第五章 油藏動(dòng)態(tài)分析方法

第五章油藏動(dòng)態(tài)分析方法石油工程導(dǎo)論石油工程學(xué)院第五章油藏動(dòng)態(tài)分析方法油田開發(fā)與投產(chǎn)油藏動(dòng)態(tài)變化油藏巖石和流體性質(zhì)變化油田開發(fā)調(diào)整油藏動(dòng)態(tài)分析試井分析方法物質(zhì)平衡方法數(shù)值模擬方法經(jīng)驗(yàn)分析方法本章主要內(nèi)容第一節(jié)試井分析方法第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法第三節(jié)物質(zhì)平衡分析方法第一節(jié)試井分析方法一、試井的概念試井是對(duì)油、氣、水井進(jìn)行測(cè)試和分析的總稱。測(cè)試內(nèi)容包括：產(chǎn)量、壓力、溫度、取樣等。試井是一種以滲流力學(xué)為基礎(chǔ)，以各種測(cè)試儀器為手段，通過(guò)對(duì)油氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的測(cè)試來(lái)研究油氣水層和測(cè)試井的各種物性參數(shù)、生產(chǎn)能力以及油氣水層之間的連通關(guān)系的方法。試井測(cè)試——礦場(chǎng)資料的獲取分析——地層參數(shù)的解釋第一節(jié)試井分析方法二、試井在油田開發(fā)中的作用根據(jù)勘探開發(fā)不同階段，結(jié)合注采井需要解決勘探開發(fā)部署和油田調(diào)整挖潛等工作中的問(wèn)題，而賦予不同的試井目的。如對(duì)探井的地層評(píng)價(jià)、油（氣）藏開發(fā)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、增產(chǎn)措施的效果評(píng)價(jià)、邊界特征和井間連通評(píng)價(jià)等。具體的講，運(yùn)用試井資料，結(jié)合其他資料可以解決以下問(wèn)題：

(1)推算地層壓力;(2)確定地層參數(shù)（滲透率等）;(3)估算完井效率、井底污染情況,判斷酸化、壓裂效果；

(4)探測(cè)邊界及井間連通情況;(5)估算單井儲(chǔ)量。第一節(jié)試井分析方法三、試井的分類（一）按測(cè)試目的分為：產(chǎn)能試井不穩(wěn)定試井1.產(chǎn)能試井改變?nèi)舾纱斡途?、氣井或水井的工作制度，測(cè)量在各個(gè)不同工作制度下的穩(wěn)定產(chǎn)量及相應(yīng)的井底壓力，從而確定測(cè)試井或測(cè)試層的產(chǎn)能方程或無(wú)阻流量

a.穩(wěn)定試井；

b.等時(shí)試井；

c.修正等時(shí)試井第一節(jié)試井分析方法

2.不穩(wěn)定試井改變測(cè)試井的產(chǎn)量，并測(cè)量由此而引起的井底壓力隨時(shí)間的變化，從而確定測(cè)試井和測(cè)試層的特性參數(shù)。

a.壓降試井：一口井開井生產(chǎn)，測(cè)量井底壓力隨時(shí)間的變化，確定測(cè)試井和測(cè)試層的特性參數(shù)。要求測(cè)試期間井的產(chǎn)量恒定。

b.壓力恢復(fù)試井：油井以恒定產(chǎn)量生產(chǎn)一段時(shí)間后關(guān)井，關(guān)井的同時(shí)測(cè)量井底壓力隨時(shí)間的變化，確定測(cè)試井和測(cè)試層的特性參數(shù)。

c.變產(chǎn)量試井

d.干擾試井

e.脈沖試井

f.DST試井：中途測(cè)試或鉆桿測(cè)試主要確定井與井之間的連通性第一節(jié)試井分析方法（二）按流體性質(zhì)分類（三）按地層類型分類（1）均質(zhì)油藏試井（2）雙孔介質(zhì)油藏試井（3）雙滲介質(zhì)油藏試井（4）復(fù)合油藏油藏試井

（1）垂直井（2）水平井（3）壓裂井（4）徑向井、分支井（1）常規(guī)試井分析方法（半對(duì)數(shù)）（2）現(xiàn)代試井分析方法（雙對(duì)數(shù)）（四）按井類別分類（五）按試井資料處理方式分類（1）油井試井（2）氣井試井（3）水井試井（4）多相試井第一節(jié)試井分析方法四、不穩(wěn)定試井發(fā)展概況

早期資料：主要反映井筒附近動(dòng)態(tài)(污染，增產(chǎn)措施等)；

中期資料：主要反映總的油藏動(dòng)態(tài)，可求得地層系數(shù)

