试井测试资料解释技术

第1章测试资料解释中的有关概念及其参数的含义一、不稳定试井与稳定试井试井可分为不稳定试井和产能试井两大类。

不稳定试井包括许多内容。

产能试井包括稳定试井、等时试井和改进的等时试井等。

此外，试井还包括测一口井的原始地层压力、开井时的流动压力和关井后的静止压力等。

不稳定试井是通过改变油、气、水井的工作制度，引起地层中压力重新分布，测量井底压力随时间的变化，根据为一变化结合产量等资料，计算出测试层在测试范围内的特性参数。

稳定试井是通过逐步改变油井的工作制度（如逐步加大油咀或改变冲程冲次），系统测量每一个工作制度下的产油量、产水量、产气量、气油比以及井底稳定流动压力、井口油管压力、套管压力等，把这些资料绘制成“稳定试井曲线”（即产油量、产气量、产水量、井底流压或生产压差同工作制度的关系曲线）和“指示曲线”（即产量同流动压力或生产压差的关系曲线）。

通过分析研究，确定油井合理的工作制度，并推算出油层渗透率和采油指数等参数。

由于要保证每个工作制度下的产量必须稳定，并且要在井底流动压力稳定之后才能测量各项数据，所以叫“稳定试井”，也称“系统试井”。

不稳定试井在油气勘探开发过程中广泛使用，压力恢复试井和压力降落试井最为常用。

地层测试属于不稳定试井，通过地面操作进行井下开井和关井，改变油藏内部动态，引起油藏中的压力变化，使压力波向外传播，对与井连通的地层进行扫描，并把向外传播时遇到的阻力，随时间的变化反馈到井底，从而获得在扫描范围内的油藏信息。

除了取得油层的产量、液性、压力、温度外，还能计算出油层的有效渗透率（K）、地层系数（Kh）、流动系数（Kh/μ）、井筒储集系数（C）、产层完善程度（表皮系数S、堵塞比DR、污染压降ΔPs）、流动效率（FE）、采油指数（J0）、研究半径（r i）、边界距离（L）及边界类型等参数。

二、井筒储集效应和井筒储集系数（C ）下面以一口井筒充满单项原油的井为例，来讨论油井在刚开井或刚关井时出现的井筒储集效应的现象。

油井刚打开井或刚关井时，地面产量与井底产量不相等。

当油井一打开，从井口以产量和采出的原油，完全是靠井筒中被压缩的原油的膨胀而采出的，此时，还没有原油从地层流入井筒，地面产量为q o ，而井底产量为0。

后来，随着井筒中原油弹性能量的释放，井底产量逐渐增加，过渡到与地面产量相等。

见图15中之(1)。

在关井时，当油井一关闭，地面产量立即由q o 变为0，但在井底，仍有原油从地层注入井筒，从而使井筒压力逐渐增加，直到与井筒周围地层的压力达到平衡，此时，井底产量才变为0，实现井底关井。

这就是常说的续流效应，图15中之(2)。

q 0 0P WB S t 0 P WB S Δt(1)开井情形 (2)关井情形图15井筒储集效应示意图上面所讲的当油井刚开井或刚关井时，井筒 原油膨胀或压缩引起的续流现象，称为井筒储集效应。

开井时井底产量为0或关井时井底产量为q o 的那一段时间，称为纯井筒储集阶段，简写作PWBS （Pure WellboreStorage ），见图15所示。

井筒储集效应的强弱程度用井筒储集系数C 表示，它是描述井筒靠压缩性能储存原油或靠释放弹性能量排出原油的能力。

pv C ∆∆= (3) 上式中 C —— 井筒储集系数，m 3/MPa ；产量q 产量q∆v ——井筒中所储原油体积的变化，m3∆p ——井筒压力的变化，MPa。

