气水两相渗流稳定与不稳定试井分析

凝析气藏相变渗流机理与试井分析现状成　珍1　成绥民1　谭中国2　李莲明2(1.西安石油大学　陕西西安710065;　2.长庆油田分公司　陕西西安710021) 摘要　通常,试井分析方法基于单相渗流基础上,但在实际生产中,尤其是凝析油气田开发中后期,地层和井底附近经常发生两相或三相同时流动的多相渗流情况,需要对单相流试井理论方法加以实用有效的修正。

从凝析气藏相态变化与渗流机理、产能和压力分析三个方面,对油气两相试井研究现状进行了总结和评述。

对开展和推广多相流试井解释具有重要意义。

关键词　凝析气藏　相态变化　两相流　渗流机理　产能预测　试井分析　研究现状前 言我国石油矿场从20世纪50年代至今,普遍运用的试井分析方法为单相渗流方法,即使是多相渗流试井分析也都沿用总流度、总综合压缩系数的概念,仍采用单相渗流模型的试井理论进行分析。

然而只有单相流体在油层和井底周围流动的典型情况是不多见的,实际生产中尤其是油气田开发中后期,地层和井底附近,经常发生的情形是两相或三相同时流动的多相渗流情况。

两相和多相渗流情况不再像是单相渗流的理想的均质的系统[1],而是每种流体影响其它流体的流动,存在饱和度分布或摩尔分数分布或相变或存在径相不连续性的非理想、非均质系统。

这些区别于单相流的各种不同的二相、三相流试井压降、压恢曲线出现异常,都需要对单相流试井理论方法加以实用有效的修正,有必要研究推出相适应有成效的解释方法。

凝析气藏相态特性与渗流机理研究现状凝析气藏渗流特性与机理不同于一般的油、气藏,它具有特殊的热力学性质,当凝析气藏井中流动压力降低到饱和的气—凝析液流体的露点压力以下时,井底附近的凝析液析出,液体饱和度不断上升。

1949年Muskat[2],1967年G ondouin.et al[3]、Odell和Miller[4],1973年Fussell[5]研究了这一凝析液体聚集即凝析液阻塞现象对凝析液井中湿气产能的影响。

第二章考研必胜To xiaozhou and huihui1、单相流：在地层单元中只有一种流体的流动。

多相流：若在一个地层单元中有两种或两种以上的流体同时流动。

2、稳定流（定常流）：运动要素（如压力及流速）不随时间变化。

不稳定流（非定常渗流）：各运动要素与时间有关。

3、单向流: 流线为互相平行的直线。

压力损耗特点：沿程渗流过程中压力均匀下降4、径向流：流线是直线，它们沿着极半径向中心点（井点）汇集，或者流线沿着极半径由中心点向外扩散。

压力损耗特点：地层能量大部分消耗在井底附近。

5、完善井：油层全部钻穿，并且是裸眼完井。

6、不完善井，井底结构和井底附近地区油层性质发生变化的井。

类型：根据井底结构不同，分为打开程度不完善，打开性质不完善，双重不完善。

此外还有油层性质变化引起的不完善。

7、折算半径：把实际的不完善井用一个产量与之相当的，半径较小（也可能较大）的假想完善井来代替，这一假想完善井的半径称为实际不完善井的折算半径。

8、稳定试井：是通过人为改变油井工作制度，待生产稳定后，测量出不同工作制度下的油井的井底压力，产油量，产气量，含砂量和含水量等资料，以便弄清油井的生产特征和产能大小，确定油井合理的工作制度。

