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地层测试解释技术

井下作业公司地质研究所

概述：
试井：
概念：试井是为了了解油井及地层的性质而进行的一种试验。当钻开油气层（录井、电测有油气显示）后，为了解产层的性质，用一定的仪器下入井中，设法让地层流体（油、气、水）流入井筒或地面，测量其流量、压力等，对地层作出进一步的解释。也就是试生产过程。
分类：按流体流动性质分为稳定试井和不稳定试井。
稳定试井：又称系统试井，具体做法：依次改变测试井的工作制度，待每种工作制度下的生产处于稳定时，测量其产量、压力及其它有关资料；然后根据这些资料绘制指示曲线、系统试井曲线；得出测试井的产能方程，确定井的生产能力、合理的工作制度和油藏参数。
不稳定试井原理：当油藏中流体的流动处于平衡状态（静止或稳定状态）时，若改变其中某一口井的工作制度，即改变流量（或压力），则在井底将造成压力扰动，此扰动将随着时间的推移而不断向井壁四周地层径向地扩展，最后达到新的平衡状态。这种压力扰动的不稳定过程与油藏、油井和流体的性质有关。因此，在该井或其它井中用仪器将井底压力随时间的变化规律测量出来，通过分析，就可以判断和确定井和油藏的性质。
不稳定试井包括单井试井和多井试井。单井试井包括压力降落试井、压力恢复试井、探边测试等；多井试井分为干扰试井和脉冲试井；地层测试属不稳定试井。
一、地层测试概念、原理、及目的
1、概念：地层测试又叫钻杆测试，是利用一套特殊的工具（MFE、PCT等）在地层和井底之间形成压差，使地层的位能转化为动能，只要采出极少量的流体，就能达到快速准确评价地层的目的。
2、原理：用钻具（钻杆或油管）将压力记录仪、筛管、封隔器、测试阀、取样器、反循环阀等工具一起下入待测试层段，让封隔器将其它层段与测试层隔开，然后由地面控制将测试阀打开，让地层流体经筛管的孔道和测试阀，流入测试管柱，进行求产；关闭测试阀，压力记录仪记录下关井压力恢复数据；通过资料解释可获得产量、压力及各项地层参数；井下取样器采集的液体（或气体），经化验分析，可了解地层油气水性质。
3、地层测试目的：
1）、探明新区、新构造、新层位是否具有工业性油气流，验证油气层的存在；
2）、查明油气层的含油面积及油、气、水界面，油气藏的类型和油、气产能；
3）、通过分层测试，取得分层测试资料，计算出储层的流体特性参数，为制定油气田开发方案提供地质依据。
二、测试类型、管柱结构、工作制度
1、测试类型：按完井方式分为：中途测试和完井测试；中途测试分为：全裸、套裸、半裸测试；完井测试分为：套管常规、跨隔、测射联作。按封隔器座封方式分为：悬挂式、支撑式、膨胀式。
2、测试管柱结构：
测试管柱结构（常规）：

O 反循环阀

R 上压力计

MFE 测试器

锁紧接头

安全接头及震击器

R 内压力计

封隔器

筛管
R 外压力计

测试层

人工井底

套管

测试管柱结构（常规下返）：

O 反循环阀

R 上压力计

MFE 测试器

锁紧接头

安全接头及震击器

射孔井段
R 内压力计

封隔器

筛管
R 外压力计

测试层

人工井底

套管

测试管柱结构（跨隔测试）：

O 反循环阀

R 上压力计

MFE 测试器

锁紧接头

安全接头及震击器

R 内压力计

上封隔器

筛管
R 外压力计

测试层
下封隔器

R 下压力计
射孔井段
人工井底

套管

3、地面流动控制装置：控制头、钻台管汇、活动管汇、显示头（泡泡头）、投杆器。
4、测试工作制度：根据测试层的产能情况确定。过去一般采用三开二关工作制度：一开起泄压作用，一关测地层静压，二开求产量，二关求地层物性参数，三开落实产层液性。但由于该工作制度需两次关井，延长了测试时间，同时，受机械压力计时钟限制（一般为96、120、192小时），两次关井分散了有效测试时间，如果地层压力恢复较慢，很可能测不到地层静压资料。因此，现在一般采用二开一关工作制度，一开计算产量，一关测静压及求解地层物性参数，二开落实液性；如果油管内液面较高，取样液性不落实，可在油管内直接抽汲排液，落实液性。