根据井和测试的情况，可以对井筒储集系数C值进行分类，见表1。

表1 井筒储集系数C值分类表分类级别C值量级（m3/Mpa）井的情况描述特高>10 深气井，井口关井高1~10 高含气井或油、套液面同时恢复井较高~1 含气柱井，井口关井或油套液面恢复井中等~ 油管井口关井，中低气油比较低~ 油管井口关井，井中为纯油、水或采用井下工具关井，但口袋较长低~ 采用井下工具关井很低< 井下关井，口袋特短由上表中可以看出，井中的流体性质和关井位置对C值影响很大。

对C值的分类有助于对测试压力资料的分析和鉴别。

如果通过参数计算求出的C值，与上面描述的井的情况相符，则结果是正确的，如果相差很大，则可能是分析出现错误或未考虑井筒因素（如封隔器漏失）、地层因素（存在未被认识的气夹层等）所引起的。

实际资料表明，产层孔隙度越小，流体的压缩性越大，关井闸门离油层越远，则井筒储集效应持续的时间就越长，从而影响径向流直线段的出现，甚至无法计算出油层参数。

因此，为了尽量消除或降低井筒储集效应，研究的地层测试器中的测试阀实行井底关井，就是有效的办法之一。

三、续流动状态续流动状态又称为井筒储集流动段，与上面分析井筒储集效应的情况一样，它是产生于开、关井后压力变化早期的一种流态，严格地说，它只受井筒容积影响的一种井底附近的不稳定的流动状况，也叫续流段或续流效应。

在续流段，当井筒储集系数为常数时，压力及压力导数的双对数图和直角坐标图上，呈斜率为1的直线（45°倾角的直线）。

四、平面径向流设油层是均质、等厚的，且油井打开了整个油层，开井后，地层中的流体沿水平面从四周流向井底，流线是从四面八方向井筒汇集的直线，其特点是，以井轴为圆心的圆上，各点的压力和速度是相等的，这种流动称为平面径向流动，简称径向流动。

见图16。

等压线流线图16 平面径向流示意实际上，油井一开井总是要受井筒储集和表皮效应或其他因素的影响，虽然流动也是向着井筒的径向流动，但尚未形成径向流的等压面，这一阶段称为“早期段”；在生产的影响到达油藏边界之后，因受边界的影响而不呈平面径向流动，这一阶段称为“晚期段”；真正呈平面径向流动的只有它们之间的一段时间，所以径向流动阶段又常称为“中期段”。

五、稳定流动一口井以稳定产量生产，如果在晚期段整个油藏的压力分布保持恒定（即不随时间而变化），油藏中的每一点压力都保持常数，这种流动状态称为稳定流动。

非常强的水驱油藏容易出现稳定流动。

因为油井每采出一定数量的原油，就会有相当数量的水从水区补给，油藏外边界（油水边界）始终保持恒压，当生产井的影响到达这恒压边界之后，便会出现稳定流动。

六、拟稳态流动如果在以稳定产量生产过程中的晚期段，油藏中每一点的压力随时间的变化率都相同，即各点的压力以相同的速度下降，这种流动就称为拟稳定流动。

在拟稳定流动阶段，油藏中不同时刻的压力分布曲线彼此平行，因此，井底压力随时间变化呈线性关系。

一个封闭油藏中的一口井以稳定产量投入生产，当晚期影响到达所有的密封边界后，流动便进入了拟稳定流动阶段。

七、线性流动线性流动是指在某一区域内，流体流动方向相同，流线呈平行状态。

能形成线性流的情况主要有以下几种：一是边界的影响，如作为外边界条件的平行断层，形成条带形的地层，使得离开井稍远的流动形成线性流，见图17所示。

图17 平行断层形成的线性流动示意图图18无限导流垂直裂缝井初期线性流动示意图二是由压裂形成的无限导流垂直裂缝井（如小型压裂井，裂缝中流动阻力很小），或平均流垂直裂缝井（天然裂缝或构造裂缝井），在流动初期形成的垂直于裂缝的线性流，见图18所示。