另外还可求出油层参数。

9、油井指示曲线：在普通直角坐标系下，以产量为横坐标，以油层压力和井底压力间的差值为纵坐标，得出的曲线。

曲线偏向P轴的原因：1压差增大后流速增大，破坏了直线渗流定律。

2随着压差增大，井底压力低于饱和压力，井底附近出现了油气两相渗流，渗流阻力增大，单位压差下产量逐渐减少。

偏向Q轴：进行稳定试井时工作制度还没有达到稳定，此时由于油层岩石和液体弹性作用增加了一部分产量使得产量偏高。

10、采油指数：单位生产压差下的油井产油量。

物理意义：标志油井生产能力的大小。

11、等压线：压力相等的点练成的线。

12、流线：与等压线相互垂直的线。

13、渗流场图：由等压线和流线构成的正交网格图称为渗流水动力场图后渗流场图。

不稳定试井确定单井控制储量在气藏勘探开发过程中，利用不稳定试井分析能够得到气井泻气区范围内的储层平均压力、有效渗透率、完井效率、储层介质类型以及边界性质等。

对于定容气藏来说，通过适当的理论延伸，还可以利用不稳定试井资料估算单井控制储量。

而对于无限延伸气藏来说，单井控制储量一般取决于井网分布。

利用动态资料评价油气藏储量的方法主要有：压降曲线法、压恢曲线法、物质平衡法、产量增长曲线法、产量递减曲线法、水驱曲线法等。

一般情况下，物质平衡法、产量递减曲线法、水驱曲线法等适用于气藏开采的中、后期，这时有足够的生产动态资料可供分析。

产量增长曲线法能够对中、前的生产资料进行分析，但分析结果的可信度取决于应用模型的选择，而且需要一定量的生产资料。

在气藏开发早期，压降曲线法和压恢曲线法是估算单井控制储量的主要方法。

该方法可能对于裂缝型、岩性封闭型及复杂断块型气藏更为有效，因为这种情况下很难用其他方法定准含气面积、有效厚度、有效孔隙度以及含气饱和度等，结果必然使得用容积法计算储量的误差增大。

利用压降曲线法和压恢曲线法所需要的资料主要有：‘（1）原始（或平均）地层压力、地层温度、地层气体PVT性质及目标井的产能；（2）压力降落或压力恢复测试的数据资料；（3）长时间试采中，井底压力及产量随时间的变化数据（可选）。

显然，地层气体PVT的准确性以及不稳定测试资料的有效性将影响分析结果的精度。

地层气体的粘度和压缩因子等物性是系统压力的函数。

地层气体的渗流方程具有强非线性，一般比较严格的方法是采用Al-Hussaing（1966）拟压力函数减弱方程的强非线性，然后对所导出的控制方程右端扩散系数一项取初始值进行线性化。

拟压力函数定义为：P,,P,d,()2 (1) ,P0()(),,z,通常，拟压力对于低压情形能够简化为压力平方函数而对于高压情形能够简化压力函数。

地层气体不稳定渗流无量纲控制方程为：2,,,1,,,DDD (2) ，,2,rr,r,tDDDD方程中所用的无量纲量定义为：Tkh(),,,,sci,, DTPQscscr r,Drwktktktem,,,，， ttt222DeDmD,(,c)r,(,c)r,(,c)rggtiwggtiwggtiw根据以上渗流方程，可以从理论上得到探测半径与生产时间的解析关系式，这个关系式是我们利用不稳定试井资料分析单井控制储量的基础之一。

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。

Green函数求解不稳定渗流问题。

不稳定渗流：在渗流过程中，若各运动要素与时间有关，则为不稳定渗流。

稳定渗流：在渗流过程中，如果各运动要素与（如压力及流速）时间无关，称为稳定。

稳定试井：通过人为改变工作制度，待生产稳定后，测出各工作制度下压力、产量、含砂及含水等资料以确定油井生产能力、合理工作制度和地层参数的方法。

试井是渗流的一个反问题，稳定试井主要用于试采阶段，确定合理工作制度。

方法自喷井：通过改变油嘴的大小来改变工作制度，由小到大或由大到小；抽油井：改变抽油机的冲程、冲次来改变工作制度。

改变工作制度后，等生产稳定了再测各种资料，一般12～24hr，连续测量几次误差<5～10%即可。

Green函数又称影响函数，是数学物理方法中的一个重要概念。

因为，从物理意义上看，一个数学物理方程表示一种特定的场和产生这种场的源的关系。

如温度场和热源，静电场和电荷分布。

Green函数代表一个点源（在一定边界条件或初始条件下）所产生的场。

地下流体的渗流方程描述一些源（注水井）或汇（采油井）与所产生的压力场的关系，因此格林函数也同样适用。

RameyGringartenOzkan源函数是Green函数在源区域上的积分，而且仅取决于源的空间形状。

对于无限大油藏的不稳定渗流问题，任意源只要求出源函数，则油藏中的压力分布就可以得到。

因此关键是如何求解源函数。

源函数的求法Newman乘积方法Newman乘积方法是数学物理方法中的一种降维方法，它可将一个三维的定解问题分解成一维或二维问题，基本源：一维无限大平面源。

单相液体稳定渗流第四节不完善性及稳定试井内容概要：在前面讨论的问题中，都认为油井是完善的，认为井钻穿全部油层，且钻穿部分是裸眼完成的。

但是，在实际情况下，有的井不一定钻穿全部油层厚度，且一般都采用下套管射孔完井，这些井都称为水动力不完善井，本节主要分析井的不完善性对渗流的影响及油井的稳定试井。

本节应牢固掌握稳定试井，折算半径、采油指数的概念；掌握井的不完善类型、对渗流的影响及表示方法；理解油井稳定试井的原理及应用。

煤层气试井考点一、名词解释（30分/6题）1.试井：是以渗流力学理论为基础，以各种测试仪表为手段，通过对油井、气井或水井生产动态的测试，来研究油、气、水层和测试井的各种物理参数、生产能力，以及油、气、水层之间的连通关系的方法。