(k,kh)等；

晚期資料：以邊界影響為主，獲取油藏平均壓力，判斷油藏的形狀。早期中期晚期lgt壓力資料根據(jù)測(cè)壓時(shí)間分為早期、中期和晚期三個(gè)階段：第一節(jié)試井分析方法

1920～1930年：首次用不穩(wěn)定試井方法，研究晚期資料，用井底壓力推算油藏平均壓力。

1950～1960年：以Horner為主的常規(guī)試井分析方法以中期資料為主，將實(shí)測(cè)井底壓力和相應(yīng)的時(shí)間繪成半對(duì)數(shù)曲線，找出直線段進(jìn)行分析。

1954年：MBH法，求斷塊油藏邊界，邊界形狀或求平均壓力。第一節(jié)試井分析方法

60年代末70年代初，國(guó)外開始研究現(xiàn)代試井分析方法。

1969年，Ramey建立了考慮井筒存儲(chǔ)及表皮效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并用Laplace變換求得解析解，繪制出無(wú)因次雙對(duì)數(shù)理論圖版。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了Earlougher-Kersch理論圖版，Gringarten圖版等。

1982年，Bourdet在Gringarten圖版的基礎(chǔ)上研制出了Bourdet壓力導(dǎo)數(shù)圖版，為診斷油藏類型提供了依據(jù)。第一節(jié)試井分析方法

常規(guī)試井方法起步早，發(fā)展比較完善，原理簡(jiǎn)單又易于使用，但也存在不足之處：

a.以中晚期資料為主，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于低滲油藏取得中晚期資料較難

b.半對(duì)數(shù)直線起點(diǎn)難以確定；

c.當(dāng)續(xù)流影響大，井筒附近污染嚴(yán)重時(shí)，使用困難；

d.根據(jù)中期資料只能獲得反映總的油藏狀況的參數(shù)，而不能取得井筒附近的詳細(xì)信息。第一節(jié)試井分析方法五、幾個(gè)基本概念

1、井筒儲(chǔ)存系數(shù)油井剛開井或關(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)，，簡(jiǎn)稱續(xù)流(Afterflow)；開井生產(chǎn)時(shí)，簡(jiǎn)稱為井筒存儲(chǔ)。第一節(jié)試井分析方法井筒存儲(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。

C的物理意義：壓力每改變單位壓力時(shí)井筒所儲(chǔ)存或釋放的流體的體積。在PWBS階段：第一節(jié)試井分析方法2、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、酸化、壓裂以及生產(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)。

把此附加壓降無(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。達(dá)西單位：法定單位：第一節(jié)試井分析方法3、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：第一節(jié)試井分析方法六、常規(guī)試井分析方法——以壓力降落試井分析方法為例壓降試井是指油井以定產(chǎn)量生產(chǎn)時(shí)，井下壓力計(jì)連續(xù)記錄井底壓力隨時(shí)間的變化歷史，利用這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，反求地層和井參數(shù)。不影響生產(chǎn)，但要求測(cè)試期間產(chǎn)量恒定。第一節(jié)試井分析方法徑向流動(dòng)階段（中期段）壓力與時(shí)間的關(guān)系式為：

或：第一節(jié)試井分析方法

以或?yàn)榭v坐標(biāo)，以lgt為橫坐標(biāo)，這一階段的壓力降落曲線是一直線關(guān)系，直線段的斜率為m：壓降分析半對(duì)數(shù)曲線圖lgtΔPm利用直線段的斜率可求以下參數(shù)：

(a)地層流動(dòng)系數(shù)

(b)地層系數(shù)第一節(jié)試井分析方法

(c)地層滲透率

(d)表皮系數(shù)在半對(duì)數(shù)直線段或其延長(zhǎng)線上取一點(diǎn)（原則上可在直線段上任取一點(diǎn)，但一般取t=1h所對(duì)應(yīng)的壓力或壓差值），計(jì)算表皮系數(shù)：或：第一節(jié)試井分析方法七、現(xiàn)代試井分析方法(自學(xué))

Gringarten-Bourdet復(fù)合圖版由Gringarten壓力圖版和Bourdet壓力導(dǎo)數(shù)圖版疊合而成。1、Gringarten圖版縱坐標(biāo)：橫坐標(biāo):曲線參數(shù)：CDe2s值是表征井筒及其周圍情況的無(wú)因次量，有：以Grigarten-bourdet圖版為例介紹現(xiàn)代試井分析方法。第一節(jié)試井分析方法第一節(jié)試井分析方法2、Bourdet壓力導(dǎo)數(shù)圖版

