指新一代的試井資料錄取和分析方法,至今已被應(yīng)用了十多年;◆現(xiàn)代試井包含并體現(xiàn)了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的多項內(nèi)涵;◆應(yīng)用最新微電子技術(shù)制作的數(shù)字式井下電子壓力計系統(tǒng),錄取井下壓力/溫度數(shù)據(jù),壓力測量精度達(dá)到0.02%FS,分辨率達(dá)到0.01psi(0.00007MPa),數(shù)據(jù)錄取間隔縮短到1s,一次可取得106個數(shù)據(jù)點(diǎn),存儲在電子文檔上;◆以圖版法為中心的整套擬合分析方法,可針對各種類型的、包含各種復(fù)雜邊界條件的地層,適用于各類完井條件的油氣井,不但可以對儲層及井作出全面的描述,并可對于油氣水井未來動態(tài)作出預(yù)測;◆用完善的計算機(jī)解釋軟件,包括最新發(fā)展的數(shù)值試井軟件,實現(xiàn)分析過程的程序化,可對儲層作出盡量寫真式的描述,保證了解釋的精度,提高了解釋的速度,實現(xiàn)了單靠手工作業(yè)無法完成的分析工作。地球物理地質(zhì)和測井試井(包含PVT取樣分析、生產(chǎn)測井等測試項目)經(jīng)過地震資料解釋做出構(gòu)造圖,形成地球物理模型經(jīng)過測井解釋和地質(zhì)研究區(qū)分出油、氣、水層形成地層的地質(zhì)模型經(jīng)過試井軟件解釋得到地層動態(tài)模型氣藏工程研究經(jīng)濟(jì)評價研究鉆采工藝研究制訂油氣田開發(fā)方案地面工程研究氣藏地質(zhì)和動態(tài)資料的錄取及分析試井、物探和測井組成油、氣田研究的三大支柱技術(shù)氣藏物探、測井、地質(zhì)資料的歸納分析提供氣井滲流過程地質(zhì)模型氣井關(guān)井壓力恢復(fù)試井資料錄取壓力恢復(fù)試井曲線解釋初步建立氣井動態(tài)模型規(guī)范產(chǎn)能試井測試分析研究建立初始產(chǎn)能方程推算初始無阻流量通過試采壓力歷史擬合檢驗完善氣井動態(tài)模型氣井動態(tài)模型追蹤分析驗證、完善氣井動態(tài)模型,進(jìn)行氣井動態(tài)預(yù)測試采井產(chǎn)量壓力歷史資料錄取分析錄取氣井初始的穩(wěn)定產(chǎn)能點(diǎn)建立穩(wěn)定點(diǎn)產(chǎn)能二項式方程、推算初始無阻流量、畫初始IPR曲線圖核實初始產(chǎn)能方程建立動態(tài)產(chǎn)能方程、推算動態(tài)無阻流量、動態(tài)地層壓力、動態(tài)IPR曲線、研究產(chǎn)能衰減計算氣井供給邊界地層壓力錄取生產(chǎn)過程中動態(tài)的穩(wěn)定生產(chǎn)點(diǎn)提供氣井生產(chǎn)過程動態(tài)平均地層壓力氣井初始地層壓力測試分析生產(chǎn)過程氣井關(guān)井靜壓力測試分析生產(chǎn)過程地層壓力分析,確定單井動態(tài)儲量和地層壓力分區(qū)特征氣井和氣藏的動態(tài)描述研究動態(tài)模型研究氣井產(chǎn)能研究壓力分布研究以氣井產(chǎn)能評價為核心內(nèi)容的氣藏動態(tài)描述研究流程示意框圖氣藏地質(zhì)研究試井研究內(nèi)容示意圖解正問題解反問題具體的地層(地層1,地層2,…)從地質(zhì)角度對地層分類從滲流力學(xué)角度歸納成大類建立試井模型物理模型數(shù)學(xué)模型解數(shù)學(xué)方程式做物理模擬實驗畫出壓力/時間模擬變化曲線圖笛卡坐標(biāo)圖,單對數(shù)坐標(biāo)圖,雙對數(shù)坐標(biāo)圖最終提供地層參數(shù)和動態(tài)模型通過壓力歷史擬合檢驗確認(rèn)屬于何種類型地層通過試井軟件解釋計算模型參數(shù)通過圖形分析判斷屬于何種試井模型并作出參數(shù)量級估算油田現(xiàn)場測得壓力/時間變化曲線畫成笛卡、單對數(shù)及雙對數(shù)圖重復(fù)解釋

油氣井試井是涉及面廣泛的系統(tǒng)工程針對油氣藏和油氣井研究的嚴(yán)密的測試設(shè)計;應(yīng)用高精度的儀器設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場測試,壓力計精度0.02%FS,分辨率0.00007MPa,在井下高溫高壓條件下連續(xù)記錄、存儲數(shù)十萬個壓力數(shù)據(jù)點(diǎn);測試過程中要求油氣井配合測試進(jìn)程反復(fù)地開關(guān)井,準(zhǔn)確計量油氣產(chǎn)量,并處理好產(chǎn)出的油氣;以復(fù)雜油氣藏為背景的滲流力學(xué)理論和方法的研究;以解數(shù)理方程中的反問題為基礎(chǔ)的試井解釋軟件;結(jié)合地質(zhì)、物探、測井及工藝措施的資料綜合分析。油氣井試井研究