2.产能试井：是改变若干次油井、气井或水井的工作制度，测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相对应的井底压力，从而确定测试井的产能方程和无阻流量、井底流动曲线。

3.稳定试井：产量基本上不随时间变化的试井称为稳定试井。

4.不稳定试井：产量或压力随时间变化的试井称不稳定试井。

5.井筒储存效应：在测试过程中，由于井筒中的流体的可压缩性，关井后地层流体继续向井内聚集，开井后地层流体不能立刻流入井筒的现象。

6.井筒储存系数：描述井筒储存效应大小的物理量为井筒储存系数，定义为与地层相通的井筒内流体体积的改变量与井底压力改变量的比值。

7.质量守恒定律：单位时间内通过控制面净流入的流体质量等于单位时间控制体内流体质量的增量。

8.表皮系数：9.表皮效应：钻井、完井、储层强化过程中，泥浆渗入、泥饼及水泥、储层自身细粒物质在井筒附近积聚，以及地层部分打开、射孔不足或井眼堵塞等，导致储层被污染→渗透率降低→污染带内产生附加压降△p s ，产生表皮效应。

10.折算半径：其含义就是将表皮效应用等效的井筒半径来代替，计算公式为： 11.叠加原理：油藏中任一点的总压降，等于油藏中每一口井的生产在该点所产生的压降的代数和。

12.导压系数：单位时间内压力波波及的面积，公式为： 13储层综合压缩系数：单位岩石体积在改变单位压力时，由于孔隙收缩和液体膨胀总共排挤出来的液体体积。

13.续流：当地面井口关闭后，地层流体继续流入井筒的现象。

14.达西定律：是指流体在多孔介质中遵循渗透速度与水力梯度呈线性关系的运动规律，即渗流量与圆筒断面积及水头损失成正比，与断面间距成反比。

15.等温压缩系数：等温条件下，单位体积的气体随压力变化的体积变化率。

1.试井一般来说，试井就是在一定时间内通过记录一口井压力或流量的变化，来估算井或油藏的特性，了解油藏的生产能力，或得到油藏管理方面的数据。

2压力恢复试井（不稳定试井）保持油井定产量生产很困难，但关井产量为零很容易。

通过地面或井下关井，然后监测井底压力的变化并通过分析压力响应可以估计油藏参数。

该方法通过一次测试可以提供油层静态和动态的参数，是目前应用最广的试井方法。

3.表皮系数 现象描述：由于钻井液的侵入、射开不完善、酸化、压裂等原因，在井筒周围有一个很小的环状区域，这个区域的渗透率与油层不同。

因此，当原油从油层流入井筒时，产生一个附加压力降，这种效应叫做表皮效应。

把这个附加压力降用无量纲形式表示 得到无量纲附加压降，用它来表征一口井表皮效应的性质和严重程度称之为表皮系数：不考虑附加压力降的方程为：考虑附加压力降的方程为：令：则：4.有效半径：油井有效半径或折算半径5.井筒储存现象：油井开井和关井时，由于原有具有压缩性等原因，地面和地下的产量并不相等。

PWBS—纯井筒储积阶段用“井筒储集系数”来描述井筒储集效应的强弱程度。

即井筒靠其中原油的压缩等原因储存原油或靠释放井筒中的压缩原有的弹性能量等原因排出原油的能力。

物理意义：井筒压力变化1MPa，井筒中原油的变化的体积为C立方米它对测试的数据产生了干扰，是试井中的不利因素。

有条件的话进行井底关井。

6.叠加原理如果某一线形方程的定解条件也是线形的，并且它们都可以分解成为若干部分，即分解为若干个定解问题，而这几个定解问题的微分方程和定解条件相应的线性组合，正好也是原来的微分方程和定解条件，那么这几个定解问题的解相应的线性组合就是原来的定解问题的解。

7.导压系数它是表征地层和流体传导压力难易程度的物理量。

表示弹性液体在弹性多孔介质中不稳定渗流时，压力变化传递快慢的一个参数，单位是cm2/s，导压系数用希腊字母c表示，它是地层有效渗透率K 除以流体粘度m与综合压缩系数Ct乘积mCt所得的商。