三是水平井当水平段较长时，形成朝向井筒流动的线性流。

线性流动在压力及压力导数的环对数图上，呈斜率为1/2的直线。

八、双线性流双线性流产生于具有有限导流的垂直裂缝。

有限导流垂直裂缝是指进行水力压裂的井，当加入的支撑剂砂粒配比适当时，裂缝中的导流能力与地层的导流能力可以相比拟。

此时除垂直于裂缝的线性流外，沿裂缝方向也产生线性流，所以称为双线性流。

见图19所示。

图19 有限导流垂直裂缝井双线性流示意图九、拟径向流拟径向流是指产生于离井底稍远位置的类似于平面径向流的一种流动状态。

对于水力压裂井，当初期的线性流动或双线性流动阶段以后，在离井底距离大于裂缝半长时，裂缝的影响减弱，如果这时离外界又较远的话，则会形成拟径向流，如图20所示。

图20 拟径向流流态示意图拟径向流动同径向流动一样，会在压力导数曲线上形成水平直线段。

十、表皮效应、表皮系数（S ）和污染压降（ΔPs ）在钻井和完井作业过程中，产层受钻井液或完井液的侵入，射孔不完善以及酸化、压裂等原因的影响，使油井附近地层的渗透性发生了变化，当原油从油层流入井筒时，在这个渗透性不同的很薄的环状“表皮区”，产生一个附加压力降（ΔPs ）这个现象称为表皮效应。

在井壁想出在污染时，液体经过“表皮区”产生的是一个正的附加压降。

反之，经酸化压裂增产措施见效，储层不存在污染，井壁附近产层的渗透率变大，流体经过表皮区时流动能力增强，产生的是一个负的附加压降。

用来表示一口井表皮效应的性质和严重程度，称为表皮系数，也叫污染系数，用S 表示。

Ps Bq kh S ∆⨯=-μ310842.1 （4） ΔPs= （5）上式中：S ——表皮系数，无因次；k ——地层渗透率，10-3μm 2；h ——地层厚度，m ；q ——日产量，m 3/d 或t/d ；μ——粘度，mp a ·s ；B ——体积系数，m 3/m 3；ΔPs ——表皮效应产生的附加压降，MP a ；m ——单对数图上直线段斜率，MP a /cycle 。

对于均质油藏的井：S>0或ΔPs>0，表示井受到污染。

其值越大，污染越严重； S=0或ΔPs=0，表示井未受到污染；S<0或ΔPs<0，表示井为超完善，增产措施见效。

其值越小，表示增产效果越好。

均质油藏井的表皮系数S 值大致可以分为如下几类：严重堵塞（特高） S>20堵塞（高） S ：5~20较完善（中） S ：1~5完善（低） S ：−1~1酸化（较低） S ：−3~ −1压裂（很低） S ：<−3十一、井底有效半径（γωe ）井底有效半径也是表示井壁附近污染或表皮效应性质严重程度的一个参数，其定义是：γωe =γω·e -s (6)上式中：γωe —有效井底半径，m ；γω—（实际）井底半径，m.。

若γωe =γω 表示井未受到污染；γωe <γω 表示井受到污染；γωe >γω 表示井为超完善，增产措施见效。

十二、流动效率（FE ）和堵塞比（DR ）流动效率和堵塞比都是表示井壁附近污染情况的两个参数。

流动效率定义为实际采油指数（J o ）与理想采油指数（J i ）的比值。

实际产油指数是指单位生产压差（∆P ）下的实际日产量（q ），即：J o =wfe P P q P q -=∆ （7） 上式中：J o —实际产油指数，m 3/；P e —油层压力，MPa ；P wf —流动压力，MPa 。

理想采油指数是指不存在表皮效应时应达到的采油指数，此时不产生附加压力降（ΔPs ）。

即：swf e s i P P P q P P q J ∆--=∆-∆= (8) 上式中：Ji —理想采油指数，m 3/MPa•d ；ΔPs —附加压力降，MPa 。