貫穿于油氣田勘探開發(fā)全過程勘探井的試井評價油氣田開發(fā)準(zhǔn)備階段的試井評價

—產(chǎn)能試井、壓力恢復(fù)試井、干擾試井、動儲量評估試井油氣田開發(fā)中后期的動態(tài)分析試井針對特殊問題的試井試井研究貫穿于油氣田勘探開發(fā)全過程★——必須實施的項目;☆——可能實施的項目;■——必須使用的參數(shù);□——可能使用的參數(shù)不斷充實發(fā)展的現(xiàn)代試井分析方法發(fā)展了以圖版法為中心的現(xiàn)代試井分析方法,針對不同類型地層作出不同樣式的圖版,從而更細(xì)化和更為寫真地實現(xiàn)了對于儲層特征的描述;圖版內(nèi)容由畫在雙對數(shù)坐標(biāo)中的壓力和壓力導(dǎo)數(shù)曲線組成,變換參數(shù)組合后,演化出上千種不同的圖版;特別是壓力導(dǎo)數(shù)圖版,更為敏感地顯現(xiàn)出近井地帶油氣層參數(shù)特征;用長時間油氣井生產(chǎn)過程的壓力歷史擬合檢驗,修改和完善對于儲層模型邊界特征的認(rèn)識,盡量排除解反問題時的多解性的困擾,從而達(dá)到對于儲層模型的完整的描述,并可以實現(xiàn)對于井控動儲量的評價;數(shù)值試井分析方法的發(fā)展和數(shù)值試井解釋軟件的應(yīng)用,對于儲層在平面上非均質(zhì)特征的描述更為寫真,而且使試井解釋從單個的油氣水井,進(jìn)入到共處同一個滲流空間時的多井試井解釋,充分考慮井間干擾的影響。油氣井穩(wěn)定試井分析改變幾個不同的工作制度(調(diào)節(jié)不同的油嘴),使油氣井呈現(xiàn)不同的產(chǎn)量值,每種工作制度下延續(xù)一段生產(chǎn)時間,使產(chǎn)量基本達(dá)到穩(wěn)定;在每個工作制度下測量井底流動壓力的變化,延續(xù)一段時間后,井底流動壓力也可以基本趨于穩(wěn)定;當(dāng)產(chǎn)量和井底流動壓力均達(dá)到基本穩(wěn)定時,記錄一個“測點(diǎn)值”;3-4個測點(diǎn)可以組成一次“穩(wěn)定試井”測試,對于油井來說常稱之為“系統(tǒng)試井”,對于氣井來說,稱之為“回壓試井”;從油井的系統(tǒng)試井分析,可求得油井的“采油指數(shù)Jo”和“地層流動系數(shù)Kh/μ”;從氣井的回壓試井,可以求得氣井的“無阻流量qAOF”和IPR曲線。油氣井穩(wěn)定試井曲線示意圖油氣井不穩(wěn)定試井分析在油氣井開井投產(chǎn)、關(guān)井停產(chǎn)或改變產(chǎn)量(注入量)過程中,連續(xù)監(jiān)測井底壓力的變化--開井流動壓力下的壓降曲線,關(guān)井壓力恢復(fù)曲線,并從中分析井附近地層參數(shù);不穩(wěn)定試井有多種類型:壓降試井(drawdowntest)壓力恢復(fù)試井(builduptest)變產(chǎn)量試井(multiple-ratetest)注入/壓降試井(injectivityandfallofftest)干擾試井(interferencetest)脈沖試井(pulsetest)探邊試井(reservoir-limittest)鉆井中途測試(DST)(drillstemtest)段塞測試(plugtest)開井壓降試井開井壓降曲線是油氣井開井生產(chǎn)過程中的井底壓力下降過程變化曲線,最能體現(xiàn)各種不同類型地層的壓力走勢特征;所有各種類型地層的不穩(wěn)定試井解釋圖版都是根據(jù)滲流力學(xué)方程對應(yīng)壓降曲線段的數(shù)學(xué)解制作出的;針對壓力恢復(fù)試井曲線解釋取得的儲層模型,一定要通過開井生產(chǎn)壓降段壓力歷史擬合檢驗,符合一致的才可確認(rèn)模型的正確性,否則必須對模型加以修改;現(xiàn)場實測的壓降試井曲線,其數(shù)值受產(chǎn)量不穩(wěn)定的影響而出現(xiàn)波動,從而扭曲了壓力導(dǎo)數(shù)形態(tài),這是造成壓降曲線分析解釋在運(yùn)作時出現(xiàn)困難的主要原因。關(guān)井壓力恢復(fù)試井關(guān)井壓力恢復(fù)曲線是不穩(wěn)定試井分析中應(yīng)用最多的一種測試曲線段;由于油氣井關(guān)井后產(chǎn)量很快變?yōu)?,消除了由于產(chǎn)量波動對實測井底壓力造成的影響,減少了解釋地層參數(shù)時軟件操作上的難度;壓力恢復(fù)曲線形態(tài)受關(guān)井前整個生產(chǎn)過程產(chǎn)量變化的干擾,從而對于解釋結(jié)果造成影響,而且在解釋過程中使用了根據(jù)開井壓降段制作的圖版,必須進(jìn)行一定的校正;關(guān)井過程的早期段曲線往往還存在著井儲及井筒相變的影響,井筒相變常常來自于凝析氣的反凝析作用,液體在井筒中的分離作用,等等。變產(chǎn)量試井對于不具備關(guān)井條件的油氣井,可以采取變產(chǎn)量試井的方法進(jìn)行儲層研究;變產(chǎn)量試井相當(dāng)于以部分產(chǎn)量開井或關(guān)井,其分析方法與開井壓降或關(guān)井壓力恢復(fù)試井類似;試井解釋取得的儲層模型同樣要通過整個生產(chǎn)過程壓力歷史擬合檢驗,符合一致的可確認(rèn)模型的正確性,否則必須對模型加以修改;現(xiàn)場實測的變產(chǎn)量試井曲線同樣受產(chǎn)量不穩(wěn)定的影響而出現(xiàn)波動,從而扭曲了壓力導(dǎo)數(shù)曲線形態(tài),造成分析解釋運(yùn)作過程出現(xiàn)困難。注入/壓降試井對于不能自噴的油水井,可以采取先從井口注入流體,然后關(guān)井測壓降曲線的方法進(jìn)行儲層研究;對于油田開發(fā)中應(yīng)用的注水井,投產(chǎn)前的煤層氣井,工程地質(zhì)研究井,壓裂過程施工井等均可應(yīng)用;注入壓降試井的注入過程,應(yīng)以不壓裂地層為好,如果注入過程井底出現(xiàn)壓裂裂縫,會使解釋模型在不同階段發(fā)生變化,增加了解釋難度;井間干擾試井在兩口井組成的井對中進(jìn)行測試:A井為激動井,在測試過程中改變工作制度,B井為觀測井,下入高精度的井下壓力計,記錄從A井傳播過來的干擾壓力變化;干擾試井井組可以由多個井對組成,交替進(jìn)行測試;干擾試井錄取到的壓力變化,攜帶了A、B井之間有關(guān)儲層的大量信息,例如判斷井間地層是否連通的信息,井間滲透率參數(shù)值的信息,井間的雙重介質(zhì)參數(shù)值的信息,井組附近不滲透邊界距離的信息等;井間脈沖試井與干擾試井一樣由兩口井組成一個脈沖試井井對:A井為激動井,在測試過程中至少改變3次工作制度;B井為觀測井,下入高精度的井下壓力計,記錄從A井傳播過來的脈沖壓力變化。脈沖試井井組也可以由多個井對組成。脈沖試井錄取到的壓力變化,同樣攜帶了A、B井之間有關(guān)儲層的信息,例如井間地層是否連通,滲透率值等參數(shù)的大小等等。脈沖試井相對于井間干擾試井,施工難度更大,資料分析更困難,目前只有針對均質(zhì)地層的特征點(diǎn)圖版可供使用。下入座封開井產(chǎn)油關(guān)井DST測試施工過程示意圖液墊液墊液墊液墊液墊DST測試分析DST測試是在使用專用的測試工具條件下錄取的開、關(guān)井過程不穩(wěn)定壓力;開井測試過程中,井筒內(nèi)的液面一直處于不斷上升的變液面狀態(tài)下,井底流動壓力不斷上升,產(chǎn)量不斷下降,有別于常規(guī)的壓降或壓力恢復(fù);從測試曲線中可以判斷被測井是否已形成自噴,井底是否在鉆井完井中受到嚴(yán)重傷害,地層滲透性類別,地層能量的大小等;對于尚未形成自噴的油氣井DST測試資料,應(yīng)使用段塞流圖版解釋。油氣井探邊試井分析用試井資料研究儲層邊界分布、邊界距離和井控面積的一種方法。探邊試井有兩種含義:一種是馬修斯和拉賽爾的試井專著《油層壓力恢復(fù)和油氣井測試》中描述的方法。它是用油氣井長期生產(chǎn)情況下的擬穩(wěn)態(tài)壓降曲線,推算定容油氣藏動儲量的方法;另一種是現(xiàn)代試井分析提供的方法,通過不穩(wěn)定試井曲線分析,判斷邊界的存在和性質(zhì)。典型的不穩(wěn)定試井曲線邊界顯示模式圖如下:單一直線邊界條帶形邊界油氣井試井常用的分析圖3類常用的分析圖:壓力、產(chǎn)量與時間關(guān)系的直角坐標(biāo)圖;壓降曲線、壓力恢復(fù)曲線的半對數(shù)圖(單對數(shù)圖);不穩(wěn)定試井曲線壓力和壓力導(dǎo)數(shù)的雙對數(shù)分析圖(log-log圖)。其它的特殊分析圖:續(xù)流段的笛卡坐標(biāo)分析圖,線性流的分析圖,雙線性流的分析圖,重整壓力分析圖,積分壓力分析圖等。壓力、產(chǎn)量/時間的直角坐標(biāo)圖又稱為壓力、產(chǎn)量歷史圖。它包含了一口油(氣)井生產(chǎn)過程的全部信息,只有在試井分析中預(yù)測得到的理論模型壓力與之?dāng)M合一致,才能確認(rèn)解釋結(jié)果的正確性。半對數(shù)圖產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代,是試井分析技術(shù)的第一次突破,奠定了現(xiàn)代試井方法中常規(guī)分析方法的基礎(chǔ),目前仍然廣泛應(yīng)用。壓力和壓力導(dǎo)數(shù)雙對數(shù)圖版擬合分析法產(chǎn)生于20世紀(jì)70-80年代,它是現(xiàn)代試井分析方法的基礎(chǔ),適用于各類地層和各種完井條件,可以分析油氣井不穩(wěn)定試井過程中所能波及到范圍內(nèi)的相關(guān)地層參數(shù),目前仍然不斷有新的圖版產(chǎn)生。開井生產(chǎn)關(guān)井壓力恢復(fù)自噴生產(chǎn)井開關(guān)井過程圖油氣井壓力史和產(chǎn)量史對應(yīng)關(guān)系示意圖產(chǎn)能測試產(chǎn)量變化曲線關(guān)井壓力恢復(fù)曲線開井生產(chǎn)段壓降曲線油氣井壓力/產(chǎn)量歷史圖的作用和前處理壓力歷史圖包含了一口油(氣)井生產(chǎn)過程的全部信息,例如:井附近儲層參數(shù)的信息,產(chǎn)能信息,完井狀態(tài)信息,鄰近井對本井壓力干擾的信息,儲層邊界方面的信息,生產(chǎn)井控制的有效動儲量信息等等,只有在試井分析中得到的理論模型預(yù)測壓力與現(xiàn)場實測壓力擬合一致,才能確認(rèn)解釋結(jié)果的可靠性;現(xiàn)場原始實測資料須在進(jìn)行分析前進(jìn)行“前處理”,前處理包含內(nèi)容:對于未能下入井底錄取的壓力資料,折算到井底產(chǎn)層部位;

調(diào)準(zhǔn)井下記錄時間使之與地面記錄時間,特別是產(chǎn)量記錄時間一致;多次下入壓力計取得的監(jiān)測記錄時間首尾應(yīng)彼此銜接;刪去起下壓力計過程的數(shù)據(jù);篩選、刪簡測點(diǎn)數(shù)量;進(jìn)行測試資料評價分析,簡稱“測評分析”。油氣井壓力/產(chǎn)量歷史資料的測評分析壓力歷史圖中還可能包含許多異常現(xiàn)象,這主要指測試期間由于不當(dāng)?shù)墓に嚄l件引起的壓力異常表現(xiàn),區(qū)分出這些數(shù)據(jù)段,并找出引起的原因,進(jìn)行必要的修正,或舍棄異常數(shù)據(jù),稱之為測評分析。例如:每一次下入壓力計測壓,其起始和結(jié)尾記錄了壓力計起下過程數(shù)據(jù),應(yīng)從分析數(shù)據(jù)段中刪去;某些型號的壓力計剛下到預(yù)定深度時,存在溫度平衡過程,其數(shù)據(jù)存在偏差;關(guān)井測恢復(fù)壓力期間,由于井口漏失造成壓力的突然下降;氣井開井生產(chǎn)期間由于水化物生成造成的產(chǎn)量突然下降,同時井底流壓突然上升;氣井關(guān)井后井底積液液面上升引起的壓力恢復(fù)曲線下傾;關(guān)井后井底積液,再一次開井時壓降曲線出現(xiàn)突降的尖峰;DST測試工具封隔器失效,循環(huán)閥非正常打開等意外故障引起的壓力異常;壓力變化與產(chǎn)量變化時間不同步,或相位不同,或量值不成比例;鄰近井作業(yè)影響,造成井底壓力波動;等等。油氣井壓力資料測評分析舉例壓力半對數(shù)(單對數(shù))分析圖最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代,這種圖有多種畫法,目前常用的類型有:用于壓力恢復(fù)曲線分析的Horner(赫諾)圖;用于壓力恢復(fù)曲線分析的MDH圖,作者是Miller(米勒),Dyes(戴斯)和Hutchinson(霍琴森);用于壓降曲線分析的壓降分析圖;用于多次開關(guān)井后的壓降或壓力恢復(fù)分析的疊加函數(shù)圖;半對數(shù)圖的縱坐標(biāo)一般是壓力,橫坐標(biāo)是取過對數(shù)的時間,例如MDH圖的logt,Horner圖的log((tp+Δt)/Δt),疊加函數(shù)圖的SUPF等。壓力半對數(shù)圖在試井解釋過程初期參與模型診斷,求出模型參數(shù)的初值;試井解釋過程后期參與模型檢驗。模型診斷過程中,利用半對數(shù)圖的徑向流直線段斜率m,計算井附近地層滲透率K等參數(shù)和完井表皮系數(shù)S,推算地層壓力p*。壓力半對數(shù)(單對數(shù))圖分析油氣井不穩(wěn)定試井壓力半對數(shù)(單對數(shù))分析圖舉例MDH壓降赫諾疊加函數(shù)均質(zhì)地層壓力恢復(fù)曲線單對數(shù)圖計算儲層參數(shù)徑向流直線段斜率m