三、测试资料解释方法：
测压曲线形态
测压卡片：

压力展开图（非自喷井）：

压力展开图（自喷井）：

不同产能压力曲线特征

第一部分：常规解释
主要是计算产量、地层压力、温度、回收液量
（一）、产量计算：
1、自喷层求产，由地面分离器计量求得稳定产量
2、非自喷层有两种计产方法：一是根据回收液量计算，二是根据流动压力曲线计算。
①据回收液量计算产量（大平均产量）：q=(S液/tp)×1440
式中：q—日产液量，m3/d； S液---总回收液量，m3； tp—总流动时间，min；
②据流动压力曲线计算产量：将开井计产点压力数据转换成液面深度，如用一开压力计算，开井期间井底压力由B点的PB经t分钟上升至C点的PC，则B点对应的液面深度HB=H压力计-PB×100/0.98(m)
HC=H压力计-PC×100/0.98(m)
平均液面 H=（HB+HC）/2
产量Q=（HB-HC）·V×1440/t (m3/d) 式中：V为油管或钻杆内容积m3/m
（二）、压力计算：
1、地层压力：有三种确定方法
①初关井实测稳定压力
②关井压力恢复曲线拟合求得
③关井压力恢复曲线外推求得
三种压力均要折算到测试层段中部深度压力。即：Pi=P测点+DP 式中DP为油中深度与压力计下深间压差
2、流动压力：
①对自喷层：取对应于产量稳定时的流动压力
②对非自喷层：用流压曲线计算时，应取对应于计算产量曲线段流动压力的平均值。即：如取B、C点作为计产点，则
平均流压PwfB、C）=[(PB+DP)+(PC+DP)]/2
（三）、温度：
如用机械压力计测试，则实读温度计，其测温为测试过程中的最高温度；如用电子压力计测试，选择关井压力恢复稳定后的稳定温度为地层温度。
（四）、回收液量
S液=（H油管底-H见液）·V 油水同产则根据见油、见水液面深度分别计算油、水量，若见液面后洗井，则以洗出油水量地面计量为准。
第二部分：参数解释
目前主要是用解释软件处理。一般有三种分析方法：霍纳半对数分析法、变流量叠加分析法、双对数导数拟合分析。霍纳半对数分析法、变流量叠加分析法主要适用于出现径向流直线段的曲线；双对数导数拟合分析法适用范围较广。另外，对于非自喷层，如果关井压力恢复仍处于井筒储集阶段，可采用开、关井联合分析求参。
参数解释诊断图：
霍纳曲线图

双对数导数图：（均质无限大地层）

双对数导数图：（双重介质）

双对数导数图：（双渗透介质，即双层反应）

双对数导数图：（压裂后）

（一）、参数解释主要步骤：
1、确定试井模型：根据诊断图形状确定解释模型
2、计算模型参数（地层物性参数）：双对数导数曲线拟合，输入解释参数，计算出模型参数
3、结果检验：一致性检验、无因次叠加检验和压力史拟合检验，对双对数导数拟合效果进行检验

以下为单层参数解释基本图件：

（二）、主要参数解释成果：
1、井筒储集系数C
井筒储集效应：当油井刚开井或关井时，井筒内流体（液体或气体）膨胀（开井）或压缩（关井）引起的续流现象。其强弱用井筒储集系数C表示，它是描述井筒内流体靠压缩性能储集流体或靠释放弹性能量排出流体的能力。其定义为：C=dv/dp»DV/Dp，单位为m3/MPa，其意义是：关井时，要使井筒压力升高1MPa，须从地层中流入C（m3）流体；开井时，当井筒压力降低1MPa时，靠井筒中原油的弹性膨胀排出C（m3）流体。
井底关井可降低井筒储集效应。地层孔隙度、渗透率越低，井筒储集效应持续时间越长。
2、表皮系数S
由于钻井液或压井液侵入，射孔不完善以及酸化、压裂增产措施等原因的影响，使油井附近地层的渗透性发生了变化，当流体从地层流入井筒时，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（DPs），这种现象称为表皮效应；其性质和严重程度用表皮系数S表示，S=Kh·DPs/1.842qmB。
对于均质油藏，S>0、S=0和S<0分别表征受污染、未受污染和增产措施见效。当S>0时，其数值越大，表示污染越严重；当S<0时，其数值绝对值越大，表示增产措施的效果越好。
3、堵塞比（DR）
表示井底附近地层受损害的程度，其值等于无堵塞的理想情况下的产量与测试所测得的实际产量之比。
根据表皮系数和堵塞比可判别储层的完善程度。见下表：
地层
类型
存在污染堵塞
（不完善井）
不存在污染堵塞
（完善井）
超完善井
（超完善井）
均质
堵塞比>1
堵塞比=1
堵塞比<1
表皮系数>0
表皮系数=0
表皮系数<0
双重
介质
表皮系数>-3
表皮系数=-3
表皮系数<-3