后期徑向流時(shí)期0.5水平線縱坐標(biāo)：橫坐標(biāo):曲線參數(shù)：早期

m=1的直線，即450線。第一節(jié)試井分析方法3、壓降分析方法與步驟這一步的主要任務(wù)是正確劃分流動(dòng)階段第一步：初擬合

(InitialMatch)繪圖:在比例尺寸與圖版相同的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪實(shí)測(cè)壓力和壓力導(dǎo)數(shù)曲線Δp～t,Δp‘t～t擬合:實(shí)測(cè)曲線與圖版擬合,找出一條與實(shí)測(cè)曲線相吻合的樣板曲線(初擬合)，并讀出其CDe2S

值；

劃分流動(dòng)階段:讀出并標(biāo)出PWBS結(jié)束和徑向流動(dòng)階段開始的大致時(shí)間。第二步：特種曲線分析

1)、早期PWBS階段的特種曲線分析計(jì)算井筒儲(chǔ)存系數(shù)C:

如果直線不通過(guò)原點(diǎn)，則可能存在時(shí)間誤差，應(yīng)進(jìn)行校正。第一節(jié)試井分析方法2）、徑向流動(dòng)階段的特種曲線分析在直線段或其延長(zhǎng)線上讀出pwf(t=1h)，算出表皮系數(shù)s：畫Pwf與lgt的關(guān)系曲線，第一節(jié)試井分析方法3）擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)階段特種曲線分析

油藏封閉系統(tǒng)流動(dòng)達(dá)到了擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)階段，由Δp~t直線段的斜率m可求出該封閉系統(tǒng)的儲(chǔ)量N：通過(guò)半對(duì)數(shù)曲線分析可確定壓力擬合值:第一節(jié)試井分析方法第三步：終擬合(FinalMatch)

壓力擬合值已確定了，只需進(jìn)行時(shí)間擬合。擬合方法與圖版擬合基本相同，由于計(jì)算出了壓力擬合值，所以，只需進(jìn)行時(shí)間的擬合。利用擬合值可求以下參數(shù)：第一節(jié)試井分析方法第四步:一致性檢驗(yàn)

在第二步和第三步中，分別算出了k,S,C值，兩種方法計(jì)算的值必須相符，如果不相符，必須回到第一步重新檢查。如用手工操作，k和C值相差不超過(guò)10%，S值相差不超過(guò)2；如用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，誤差則應(yīng)更小。

如果用手工操作只能做到此,計(jì)算機(jī)解釋需進(jìn)行以下兩步:

第五步:計(jì)算理論曲線與實(shí)測(cè)曲線擬合

如果擬合不上,須回到第一步重新檢驗(yàn)。第六步:壓力歷史擬合解釋結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行擬合。如果擬合不上,須回到第一步重新檢驗(yàn)。避免解釋誤差和多解型問(wèn)題第一節(jié)試井分析方法本章主要內(nèi)容第一節(jié)試井分析方法第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法第三節(jié)物質(zhì)平衡分析方法第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用圖5－10油田產(chǎn)量變化曲線油氣田開發(fā)的基本模式產(chǎn)量上升階段產(chǎn)量穩(wěn)定階段產(chǎn)量遞減階段油田經(jīng)過(guò)穩(wěn)產(chǎn)期后，產(chǎn)量將以某種規(guī)律遞減，產(chǎn)量的遞減速度通常用遞減率表示。第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法1、遞減率——單位時(shí)間的產(chǎn)量變化率，或單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量遞減的百分?jǐn)?shù),月-1，或年-1。遞減率定義示意圖第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法2、產(chǎn)量遞減規(guī)律分類(1)指數(shù)遞減(2)雙曲遞減1<n<∞(3)調(diào)和遞減n=1第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法3、各種遞減規(guī)律的（累積）產(chǎn)量表達(dá)式(1)指數(shù)遞減(2)雙曲遞減(3)調(diào)和遞減第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法4、各種遞減類型的確定方法——以圖版擬合為例理論

實(shí)際

第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法參數(shù)確定方法：在保證縱坐標(biāo)相同的條件下，左右移動(dòng)實(shí)際曲線，使之與其中一條重合，得到n值，再在理論曲線上引一條垂線，得D0t（理論值），則實(shí)際D0為

Q0——為在實(shí)際曲線上與理論曲線上縱坐標(biāo)為1的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Q。第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)分析方法二、油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)注水或天然水侵油田的開發(fā)，在無(wú)水采油期結(jié)束后，油田將長(zhǎng)期處于含水期的開采，且采水率將逐步上升，這是影響油田穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。認(rèn)識(shí)含水上