續(xù)流段徑向流段利用壓力恢復(fù)曲線徑向流直線段的斜率計算氣層滲透率和氣井表皮系數(shù)◆利用徑向流直線段斜率m計算滲透率K

◆利用斜率m計算表皮系數(shù)S

擬壓力形式:擬壓力形式:壓力平方形式:壓力平方形式:均質(zhì)地層的單對數(shù)圖形特征

壓力恢復(fù)曲線Horner圖續(xù)流段徑向流段邊界反映段1Horner時間,(tp+Δt)/Δt

壓力,

p

30405060708010102105103104徑向流直線段斜率m

均質(zhì)地層的單對數(shù)圖形特征

壓力恢復(fù)曲線Horner圖(時間坐標(biāo)反轉(zhuǎn))續(xù)流段徑向流段邊界反映段1Horner時間,(tp+Δt)/Δt

壓力,

p

30405060708010102105103104徑向流直線段斜率m

均質(zhì)地層的單對數(shù)圖形特征

壓力恢復(fù)曲線疊加函數(shù)圖1續(xù)流段徑向流段邊界反映段時間疊加函數(shù),SUPF壓力,

p

3040506070805001000250015002000徑向流直線段斜率m

均質(zhì)地層的單對數(shù)圖形特征

壓力降落曲線單對數(shù)圖10-3時間,Δt

壓力,

p

30405060708010-210-1110102續(xù)流段徑向流段邊界反映段徑向流直線段斜率m

氣井試井半對數(shù)(單對數(shù))圖坐標(biāo)表達(dá)式比較表利用壓力半對數(shù)(單對數(shù))分析圖進(jìn)行模型檢驗雙對數(shù)圖版分析是現(xiàn)代試井(ModernWelltest)的核心分析方法。自20世紀(jì)70年代以來,國際石油業(yè)界發(fā)明了圖版分析方法,代表作者是:Ramey,Gringarten,Bourdet,Agarwal,Cinco-Ley,Eorlougher,

Deruyck等人,以此為基礎(chǔ),逐漸形成了現(xiàn)代試井分析方法。圖版的特征充分反映了儲層動態(tài)模型的特征,每一種已被地質(zhì)家認(rèn)識和描述的儲層結(jié)構(gòu)和完井條件,都有一種相應(yīng)的格式化的儲層動態(tài)模型,并產(chǎn)生適用的試井解釋圖版。常見的試井解釋圖版有:均質(zhì)地層解釋圖版;雙重介質(zhì)地層解釋圖版;水力壓裂井解釋圖版;水平井解釋圖版;具有邊界地層解釋圖版;干擾試井解釋圖版;等等。壓力和壓力導(dǎo)數(shù)雙對數(shù)圖版分析試井解釋圖版舉例1均質(zhì)地層壓力圖版均質(zhì)地層壓裂井壓力圖版均質(zhì)地層壓力加導(dǎo)數(shù)圖版雙重介質(zhì)地層壓力加導(dǎo)數(shù)圖版試井解釋圖版舉例2雙重介質(zhì)地層不穩(wěn)定流壓力圖版雙重介質(zhì)不穩(wěn)定流干擾試井壓力圖版雙重介質(zhì)擬穩(wěn)定流干擾試井壓力圖版雙重介質(zhì)地層擬穩(wěn)定流壓力圖版各類地層和完井條件下,在儲層內(nèi)不同的部位和不同的時間段,存在著不同的“滲流狀態(tài)”;常見的滲流狀態(tài)有:徑向流,擬徑向流,線性流,雙線性流,球形流,半球形流,不同介質(zhì)間的過渡流,擬穩(wěn)態(tài)流,續(xù)流,等等;不同的流態(tài)在壓力導(dǎo)數(shù)曲線上均對應(yīng)不同的特征線。試井解釋圖版的特點(diǎn)1一滲流特征性導(dǎo)數(shù)特征線地質(zhì)及流動特征水平直線均質(zhì)地層徑向流(均質(zhì)砂巖地層,均勻的裂縫性地層)晚期斜率為1的直線(壓降曲線)封閉邊界(定容地層)晚期導(dǎo)數(shù)曲線快速下降(壓力恢復(fù)曲線)封閉邊界(定容地層)1/2斜率直線導(dǎo)流能力很強(qiáng)的壓裂裂縫(線性流)單方向發(fā)育的裂縫系統(tǒng)1/4斜率直線有限導(dǎo)流壓裂裂縫(雙線性流)導(dǎo)數(shù)上翹后趨向于變平外圍地層變差存在不滲透邊界導(dǎo)數(shù)下傾后趨向于變平外圍地層變好地層部分射開導(dǎo)數(shù)后期下傾定壓的外邊界(油層有活躍的邊底水)導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)下凹的谷值雙重介質(zhì)地層或雙滲地層的過渡流典型的導(dǎo)數(shù)特征線與地層特征對應(yīng)關(guān)系現(xiàn)代試井針對解正問題的理論研究中,相當(dāng)多的研究力量不斷進(jìn)行新的試井模型的研究。每一種新的儲層類型一旦被地質(zhì)家發(fā)現(xiàn),并在現(xiàn)場中鉆遇對應(yīng)的油氣井,馬上就會設(shè)計出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,做出適用的試井解釋圖版:針對均勻分布的砂巖地層,做出了均質(zhì)地層圖版;針對裂縫性灰?guī)r地層,做出了雙重孔隙介質(zhì)圖版;針對河流相沉積地層中曲流河道地層,做出了矩形封閉地層圖版;針對具有非均質(zhì)變化的地層,設(shè)計了復(fù)合地層圖版;針對多層地層設(shè)計了雙滲、多滲試井解釋圖版針對存在不滲透邊界地層,設(shè)計了具有各種邊界影響圖版;等等。每一種新的鉆井完井方式出現(xiàn),設(shè)計出相應(yīng)的圖版。例如:針對水力壓裂井、水平井、多分支井、部分射開井等,均設(shè)計有相應(yīng)的圖版。數(shù)值試井方法的出現(xiàn)和數(shù)值試井軟件的應(yīng)用,使試井解釋圖版與地質(zhì)模型間的對照性逐漸趨向于寫真式的應(yīng)用。試井解釋圖版的特點(diǎn)2一地質(zhì)對照性實測不穩(wěn)定壓力變化反映了壓降漏斗產(chǎn)生和形成的過程,依照時間順序,先后掃描了由近井地帶到遠(yuǎn)井地帶的不同儲層區(qū)域,攜帶了反映這些區(qū)域儲層結(jié)構(gòu)的全部信息;相應(yīng)的圖版也是針對格式化后的儲層條件制作的;實測曲線與圖版曲線作全程擬合,前后連貫一致,可以確認(rèn)從井底條件到井附近地層、再到外圍地層、直到地層邊界的完整的模型特征;相對于一些早期的方法,往往只是求取地層的某一項參數(shù),忽略了其它參數(shù),以及參數(shù)之間的相互影響。例如:半對數(shù)直線法僅僅用來求井附近滲透率K和表皮系數(shù)S;Y函數(shù)法僅僅了解近井不滲透邊界距離;Masket法用來了解平均地層壓力;等等。試井解釋圖版的特點(diǎn)3一全程一慣性圖版擬合分析方法的理論基礎(chǔ)圖版曲線與實測曲線在對數(shù)坐標(biāo)中形狀一致、坐標(biāo)值差常數(shù)圖版曲線的坐標(biāo):縱坐標(biāo)pD、pD',橫坐標(biāo)tD/CD,表達(dá)為:

從公式中看到,同樣的地層,同樣的儲層模型,畫出它們的不穩(wěn)定壓力曲線時,不論在無因次坐標(biāo)(pD~tD∕CD)下的圖版曲線,或是在有因次坐標(biāo)(Δψ~Δt)下的實測曲線,在雙對數(shù)圖中的形態(tài)是完全相同的,差別在于在縱坐標(biāo)方向移動常數(shù)A,在橫坐標(biāo)方向移動常數(shù)B。

公式雙方求對數(shù)后表達(dá)為:具有井儲和表皮影響的均質(zhì)地層壓力雙對數(shù)圖(Gringarten和Bourdet圖版)壓力和壓力導(dǎo)數(shù),

pD

pD′

時間,tD/CD

壓力壓力導(dǎo)數(shù)實測曲線--坐標(biāo)為有因次的值:壓力和壓力導(dǎo)數(shù)-MPa時間-h(huán)圖版擬合分析方法圖版曲線--坐標(biāo)為無因次量:壓力-pD、pD'時間-tD/CD圖版擬合過程示意圖進(jìn)行圖版擬合,確定擬合點(diǎn)M實測曲線圖版曲線壓力壓力導(dǎo)數(shù)擬合點(diǎn)MpD

tD/CD

把實測數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)在刻度與圖版一致的透明雙對數(shù)坐標(biāo)紙上,并且連成曲線;把實測曲線與選擇好的圖版相重疊,沿水平方向和垂直方向相對移動,直到實測曲線與圖版曲線族中的某一條線完全重合,記下這一條圖版曲線的圖形參數(shù)(CDe2S)M;在擬合后的重疊圖面上選擇一個擬合點(diǎn)M,讀出M點(diǎn)在實測曲線圖上的坐標(biāo)和圖版上的坐標(biāo);

M點(diǎn)在實測曲線圖上的坐標(biāo)是:

油井--(Δp

)M

,(Δt)M氣井--(Δψ

)M

,(Δt

)M

M點(diǎn)在圖版上的坐標(biāo)是:(pD)M

,(tD/CD)M

;代入公式計算地層滲透率K、表皮系數(shù)S

和井筒儲集系數(shù)C。圖版擬合分析計算參數(shù)過程用擬合點(diǎn)值計算參數(shù)表達(dá)式(對于油井)◆

用壓力坐標(biāo)擬合值計算滲透率K◆

用時間坐標(biāo)擬合值計算井儲系數(shù)C◆用圖版擬合曲線參數(shù)CDe2S

計算表皮系數(shù)S用擬合點(diǎn)值計算參數(shù)表達(dá)式(對于氣井)◆

用壓力坐標(biāo)擬合值計算滲透率K◆

用時間坐標(biāo)擬合值計算井儲系數(shù)C◆用圖版擬合曲線參數(shù)CDe2S

計算表皮系數(shù)S一些常用的雙對數(shù)圖版壓力/時間坐標(biāo)及參變量表達(dá)式常用的雙對數(shù)圖版1-格林加登和布迪均質(zhì)地層圖版均質(zhì)地層圖版是試井分析中最經(jīng)常使用的一種圖版;圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/CD,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD和無因次壓力導(dǎo)數(shù)pD′;壓力導(dǎo)數(shù)pD′的表達(dá)式:;圖版由多條曲線組成,標(biāo)識曲線族的參變量是CDe2S;通過圖版擬合,可以求得儲層的滲透率K、表皮系數(shù)S和井儲系數(shù)C。常用的雙對數(shù)圖版2-雷米和阿格沃爾均質(zhì)地層圖版圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD;圖版分別以S和C為參變量,清楚表明了表皮系數(shù)和井儲系數(shù)對于曲線形態(tài)的影響,因次常常被引用來進(jìn)行曲線形態(tài)分析;曲線布滿了圖面,形狀彼此相近,增加了擬合過程中選值的不確定性,因而目前試井解釋軟件中較少應(yīng)用;這種圖版是針對單井不穩(wěn)定試井最早開發(fā)研制的圖版,相關(guān)論文刊載于1970年的SPEJ雜志上;常用的雙對數(shù)圖版3-雙重介質(zhì)地層壓力圖版這種圖版由布迪等人研制,發(fā)表于1982年的世界石油雜志上。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/CD,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD。圖版曲線分為2族,一族為裂縫和總系統(tǒng)的均質(zhì)流部分,標(biāo)志的參數(shù)為CDe2S;另一族為過渡流部分,標(biāo)志的參數(shù)是λe-2S。實測曲線第1段為裂縫流段,與均質(zhì)流圖版擬合;第2段為過渡流段,與過渡流圖版擬合;第3段為總系統(tǒng)流段,再一次與均質(zhì)流圖版擬合。通過圖版擬合求得的參數(shù)有:Kf,S,C,ω,λ等。常用的雙對數(shù)圖版4-雙重介質(zhì)地層壓力導(dǎo)數(shù)圖版CDe2S這種圖版由布迪等人研制,發(fā)表于1983年的SPE雜志上。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/CD,縱坐標(biāo)是無因次壓力導(dǎo)數(shù)pD′。圖版曲線分為2族,一族為裂縫和總系統(tǒng)的均質(zhì)流壓力導(dǎo)數(shù)曲線,標(biāo)志的參數(shù)為CDe2S;另一族為過渡流壓力導(dǎo)數(shù)曲線,標(biāo)志的參數(shù)是λCD/ω(1-ω)(圖版曲線下降段)和λCD/

(1-ω)(圖版曲線上升段)。實測曲線與圖版擬合時,第1段為裂縫流,與均質(zhì)流導(dǎo)數(shù)圖版擬合;第2段為過渡流段,其前半部分與下降段圖版擬合,后半部分與上升段圖版擬合;第3段為總系統(tǒng)流段,再一次與均質(zhì)流圖版擬合。通過圖版擬合求得的參數(shù)有:Kf,S,C,ω,λ等。常用的雙對數(shù)圖版5-均質(zhì)地層干擾試井圖版這種圖版是試井分析中最早出現(xiàn)的雙對數(shù)圖版,相關(guān)論文由Mueller于1965年發(fā)表在JPT雜志上,之后一直被廣泛應(yīng)用。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/rD2,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD。該圖版用不穩(wěn)定壓力傳播的指數(shù)積分函數(shù)(Ei函數(shù))

制作,應(yīng)用于均質(zhì)無限大地層干擾試井分析。通過圖版擬合可以求得井間地層的參數(shù):流動系數(shù)Kh/μ,地層滲透率K,彈性儲能參數(shù)φCt

h,或?qū)合禂?shù)K/φμCt等。常用的雙對數(shù)圖版6-雙重介質(zhì)地層干擾試井德里克圖版這種圖版應(yīng)用于雙重孔隙介質(zhì)地層的干擾試井資料分析,由德里克等人開發(fā)應(yīng)用,發(fā)表于SPE年會論文集(SPE11025)。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/rD2,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD。圖版曲線分為2族,一族為裂縫和總系統(tǒng)的均質(zhì)流壓力圖版曲線,標(biāo)志的參數(shù)為ω;另一族為過渡流壓力圖版曲線,標(biāo)志的參數(shù)是λrD2

。實測曲線第1段為裂縫流段,與均質(zhì)流圖版擬合;第2段為過渡流段,與過渡流圖版擬合;第3段為總系統(tǒng)流段,再一次與均質(zhì)流圖版擬合。通過圖版擬合求得的參數(shù)有:裂縫滲透率Kf,儲能參數(shù)(φCth),彈性儲能比ω,竄流系數(shù)λ等。常用的雙對數(shù)圖版7-雙重介質(zhì)地層干擾試井莊-朱圖版這種圖版開發(fā)于1982年,并立即應(yīng)用于潛山型雙重孔隙介質(zhì)灰?guī)r地層的現(xiàn)場干擾試井資料分析;正式發(fā)表于1986年7月的中國石油學(xué)報(第七卷第三期)。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/rD2

,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD。與德里克的圖版不同,這種圖版把均質(zhì)流與過渡流融為一體,形成前后完整的曲線,顯示從裂縫均質(zhì)流到過渡流再到總系統(tǒng)均質(zhì)流的完整的變化過程

,曲線族中每條曲線帶有參變量(ω,λrD2)。通過圖版擬合求得的參數(shù)有:裂縫滲透率Kf,儲能參數(shù)(φCth),彈性儲能比ω,竄流系數(shù)λ等。常用的雙對數(shù)圖版8-雙重介質(zhì)地層干擾試井導(dǎo)數(shù)圖版這種圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/rD2

,縱坐標(biāo)是無因次壓力導(dǎo)數(shù)pD',它常常與干擾壓力圖版配合使用。從圖版曲線看到,導(dǎo)數(shù)曲線在過渡流段明顯出現(xiàn)向下凹的區(qū)段,ω植越小,下凹深度越深,清楚顯現(xiàn)雙重介質(zhì)特征。曲線族中每條曲線帶有參變量(ω,λrD2)。通過圖版擬合求得的參數(shù)有:裂縫滲透率Kf,儲能參數(shù)(φCth),彈性儲能比ω,竄流系數(shù)λ等。常用的雙對數(shù)圖版9-無限導(dǎo)流、均勻流垂直裂縫井圖版當(dāng)加入的支撐砂分選較好時,產(chǎn)生的壓裂裂縫具有較儲層高得多的滲透率,形成所謂無限導(dǎo)流裂縫;單位裂縫面流量相同時稱為均勻流。圖版早期段具有明顯的1/2斜率直線段,成為這類曲線的主要特征。通過圖版擬合,可以求得地層滲透率K、壓裂裂縫半長Xf,裂縫表皮系數(shù)Sf

等參數(shù)。這種圖版針對均質(zhì)地層內(nèi)具有無限導(dǎo)流或均勻流垂直裂縫的水力壓裂井試井解釋應(yīng)用,由Gringarten等人開發(fā)研制。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tDXf,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD。常用的雙對數(shù)圖版10-有限導(dǎo)流垂直裂縫井圖版這種圖版針對均質(zhì)地層內(nèi)具有有限導(dǎo)流垂直裂縫的水力壓裂井試井解釋應(yīng)用。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tDXf·FCD2,縱坐標(biāo)是無因次壓力pD·FCD2。當(dāng)加入的支撐砂形成的壓裂裂縫內(nèi)滲透率與地層滲透率在同一數(shù)量級時,形成所謂有限導(dǎo)流裂縫。圖版早期段具有明顯的1/4斜率直線段,有時向1/2斜率轉(zhuǎn)換。通過圖版擬合,可以求得地層滲透率K、壓裂裂縫半長Xf,裂縫表皮系數(shù)Sf

以及裂縫導(dǎo)流能力FCD等參數(shù)。常用的雙對數(shù)圖版11-麥金利圖版圖版的參變量是:通過圖版擬合,可以求得儲層的滲透率K和井儲系數(shù)C。這種圖版在1971年發(fā)表后曾一度被廣泛采用,但目前應(yīng)用較少,一般的試井解釋軟件中也很少采納。這種圖版雖然也是一種雙對數(shù)圖版,但它與前面介紹的圖版格式不同,未采用無因次化的壓力和時間坐標(biāo),因此坐標(biāo)刻度受單位制影響而不同。圖版制作存在井儲影響,但認(rèn)為表皮系數(shù)S=0,同時假定邊界壓力p|r=2000rw=常數(shù)。常用的雙對數(shù)圖版12-段塞流圖版這種圖版專門用于DST測試資料分析,針對未能形成自噴的低產(chǎn)井。在液面尚未到達(dá)井口即停止了流動,形成所謂的“段塞流”;或者當(dāng)液面上升過程中,關(guān)閉了DST井下關(guān)井閥,在開井段也會形成段塞流。段塞流在流動過程中產(chǎn)量是不斷降低的,不能應(yīng)用通常的不穩(wěn)定試井解釋圖版,從而開發(fā)了專門的解釋圖版。通過圖版擬合可以求得儲層的滲透率K、表皮系數(shù)S和井儲系數(shù)C。某些專門針對DST測試的試井解釋軟件中予以采納。段塞流圖版由雷米等人研制,發(fā)表于1975年的SPE雜志上。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/CD,縱坐標(biāo)是無因次壓力pDR,參變量CDe2S

。重整壓力圖版重整壓力的英文名稱是“Normalizedpressure”,它是于20世紀(jì)80年代末到90年代初,由Agarwal,Yeh,Onur,Duong及Reynolds