4、有效渗透率K
渗透率表示地层让流体通过的能力。地层测试求得的渗透率是在油藏动态条件下测得的，反映了油藏在动态条件下的渗流情况，所计算出的有效渗透率是在测试过程中流动影响所波及范围内的所有油层渗透率的平均值，故又称平均有效渗透率。用K表示，单位10-3mm2。
K=2.121×10-3qmB/mh 式中：m为霍纳半对数直线段斜率
或K=1.842×10-3qmB(PD/DP)m/h 式中：(PD/DP)m为压力拟合值。
K<1×10-3mm2时，属特低渗透层，即致密地层。K=1～10×10-3mm2时，属低渗透层；K=10～100×10-3mm2时，属中等渗透层；K=100～1000×10-3mm2时，属高渗透层；K>1000×10-3mm2时，属超高渗地层。
5、流动系数（Kh/m）、地层系数(Kh)及流度(K/m)
流动系数：流体在油层中流动的难易程度
地层系数：又称产能系数，为地层有效渗透率与有效厚度的乘积
流度：又叫比流动系数，指油井单位油层有效厚度的流动系数
上述三项参数都是表示油层及其中流体的流动特性参数值，其值越大，流体在地层中越容易流动。
6、研究半径ri
也叫探测半径、测试半径，指测试生产过程中压降漏斗波及的外缘距离。
7、边界距离（L）
指井到流体界面、断层、地层尖灭等不渗透边界的距离。探边测试只能测出边界距离，不能测出其方向，如要判断其方向及边界类型，需结合静态地质资料进行分析。
8、气井无阻流量QAOF
气井的产量与气井的井底流压有关，流压越低，产量越高，假设井底流压降为0（绝对压力为0.101MPa），此时气产量达到最大极限值，称为无阻流量。一点法计算无阻流量经验公式：
QAOF=6Qg/{Ö1+48[(Pe2-Pwf2)/Pe2] -1}
式中：Qg为一个工作制度下的稳定气产量
Pe为目前地层压力
Pwf为稳定气产量生产时的井底稳定流压
9、动储量N
地层中可流动流体的储量。主要计算方法有：
①物质平衡法：适用于采出量较大、地层压力降幅较大的储层。计算公式
油井：G=SQo/(Pi-Pe)·Ct
气井：N=PiSQg/Zi(Pi/Zi-Pe/Ze)
式中：Pi--地层静压
SQg--累积产气量
Zi--Pi条件下的气体偏差系数
Pe--目前地层压力
Ze—Pe条件下的气体偏差系数

②压降法（Pwf～t）：
油井：N=4.167×10-2Q0/b·Ct
式中：Q0—流动日产量 m3
b—压降曲线拟稳定直线段斜率MPa/h
Ct:综合压缩系数 1/MPa
气井：G=2εQgPi/βCt*
式中：ε--单位换算系数，若时间取小时，则ε=8.334´10-2
Qg:流动末产量
β:压降曲线拟稳定直线段斜率 作该曲线要考虑测试层地层压力，如地层压力>20MPa，用压力法；14<地层压力<20MPa，用假压力法；地层压力<14MPa，用压力平方法。

③压力恢复曲线法（Pws～logt）：
油井：N=5.39×10-2Q0Dts/m·Ct
式中：Q0—日产量 t
m—压恢曲线直线段斜率MPa/h
Ct:综合压缩系数 1/MPa
10、双重介质地层参数：
①、储容比w
指两种介质的弹性容量比，即裂缝系统弹性容量与总系统弹性容量之比。它反映裂缝系统中的储油量占总储量的百分比。w值越大，接近于1时，原油大部分存在于裂缝中，可较顺利地采出地层中的大部分原油，但原油来源有限，油井产能不稳定，甚至是短命的；w值越小，表明越多的原油储存在基质岩块系统中。
②、窜流系数l
指基岩渗透率与裂缝渗透率之比。l值大小，反映原油从基质岩块系统流到裂缝系统的难易程度，l值越大，则基岩中的原油越容易流到裂缝中，并采出来。

11、裂缝半长Xf
裂缝总长度的一半。用来分析压裂改造的范围及效果。

主要参考文献：
1、石油工业出版社《中国油气井测试资料解释范例》
2、胜利油田培训教材《试油作业技术》
3、石油工业出版社《试井手册》
4、夏位荣主编《钻柱测试资料解释及油气藏评价方法》
5、辽河油田井下作业公司地质研究所培训教材
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