等人首先開發(fā)應(yīng)用的。在90年代上半葉曾引起一些研究人員注意,發(fā)表了大量的文章,制作了各式各樣的類似圖版,并曾認(rèn)為可以取代以往的圖版。這類圖版雖然形式很多,名稱各異,但通常的做法是把壓力、壓力導(dǎo)數(shù)和時間重新組合后,形成新的縱坐標(biāo)變量和橫坐標(biāo)變量,從而使圖版形成了新的樣式和新的特點(diǎn)??v坐標(biāo)重整壓力pDG常表示為:橫坐標(biāo)重整時間表達(dá)形式很多,例如:

tD/CD,tDG/CD,tD/CDE,tDXfG

,tDXfG·FCD

,等等。通過十多年的實踐逐漸了解到,重整壓力圖版沒有為油氣層研究提供新的認(rèn)識,操作起來較為麻煩,因而很少為試井解釋軟件采納。

劉能強(qiáng)教授在1996年出版的《實用現(xiàn)代試井解釋方法》第三版中,曾應(yīng)用重整壓力圖版分析水平井流動特征,但在2003年的第四版中由于其實用性不強(qiáng),刪去了這一部分內(nèi)容。重整壓力圖版坐標(biāo)構(gòu)成及特征列表-1重整壓力圖版坐標(biāo)構(gòu)成及特征列表-2重整壓力典型圖版1–Yeh均質(zhì)地層圖版該圖版由Yeh和Agarwal等人研制,發(fā)表于SPE會議論文集-SPE17567。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tDG/CD,縱坐標(biāo)是無因次壓力pDG,參變量CDe2S

。這種圖版改變了常用的均質(zhì)地層圖版形態(tài),把斜率為1的續(xù)流段直線段縮成坐標(biāo)為(0.5,0.5)的一個點(diǎn),使得擬合過程更為簡單。曲線的后半部分逐漸與原有的均質(zhì)地層圖版接近。該圖版在與實測曲線擬合時,只做水平方向移動,從擬合點(diǎn)求得井儲系數(shù)C和表皮系數(shù)S,但不能求出地層滲透率值。地層滲透率值要與另一種由Duong

開發(fā)的圖版結(jié)合應(yīng)用。重整壓力典型圖版2-Duong均質(zhì)地層圖版該圖版由Duong等人研制開發(fā),發(fā)表于SPE年會論文集,論文編號SPE16812。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tD/CD,縱坐標(biāo)是無因次壓力pDG,參變量CDe2S

。這種圖版改變了常用的均質(zhì)地層圖版形態(tài),把斜率為1的續(xù)流段直線段改變成pDG=0.5的水平線,從水平線過渡到徑向流段曲線時,CDe2S

值越高,曲線位置越低,形成交叉。曲線的后半部分在虛線以后逐漸與原有的均質(zhì)地層圖版重合。從擬合點(diǎn)求得地層滲透率K,但井儲系數(shù)C和表皮系數(shù)S值要從Yeh圖版求得。重整壓力典型圖版3–無限導(dǎo)流垂直裂縫圖版該圖版針對具有無限導(dǎo)流垂直裂縫井制作。圖版橫坐標(biāo)是無因次時間tDXfG,縱坐標(biāo)是無因次壓力pDG,參變量CDf。這種圖版改變了常用的均質(zhì)地層圖版形態(tài),續(xù)流段從E點(diǎn)開始,E點(diǎn)坐標(biāo)是(CDf/2,0.5)。經(jīng)水平移動擬合后,由擬合點(diǎn)M1,通過公式計算可以求出壓裂裂縫半長Xf。要從其它類型圖版的擬合點(diǎn)求地層滲透率K。積分壓力圖版積分壓力圖版是針對早年用機(jī)械式壓力計錄取的低精度壓力資料分析而研制的。圖版縱坐標(biāo):

橫坐標(biāo):tD/CD,參變量:CDe2S。該圖版從形態(tài)上看與通常的均質(zhì)地層圖版相近,續(xù)流段表現(xiàn)為斜率為1的直線,壓力導(dǎo)數(shù)后期變?yōu)榭v坐標(biāo)0.5的水平直線。但是與均質(zhì)地層圖版不同的是:斜率1的續(xù)流段直線向右移動;導(dǎo)數(shù)水平線起點(diǎn)與徑向流段的起點(diǎn)也并不對應(yīng),而是向右移動,出現(xiàn)了“擴(kuò)散”特征,失去了對徑向流段的判斷功能。由于求積分過程使壓力轉(zhuǎn)化為均值壓力,抹平了壓力跳動的同時,也使壓力本身產(chǎn)生某種失真,這對于目前錄取的高精度壓力資料分析是有害無益的。從擬合點(diǎn)求得地層滲透率K,井儲系數(shù)C和表皮系數(shù)S。試井分析模式圖模式圖指具備典型特征的雙對數(shù)分析圖。它代表著某一類均質(zhì)的或非均質(zhì)的地層,加上地層外圍某種特定外邊界條件,再加上某一類特定的井身結(jié)構(gòu)或某一類完井井底條件,以及井筒對于流動過程的影響,經(jīng)過各種組合后所表現(xiàn)出的動態(tài)特征情況。常見的地層類型有:均質(zhì)地層,雙重介質(zhì)地層,雙滲地層等。

儲層外邊界條件有:不同的邊界形狀--直線形,直線組合形,圓形,封閉矩形,以及其它復(fù)雜形狀,等等;不同的邊界性質(zhì)――不滲透邊界,定壓邊界(對于油井),半滲透邊界,等等。

儲層的平面分布狀態(tài):Kh值和φ值分布狀態(tài),流體分布狀態(tài)。井身結(jié)構(gòu):直井,水平井,大斜度井,多分支井,等等。井筒和井底條件:井儲C影響,表皮S影響,垂直壓裂裂縫,水平壓裂裂縫,與井底連通的天然裂縫,部分射開,等等。模式圖的繪制條件符合現(xiàn)場實際情況,時間間隔不超過7個對數(shù)周期。氣井試井常見雙對數(shù)模式圖形舉例及特征-1氣井試井常見雙對數(shù)模式圖形舉例及特征-2氣井試井常見雙對數(shù)模式圖形舉例及特征-3均質(zhì)地層和均質(zhì)地層不穩(wěn)定試井曲線特征均質(zhì)地層概念--不管是孔隙型砂巖地層或裂縫性灰?guī)r地層,在井所控制的范圍內(nèi)(測試過程壓力波及范圍),儲層參數(shù)(K和φ等)從宏觀上看如果是接近均一的,即可認(rèn)為是均質(zhì)地層。均質(zhì)地層在不穩(wěn)定試井曲線上的特征--在有限的流動區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)為徑向流(或擬徑向流),壓力導(dǎo)數(shù)存在明顯的水平直線段。

均質(zhì)地層的概念不是絕對的,現(xiàn)場實際中的地層,平面上總是存在著非均質(zhì)變化,但從油氣井的動態(tài)表現(xiàn)中看,這種“均質(zhì)地層”概念下的地層卻是普遍存在的。

舉例:青海澀北氣田常常測到大范圍的均質(zhì)地層特征曲線;塔里木克拉2氣田雖系巨厚的河流相沉積地層,縱向差異大,氣藏內(nèi)分布著70余條小斷層,但不穩(wěn)定試井曲線明顯存在著長時間的徑向流段。靖邊氣田打開奧陶系灰?guī)r裂縫性儲層,絕大多數(shù)井的不穩(wěn)定試井曲線在一定的范圍內(nèi)表現(xiàn)為均質(zhì)地層特征,后期出現(xiàn)非均質(zhì)邊界反映。均質(zhì)地層不穩(wěn)定試井曲線特征圖存在三個特征段:續(xù)流段:單位斜率直線;續(xù)流過渡段:壓力導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)峰值后下降并趨向于0.5水平線;徑向流段:0.5水平線段。由于實際地層條件不同(Kh/μ),完井條件不同(表皮S和井儲C),使得現(xiàn)場實際測到的曲線,不論形態(tài)和截取位置都不完全一樣。平面徑向流示意圖是否存在徑向流段的分界線

CDe2S

--形狀參數(shù),Kh/μC--位置截取參數(shù),均質(zhì)地層不穩(wěn)定試井曲線舉例澀北第4系砂巖氣田(臺5井)牙哈砂巖凝析氣田(牙哈6井)靖邊奧陶系海相裂縫性灰?guī)r氣田(陜155井)和田河裂縫性灰?guī)r氣田(瑪4井)雙重介質(zhì)地層的構(gòu)成和流動特征在中國國內(nèi)常把雙重孔隙介質(zhì)(doubleporositymedium)稱為雙重介質(zhì);在雙重介質(zhì)名稱下,滲流力學(xué)的研究對象中還有一種雙重滲透率介質(zhì)(doublepermeabilitymedium),指存在滲透性差異的多層油層。雙重孔隙介質(zhì)是由研究試井分析理論的前蘇聯(lián)學(xué)者巴蘭布拉特定義并加以應(yīng)用的,也只有通過試井資料分析,才能確認(rèn)雙重介質(zhì)的存在,求出雙重介質(zhì)參數(shù)。

在雙重介質(zhì)中存在著基質(zhì)巖塊和分布于巖塊之間的裂縫系統(tǒng),油氣主要存儲于基質(zhì)巖塊中,而裂縫系統(tǒng)則主要是油氣流動的通道。

標(biāo)志雙重介質(zhì)的參數(shù)有:彈性儲能比ω--裂縫系統(tǒng)與裂縫加基質(zhì)總系統(tǒng)彈性儲量之比;竄流系數(shù)λ--從基質(zhì)向裂縫過渡流動的供給能力,定義是:和雙重介質(zhì)內(nèi)油氣的采出先從裂縫系統(tǒng)開始,油氣從裂縫中流向井底,當(dāng)裂縫系統(tǒng)壓力降低以后,再波及到巖塊系統(tǒng),逐漸達(dá)到共同采出。雙重介質(zhì)地層單元體構(gòu)成和物理含義

在油氣田開發(fā)中雙重介質(zhì)地層的存在必須滿足兩類條件:

地質(zhì)條件-有效儲存油氣的巖塊和分布于巖塊間的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng);合適的滲流條件-裂縫系統(tǒng)能夠有效連接巖塊內(nèi)的孔隙;巖塊中儲存有足夠多的油氣(ω值較小),并且能夠順利地流向裂縫(λ值較大)。國內(nèi)某些以雙重介質(zhì)為地質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)的氣田,出現(xiàn)了一定程度的失誤,究其原因,多是由于地質(zhì)家單純從靜態(tài)角度認(rèn)識發(fā)育裂縫的地層,采用巖芯統(tǒng)計方法或結(jié)合測井識別方法計算所謂“雙重介質(zhì)儲量”,又用雙重介質(zhì)數(shù)模軟件制訂開發(fā)方案,并未從動態(tài)角度了解地層是否顯示雙重介質(zhì)特征,最終導(dǎo)致開發(fā)效果與預(yù)期結(jié)果相去甚遠(yuǎn)。雙重介質(zhì)單元體流體在雙重介質(zhì)地層中的流動過程及模式圖井儲系數(shù)CD值對雙重介質(zhì)曲線形態(tài)的影響

CD值每增大一個數(shù)量級,續(xù)流段直線向后移動一個對數(shù)周期。CD值較大時,隱去了裂縫徑向流段。雙重介質(zhì)氣田的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)一些地質(zhì)家習(xí)慣于把裂縫性碳酸鹽巖氣田歸納為雙重介質(zhì)氣田。恰巧鉆遇大縫大洞的試氣探井,常常會表現(xiàn)為初期高產(chǎn),日產(chǎn)量有時可達(dá)到數(shù)百萬方或者更高。被這一現(xiàn)象所鼓舞,計劃人員對于氣田的期望值會層層升溫,進(jìn)一步助長了地質(zhì)家計算儲量時向高值靠攏的意向。

高產(chǎn)的原因是由于大裂縫與井筒直接連通,以及縫、洞中存儲著一定數(shù)量的天然氣。

在潛山型碳酸鹽巖氣藏中的氣井,投入生產(chǎn)后往往遇到嚴(yán)峻的穩(wěn)產(chǎn)問題,原因是大縫大洞以外并沒有足夠多的基質(zhì)孔隙空間儲存有天然氣,難以保證天然氣向氣井的后續(xù)供應(yīng)。人們習(xí)慣于用對待均質(zhì)砂巖地層的方式對待氣井高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)系,甚至在方案設(shè)計配產(chǎn)時,沿襲使用(1/4~1/5)qAOF的穩(wěn)產(chǎn)指標(biāo),難以接受初期高產(chǎn)與迅速衰減的產(chǎn)量之間存在的巨大反差。只有實事求是地理解雙重介質(zhì)地層的存在及流動特征,才能合理處理這類裂縫性氣田的開發(fā)問題。彈性儲能比ω對于不穩(wěn)定試井曲線及氣井產(chǎn)能的影響壓力導(dǎo)數(shù)過渡段向下凹的深度顯示ω值大小,ω接近0.5,導(dǎo)數(shù)接近水平線。ω值大小對于氣井穩(wěn)產(chǎn)至關(guān)重要,ω值越小,例如ω=0.01,說明基質(zhì)中天然氣的儲存比例越高,地層對于氣井產(chǎn)量的后續(xù)供應(yīng)能力越好,穩(wěn)產(chǎn)能力也越好。相反如果ω值接近0.5,則基質(zhì)基本上發(fā)揮不了穩(wěn)產(chǎn)作用,地層表現(xiàn)為均質(zhì)。竄流系數(shù)λ對于不穩(wěn)定試井曲線及氣井產(chǎn)能的影響

λ值對于氣井穩(wěn)產(chǎn)也很重要,,標(biāo)明油氣從基質(zhì)向裂縫流動時的難易程度,λ值越小過渡時間越往后移。當(dāng)λ值減小到原值的1/10,過渡時間將向后推移一個對數(shù)周期,時間加長10倍。這表明即使基質(zhì)中存儲有天然氣,如果基質(zhì)滲透率Km過低,也難以有效地在工業(yè)開采期里采出。雙重介質(zhì)地層的確認(rèn)和ωλ參數(shù)確定中的問題雙重介質(zhì)特征只有用壓力恢復(fù)曲線分析加以認(rèn)識,單純采取靜態(tài)分析方法無法確認(rèn)雙重介質(zhì)地層的存在,更無法得到ωλ參數(shù)。壓力恢復(fù)曲線的錄取必須要達(dá)到足夠長的時間,以把裂縫徑向流段、過渡流段和總系統(tǒng)徑向流段都測到,才能完整確定雙重介質(zhì)參數(shù)Kf,S,C,ω,λ等。氣井、特別是深氣井,在壓力恢復(fù)測試時如果采取井口關(guān)井,往往使C值達(dá)到(3~5)m3/MPa,有可能遮掩了過渡段形態(tài)特征,導(dǎo)致解釋不出標(biāo)志雙重介質(zhì)的ω,λ等參數(shù),也就無法確認(rèn)雙重介質(zhì)的存在。

復(fù)雜井底裂縫系統(tǒng)的存在和近井邊界的影響,常常改變了曲線形態(tài),也擾亂了雙重介質(zhì)特征的確認(rèn),使得試井解釋出現(xiàn)困難。凝析氣井、產(chǎn)水氣井關(guān)井時的變井儲影響,會掩蓋雙重介質(zhì)曲線的過渡段特征,甚至出現(xiàn)駝峰、恢復(fù)壓力回落現(xiàn)象,導(dǎo)致測不到徑向流段。開井時間過短,油氣流動尚未波及到基質(zhì)部分,如果又接著關(guān)井,在壓力恢復(fù)曲線圖上也不可能包含和顯示雙重介質(zhì)特征。雙重介質(zhì)地層壓力恢復(fù)曲線舉例-林1井由此看來,該井區(qū)的天然氣賦存中,約有1/3屬于裂縫系統(tǒng),其余儲存在基質(zhì)巖塊中。應(yīng)該說地層的ω值較高,作為基質(zhì)巖塊的后備供給并不是十分充分。但是注意到,該地區(qū)的裂縫多為網(wǎng)狀縫,密集的裂縫系統(tǒng),既是流通通道,也是儲集空間。特別從林1井的壓力歷史看,開采狀態(tài)下的壓降情況沒有出現(xiàn)陡降的態(tài)勢,因而也仍然可以形成一定條件下的穩(wěn)產(chǎn)。靖邊氣田林1井打開奧陶系海相沉積的裂縫性灰?guī)r地層。從壓力恢復(fù)曲線形態(tài)可以看到,具有典型的雙重介質(zhì)曲線特征,經(jīng)過試井解釋軟件分析,得到儲層參數(shù):Kf=1.0mD,ω=0.285,λ=1.4×10-8。雙滲地層儲層結(jié)構(gòu)及流動圖譜示意圖雙滲地層是指滲透率不同的兩層均質(zhì)地層互相疊置形成一個整體,兩個層都可以向井內(nèi)供給油氣,同時兩層之間還可以存在油氣交換,稱之為“層間越流”。雙滲地層在油田現(xiàn)場經(jīng)??梢杂龅?,例如多層互相疊置形成厚層的層狀油層,或者是多個薄層互相疊置,雖有隔層但隔層并不完全連續(xù),可以穿透的地層。國內(nèi)外一些專家曾在理論上進(jìn)行了大量的研究,目前從國外引進(jìn)的試井解釋軟件也包含了相關(guān)的部分,但是這類地層的試井分析圖形,受層間越流過程影響嚴(yán)重,而層間越流狀況又與井的生產(chǎn)歷史和開關(guān)井過程密切相關(guān),因此解釋過程的多解性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它類型地層。雙滲地層不穩(wěn)定試井曲線模式圖雙滲地層試井曲線模式圖看起來類似于雙重介質(zhì)地層的模式圖,但是它不存在第一個徑向流段。大致包含三個流動段:續(xù)流段,層間越流段和徑向流段。續(xù)流段層間越流段徑向流段標(biāo)明雙滲地層的參數(shù)有:層間儲能系數(shù)比--層間地層系數(shù)比--層間竄流系數(shù)--通過圖版擬合,可以求得兩層綜合滲透率及平均滲透率,以及全井表皮系數(shù)。均質(zhì)地層水力壓裂井的試井解釋低滲透砂巖地層中的氣井,常常采取加砂水力壓裂改造方式開采。深井的加砂壓裂一般產(chǎn)生垂直于地層平面的裂縫,淺井則一般會產(chǎn)生水平壓裂裂縫。加入的支撐砂分選較好時,裂縫中導(dǎo)流能力高,形成所謂“無限導(dǎo)流裂縫”,此時標(biāo)志裂縫導(dǎo)流能力的系數(shù)FCD值數(shù)值較高,例如FCD=500;有時FCD值較小,例如FCD

=5,則稱這種裂縫為有限導(dǎo)流裂縫。

天然裂縫性地層被酸化改造后,井底附近形成“貫通區(qū)域”,在貫通區(qū)域附近形成均勻流,即:單位面積的貫通區(qū)平面上流量相同,它的流動特征與無限導(dǎo)流裂縫相似。壓裂裂縫井在井底附近不同區(qū)域具有特定的流動圖譜,這使壓力恢復(fù)曲線圖表現(xiàn)出有別于其它類型井的鮮明特征,從而可以確認(rèn)壓裂措施效果,計算出壓裂井的特征參數(shù),以及井附近地層的參數(shù)。壓裂裂縫生成和存留機(jī)理壓裂施工過程中,當(dāng)壓裂液泵入地層以后,在垂直于地層最小主應(yīng)力方向壓開地層產(chǎn)生裂縫,裂縫沿地層最大主應(yīng)力方向發(fā)育。停泵返排后,在地應(yīng)力作用下裂縫開始閉合,充填壓裂砂的部分被保存下來,形成了支撐縫。天然的網(wǎng)狀縫在酸壓后被貫通碳酸鹽巖地層發(fā)育有高角度縫時,酸壓措施往往使井底附近裂縫再一次被貫通、改造,形成與井底連通的高導(dǎo)流能力的裂縫區(qū)。垂直于裂縫貫通區(qū),將有可能形成均勻流,即在垂直于貫通區(qū)平面單位面積上流量相等。均勻流裂縫與無限導(dǎo)流裂縫流動模式相同,可使用相同的圖版進(jìn)行試井解釋。均質(zhì)地層壓裂裂縫井試井曲線模式圖流動段大致分為:續(xù)流段,線性流段或雙線性流段,過渡段和擬徑向流段,有時還會有邊界反映段。在線性流段(無限導(dǎo)流和均勻流),壓力和導(dǎo)數(shù)表現(xiàn)為1/2斜率的直線,而且壓力和導(dǎo)數(shù)間在對數(shù)坐標(biāo)上的差值為0.301對數(shù)周期。在雙線性流段(有限導(dǎo)流),壓力和導(dǎo)數(shù)表現(xiàn)為1/4斜率的直線,而且壓力和導(dǎo)數(shù)間在對數(shù)坐標(biāo)上的差值為0.602對數(shù)周期。擬徑向流段導(dǎo)數(shù)表現(xiàn)為0.5值的水平直線。無限導(dǎo)流裂縫井試井曲線模式圖有限導(dǎo)流裂縫井試井曲線模式圖線性流、雙線性流和擬徑向流的流動圖譜垂直于壓裂裂縫和貫通后天然裂縫區(qū)平面的線性流有限導(dǎo)流裂縫的雙線性流擬徑向流裂縫表皮系數(shù)的物理含意及對曲線形態(tài)的影響裂縫表皮系數(shù)Sf

表示了裂縫表面在施工過程中受到污染、損害,對于天然氣采出造成的影響系數(shù)。

Sf的存在,將會擾動壓裂典型曲線的形態(tài),使線性流段早期受到擾動,壓力恢復(fù)過程減緩,導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)明顯的下落。試井解釋得到的裂縫表皮系數(shù)Sf

值一般數(shù)值都不大,多數(shù)在0~1之間,但所反映的表皮區(qū)滲透率KS值卻下降嚴(yán)重,因此不容忽視。均質(zhì)地層壓裂裂縫井現(xiàn)場實測例無限導(dǎo)流垂直裂縫有限導(dǎo)流垂直裂縫無限導(dǎo)流垂直裂縫存在矩形邊界影響無限導(dǎo)流垂直裂縫存在裂縫表皮影響部分射開地層不穩(wěn)定試井曲線模式圖對于厚的油氣儲層,為了避開底水影響,或者出于測試工藝的要求,部分打開地層并進(jìn)行測試時,不穩(wěn)定試井曲線出現(xiàn)明顯的部分射開特征。流動過程大致分為4段:續(xù)流段,部分徑向流段,球形流段和全層徑向流段。一般來說地層水平滲透率KH>地層垂直滲透率KV,因此對應(yīng)射開部位總是率先出現(xiàn)部分徑向流;之后層內(nèi)其余部位參與流動,出現(xiàn)球形流;最后,在離開井底較遠(yuǎn)部位出現(xiàn)全層徑向流。通過試井解釋可以求得射孔部位和全層的相關(guān)參數(shù)。部分射開地層不穩(wěn)定試井曲線現(xiàn)場實測例

KL2氣田主力生產(chǎn)層段厚350m,縱向上無明顯的隔層,試氣時分小段射孔逐段測試,打開厚度2m~30m不等,不到總厚度的1/10。壓力恢復(fù)曲線雙對數(shù)圖具有明顯的部分射開特征,證明氣層段縱向上連通很好,應(yīng)該全層段整體開發(fā)。KL2井3593.5m-3595.5mKL204井KL201井3926m-3930m504m351mKL2井部分射開試氣層位示意圖具有邊界反映不穩(wěn)定試井曲線的分析原則多數(shù)測試時間較長的不穩(wěn)定試井曲線都不同形式地存在邊界反映特征。由于井所處的地質(zhì)環(huán)境各不相同,這種邊界反映具有復(fù)雜的內(nèi)涵。當(dāng)壓力導(dǎo)數(shù)向上翹起時,通常反映井的外圍“流動受阻”;相反,如果壓力導(dǎo)數(shù)下傾,則反映外圍“流動變暢”。造成外圍流動受阻的原因可以是:存在不同形狀的不滲透邊界,如斷層或是巖性邊界;或是外圍存在滲透性變差的非均質(zhì)區(qū)域;或是氣層外圍遇到邊水或者油環(huán);等等。

外圍流動變暢產(chǎn)生的原因可以是:外圍存在滲透性變好的非均質(zhì)區(qū)域,或是油層上傾部位遇到氣頂,稠油外圍遇到邊水,等等。區(qū)別不穩(wěn)定試井曲線邊界反映的類型,必須結(jié)合地質(zhì)研究成果加以綜合分析,并且運(yùn)用油氣藏動態(tài)描述方法,通過全程的壓力歷史擬合檢驗,才能確切地對所解釋的地質(zhì)對象加以認(rèn)知。邊界反映類型舉例不滲透邊界阻隔油氣滲流井的外圍存在滲透率變化的區(qū)域--變差時流動受阻,變好時流動變暢氣井外圍存在油環(huán)或邊水復(fù)合地層不穩(wěn)定試井分析曲線模式圖外圍變差復(fù)合地層不穩(wěn)定試井曲線現(xiàn)場實測例該井位于靖邊氣田北區(qū),打開奧陶系灰?guī)r裂縫性地層,從地質(zhì)圖看,儲層平面連片分布,但存在明顯的非均質(zhì)變化,在測試井附近為高Kh區(qū)域,向外圍變差。從曲線形態(tài)看與地質(zhì)認(rèn)識一致。試井解釋結(jié)果:內(nèi)區(qū)流動系數(shù)(Kh/μ)1=1229.1(mD·m/mPa·s),內(nèi)區(qū)滲透率K1=25.6mD,內(nèi)區(qū)半徑

rM=383m,內(nèi)外區(qū)流動系數(shù)比

MC=9.3,內(nèi)外區(qū)儲能參數(shù)比ωC=9.3,外區(qū)滲透率K2=2.75mD,井儲系數(shù)C=2.58m3/MPa,全井表皮系數(shù)S=–1.7。

壓力歷史擬合檢驗證明解釋結(jié)果是可靠的。外圍變好復(fù)合地層不穩(wěn)定試井曲線現(xiàn)場實測例該打開白堊系砂巖地層,儲層連片分布,從曲線形態(tài)看,明顯表現(xiàn)為外圍滲透性變好的三重復(fù)合地層。試井解釋結(jié)果:內(nèi)區(qū)滲透率K1=5.55mD,中間區(qū)滲透率K2=14.1mD,外區(qū)滲透率K3=40mD,內(nèi)區(qū)半徑r12=40m,中間區(qū)半徑r23=400m,全井表皮系數(shù)S=0

壓力歷史擬合檢驗證明解釋結(jié)果是可靠的。帶有夾角不滲透邊界均質(zhì)地層模式圖夾角不滲透邊界是現(xiàn)場中最常見的不滲透邊界,夾角θ可以是銳角或鈍角,當(dāng)θ=180°時為直線邊界。從試井曲線模式圖看,導(dǎo)數(shù)曲線在井附近均質(zhì)區(qū)域為0.5水平線,在邊界影響下逐漸上翹,并轉(zhuǎn)化為另一高度的水平直線,θ角越小,上升高度ΔH越大。θ角與上升高度ΔH

之間存在關(guān)系式。井?dāng)鄬訑鄬应葞в袏A角不滲透邊界均質(zhì)地層試井曲線實測例該井位于靖邊氣田中區(qū)北側(cè),從構(gòu)造圖中看到,井附近存在著黃蒿界溝槽,該溝槽分叉成約30°夾角。試井解釋結(jié)果:地層滲透率K=3.22mD;表皮系數(shù)S=-3.9;井儲系數(shù)C=3.5m3/MPa。井處在夾角不滲透邊界中,θ=32°。接近圓形的封閉邊界地層及模式圖圓形、方形或是多邊形的封閉不滲透邊界,中心一口井,在東部地區(qū)復(fù)雜斷塊油田中并不鮮見;在一些巖性邊界切割的砂巖儲層中,也可以見到現(xiàn)場實例。對于其它存在不完全閉合不滲透邊界的試井曲線,壓力恢復(fù)曲線與壓降曲線形態(tài)往往接近,而此時壓力恢復(fù)曲線圖與壓降曲線圖形態(tài)迥異。壓降導(dǎo)數(shù)曲線后期呈單位斜率直線持續(xù)上升,而壓力恢復(fù)曲線出現(xiàn)邊界反映后,導(dǎo)數(shù)曲線驟降,迅速向0點(diǎn)跌落。有限封閉邊界地層不穩(wěn)定試井曲線實測例該井位于靖邊氣田西部邊緣地帶,打開局部發(fā)育的非主力產(chǎn)層馬五4層。與靖邊氣田多數(shù)的測試井不同,該井壓力恢復(fù)曲線與壓降曲線形態(tài)完全不同,導(dǎo)數(shù)曲線在邊界影響下不但不上翹反而下落。從不穩(wěn)定試井曲線雙對數(shù)圖中清楚地看到有限封閉地層的特征,其壓力導(dǎo)數(shù)在多次測試資料中,后期均顯示急劇下降的特征,這在該地區(qū)的氣井中是非常少見的。試采過程的壓力歷史也進(jìn)一步證實,該井控制的含氣區(qū)域是非常有限的,目前已衰竭停產(chǎn)。長條形不滲透邊界的地質(zhì)背景長條形的不滲透邊界大量存在于現(xiàn)實的油氣儲存地質(zhì)實體中。例如河流相沉積河道砂巖地層中,特別是平原亞相擺動頻繁的曲流河道,其有效的河道中心砂體狹窄,單層有效厚度較薄,最容易形成此類地層。有時在斷層形成的地塹,或者近海岸邊緣堆積中也能見到。近似為窄長矩形長條形地層的線性流動圖譜及試井模式圖由于平行的不滲透邊界的限制,使區(qū)塊內(nèi)的流動長時間呈線性流,在不穩(wěn)定試井曲線后期清楚體現(xiàn)。邊界反映造成的線性流,使得導(dǎo)數(shù)曲線呈現(xiàn)為1/2斜率直線。與壓裂裂縫形成的線性流不同,這種線性流出現(xiàn)在后期。線性流動線性流動長條形邊界加井底水力壓裂裂縫的試井曲線模式圖兩個線性流動之間,有時會出現(xiàn)擬徑向流的過渡段。從只存在邊界反映線性流模式圖,過渡到同時存在壓裂裂縫影響的線性流,有一個轉(zhuǎn)換過程,圖中顯示了這種變化。在試井解釋時,對于兩個線性流之間的過渡可能會有多種選擇,增加了試井解釋的多解性。處于窄長矩形邊界地層中的壓裂井,存在兩個線性流動段:①早期的垂直于壓裂裂縫的線性流;②后期的平行于邊界的線性流。狹窄矩形邊界壓裂井不穩(wěn)定試井曲線現(xiàn)場實測例T5井壓力恢復(fù)曲線雙對數(shù)圖T5井壓力歷史擬合檢驗圖S20井壓力恢復(fù)曲線雙對數(shù)圖S10井壓力恢復(fù)曲線雙對數(shù)圖(存在裂縫表皮Sf影響)組系性裂縫發(fā)育區(qū)帶內(nèi)不穩(wěn)定試井曲線圖S181井壓力恢復(fù)曲線雙對數(shù)圖一些裂縫性的灰?guī)r地層,經(jīng)酸壓后連通了原有的構(gòu)造性的裂縫區(qū)帶,在褶皺的隆起部位,形成了條帶狀的有方向性的裂縫區(qū)。

S181井位于靖邊氣田中區(qū)西部邊緣地帶,從構(gòu)造圖看打在鼻狀構(gòu)造的軸線上,經(jīng)測試后壓力恢復(fù)雙對數(shù)曲線圖顯示線性流特征。該井未經(jīng)過壓裂,地質(zhì)上也未描述邊界,實測曲線卻顯示了長時間的線性流動段,經(jīng)分析屬于組系性裂縫區(qū)的影響。串珠狀復(fù)雜裂縫發(fā)育區(qū)帶中的油氣井動態(tài)當(dāng)鉆井打在A區(qū)或B區(qū)時,可以在一定程度上獲得高產(chǎn),但投入試采或生產(chǎn)后,穩(wěn)產(chǎn)將成為一大難題。同時在壓力恢復(fù)曲線上后期會出現(xiàn)嚴(yán)重的邊界反映。當(dāng)鉆井打在C區(qū)或D區(qū)時,不但油氣產(chǎn)量低,而且遞減往往更快,壓力恢復(fù)曲線上邊界反映出現(xiàn)更早,曲線形態(tài)也更為復(fù)雜。由于設(shè)計井位時難以確定裂縫帶發(fā)育的準(zhǔn)確位置,相當(dāng)多數(shù)的井有可能打在E區(qū)位置而完全得不到工業(yè)產(chǎn)量。在這樣的地質(zhì)條件下,如果按照均質(zhì)地層方法計算儲量,顯而易見是不落實的;如果由于觀測到裂縫發(fā)育而定義為雙重介質(zhì),從而采用統(tǒng)計巖芯或結(jié)合測井識別靜態(tài)方法計算儲量,初看起來似乎方法新穎,但結(jié)果卻可能更離譜。地質(zhì)上的大量觀測結(jié)果顯示,一些潛山型的碳酸鹽巖地層,裂縫、孔、洞發(fā)育帶常常呈現(xiàn)出一片片局部發(fā)育區(qū),在這些局部區(qū)域之間,被一些滲透性好但極為狹窄的通道連接,形成串珠狀。在這類地層中進(jìn)行油氣田開發(fā),由于非均質(zhì)現(xiàn)象特別嚴(yán)重,又不易被地質(zhì)研究確認(rèn),往往承受極大的風(fēng)險。E潛山型裂縫發(fā)育區(qū)帶內(nèi)不穩(wěn)定試井曲線模式示意圖鉆井在裂縫較發(fā)育的A、B區(qū)的試井模式圖現(xiàn)場實測例試井曲線-BS-8井鉆井在裂縫小范圍發(fā)育的C、D區(qū)試井模式圖現(xiàn)場實測例試井曲線圖-BS-7井凝析氣田開發(fā)中的異常動態(tài)變化及對試井分析的影響在中國的西北部地區(qū),發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的凝析氣田,象塔里木盆地庫車地區(qū)的牙哈、吐孜洛克、雅克拉、羊塔克、玉東、英買力、吉拉克等,每個氣田儲量都在數(shù)百億m3。象牙哈氣田已采用循環(huán)注氣方法投入開發(fā)。凝析氣田的賦存環(huán)境從地質(zhì)上來看并無特殊之處,在砂巖、碳酸鹽巖中均有發(fā)現(xiàn),而且凝析氣在地下原始狀態(tài)多為純氣態(tài),因此在開發(fā)初期進(jìn)行試井分析時,已有的試井分析動態(tài)模型原則上都可以應(yīng)用。與普通干氣不同的是,當(dāng)凝析氣井投入生產(chǎn)以后,在井筒中和在井底附近地層內(nèi)會產(chǎn)生凝析油,又由于凝析氣的反凝析作用,將會給試井分析帶來一系列的復(fù)雜問題。試井分析時首先遇到的問題是,井筒內(nèi)相變引起的變井儲,將會在壓力恢復(fù)曲線上造成“駝峰”現(xiàn)象。產(chǎn)生駝峰的原因有兩個:一個是關(guān)井過程井筒內(nèi)流體的反凝析作用,造成壓力異常升高;另一個是凝析油在井筒內(nèi)分離并向井底滑落、聚積而形成積液,在積液液面上升過程中,造成測點(diǎn)壓力向下偏移,不但增加了駝峰的高度,嚴(yán)重時還會出現(xiàn)壓力倒恢復(fù)。地層內(nèi)井底附近產(chǎn)生凝析油區(qū)域時存在兩相流問題,使試井分析更加復(fù)雜。井筒中凝析氣在開關(guān)井過程的相變引發(fā)駝峰現(xiàn)象典型的凝析氣相圖在地層條件下凝析氣相點(diǎn)處于F點(diǎn),表現(xiàn)為與干氣相似的狀態(tài)。當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆禃r,相態(tài)點(diǎn)沿F-G-K-J移動,進(jìn)入混相區(qū)后,隨著壓力的變化(不論是上升或下降),凝析油含量都有一個從上升到下降的過程,在一定條件下出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象。如果凝析氣進(jìn)入井筒,由于井筒內(nèi)溫度和壓力都隨井深變淺而下降,所以相態(tài)點(diǎn)將沿F-G-S線移動,此時會有更多的凝析油析出,從而引發(fā)變井儲和駝峰的發(fā)生。在臨界點(diǎn)C的右下方,有一個標(biāo)出陰影的反凝析區(qū),當(dāng)相態(tài)點(diǎn)從J點(diǎn)向上移動壓力上升時,凝析油反而會從液態(tài)反轉(zhuǎn)蒸發(fā)為氣態(tài),稱為反凝析區(qū)。關(guān)井過程實測壓力恢復(fù)出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象實例據(jù)分析,凝析氣井開井后,井底測點(diǎn)壓力下降至混相區(qū)內(nèi),部分凝析油析出,之后在關(guān)井過程中,壓力逐漸恢復(fù)、上升,伴隨著壓力上升,凝析油反而進(jìn)一步蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài),從而加大、加快了壓力上升過程,出現(xiàn)了異常高峰。駝峰高點(diǎn)過后,凝析油和伴隨天然氣產(chǎn)出的地層水,不斷分離并向井底滑落,又導(dǎo)致測點(diǎn)壓力出現(xiàn)偏移下降,直到液面淹沒壓力計為止,這進(jìn)一步增大了駝峰高度,使得駝峰高差達(dá)到0.655MPa。

BS-8井位于千米橋氣田,是一口在潛山構(gòu)造中完成的高產(chǎn)的凝析氣井,鉆遇地層為裂縫性碳酸鹽巖地層,地層深度接近4000m,由于地層溫度高,因而壓力計放置到距離井底200m的位置測壓。壓力恢復(fù)曲線早期段出現(xiàn)了嚴(yán)重的駝峰現(xiàn)象,使得試井解釋出現(xiàn)困難。BS-8井壓力恢復(fù)曲線上的駝峰關(guān)井過程積液液面上升引起測點(diǎn)壓力回落分析

b圖表示關(guān)井一段時間后,井底出現(xiàn)高度為ΔH的積液液柱,此時測點(diǎn)壓力為式中稱為“偏移壓力”,隨著ΔH值的增長而不斷增大,使測點(diǎn)壓力不斷向下偏移。

C圖表示液面淹沒壓力計,此時偏移壓力達(dá)到最大值。

d圖表示液面淹沒壓力計后ΔpN

值不再上升,測點(diǎn)壓力的變化趨勢與井底壓力歸于一致,但數(shù)值偏低一個常數(shù)。圖示測壓井產(chǎn)出氣液混合物,液體為凝析油或水,壓力計下入位置距離井底較遠(yuǎn)。

a圖表示剛關(guān)井時,井內(nèi)流體狀態(tài)仍處于開井時的氣液混相狀態(tài),壓力計測得壓力應(yīng)為井底壓力pws減去氣液混合物重力差,表示為:

bacdBS-8井關(guān)井后不同時刻井筒內(nèi)實測液面上升情況

BS-8井于2001年5月23日關(guān)井測壓力恢復(fù)曲線,28日起出壓力計后測井筒內(nèi)壓力梯度;接著重新下入壓力計繼續(xù)測試恢復(fù)曲線,至5月31日起出,再一次測井筒內(nèi)壓力梯度;第3次起出壓力計測壓力梯度時間是在6月5日。

3次測試顯示井筒內(nèi)油、水液面均不斷上升。BS-8井不同測點(diǎn)深度壓力恢復(fù)曲線形態(tài)區(qū)別第一測試段:5月23日-5月27日,壓力計下入深度4285m,達(dá)到氣層中部深度,測得正常上升的壓力恢復(fù)曲線;由于井下溫度過高,燒壞了電子壓力計,不得不將壓力計起出,中斷了測壓過程;第二測試段:5月28日-6月1日,壓力計下入深度3800m,距離井底485m,繼續(xù)監(jiān)測的壓力恢復(fù)曲線呈反常的下降形態(tài),完全被積液液面上升影響所扭曲;第三測試段:6月1日-6月5日,壓力計下入深度4050m,較上一次加深250m,但距離井底仍差235m,測得壓力恢復(fù)曲線呈水平狀態(tài)略有下降,仍然受到積液液面上升的影響。反凝析引起駝峰的壓力恢復(fù)曲線雙對數(shù)模式示意圖

a圖顯示井筒相變僅引起壓力異常上升,使得壓力導(dǎo)數(shù)一

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