气井试井设计方法.pptx

气井试生产期间试井设计方法庄惠农中石油勘探开发研究院2007.1.湛江油气田试生产期间试井的目的 准确测定气井投产前的初始地层压力，以便为下一步产能分析和可采动储量计算打好基础；了解油气井的产能和油气区的产能：油井指示曲线、采油指数、比采油指数等，气井无阻流量、IPR曲线等；了解油气井产能的稳定性及产能衰减情况；测试油气井连续生产情况下的流动压力下降情况；测试油气井累积采出量与地层压力下降的关系，推算单井和区块控制的有效动储量；进行储层地质结构，边界分布情况，区块面积等方面的研究；有关采油工艺方面的测试项目：完井质量控制方法的研究，出水规律的研究，出砂情况的研究，生产管柱摩阻，井身结构方面的优化设计研究；最终通过试井和试生产期间的动态资料分析，建立起储层的动态模型，一方面补充完善地质研究对于储层描述的不足，同时在储层动态描述基础上，对于油气田今后的动态走势做出有效的预测。试采是认识特殊岩性储层的有效方法 许多新开发气田的储层常常是一些规律性不十分清楚的特殊岩性储层，从地质上认识储层结构和分布规律存在很大难度，需要通过动态描述方法加以认识；从气井动态表现认识特殊岩性储层的特征，已具备了一整套的方法，可以弥补地质研究的不足；应用不稳定试井方法，结合试采过程中压力监测，可以确定地层孔隙结构特征，渗透率值，完井质量，产能大小和稳定性，井附近储层边界，单井控制的动储量规模等，从而对于储层做出更深层次的描述。气井试采过程的试井是一项系统工程 提出试生产过程测试目标井、测试目的及预期指标 测试井地质设计 试采井测试管柱设计 测试工艺设计 气产率和井下压力录取及相应的测试仪表、装备 测试资料分析和储层描述 地面集输管线设计施工和投入应用气井试采过程阶段划分 产能测试和初期产能评价阶段 储层参数、完井参数评价和储层描述阶段 定产降压试采阶段 定压降产试采阶段 地层压力恢复和地层压力恢复能力测试段 放空试采段 储层描述核实及追踪分析井底压力产气量试采气井阶段划分示意图产能测试段短期试采段储层参数分析及模型描述段定产降压试采段定压降产试采段试采时间长期试采段延时生产段典型试采井采气过程曲线阶段划分压力，MPa日历时间产能测试段资料录取及评价要求 试采开始时必须做一次规范的全井产能试井，产能试井前应进行产率/压力变化过程模拟设计。产能试井开始前，首先准确测试初始地层压力，此压力虽不是地层原始压力，但对于产能确定是十分重要的参数。根据具体地区的产能特征，在模拟设计基础上选择回压试井法或修正等时试井法进行产能试井测试施工。为做好试井设计，应在正式实施产能试井前，做一次单点试井，用“实测点校正的理论公式法”估算该井无阻流量qAOF，并据此做好产能试井设计的校正，选择合适的测点产量序列。正式实施规范的产能试井，确认测试井IPR曲线和无阻流量qAOF 产量计量采用井口高压分离器及相应的自动气体产量计量装置 井下压力计量采用直读式或井下存储式高精度的电子压力计，双支平行记录，进行对比分析储层参数、完井参数评价及储层描述阶段 试采第二阶段应对储层参数及储层模型进行描述评价。评价的手段采用延时开井短期试采后，关井测压力恢复，通过不稳定试井分析，初步建立储层的动态模型。通过完井参数评价可以用来对产能潜力进一步加以分析。进行包括产能测试段、延时开井段和压力恢复段的压力历史拟合检验，初步确认储层模型。在新建的动态模型基础上，对于试采全过程压力变化进行预测 在预测过程基础上，调整试采过程设计。延时开井及压力恢复段井下压力录取，必须采用高精度的电子压力计，双支并行进行压力资料录取和对比分析。定产降压试采阶段 定产降压试采是气井试采过程的主要阶段 定产产率值的选择依据：1）为尽早提供对储层的认识，要选择较常规稳产产量高的产率进行试采，例如1/3 qAOF或更高；2）试采产率qg的确定，要考虑采气工艺条件，例如出砂条件、冲蚀条件、腐蚀条件等；以尽可能高的精度连续记录井口油、套压，例如选择井口电子压力计（PPS3100）或高精度（0.35级）的压力表，以备下一步折算井底流压时应用；定期（例如每旬）测一次井底流压；定期取样分析；此阶段结束时间为，井口压力降低到与外输管线压力持平。定压降产试采阶段 当井口压力降低到与输气管线压力持平时，开始定井口压力、降低气产率阶段的试采。此阶段产率和压力的录取方式与定产降压阶段相同。由于地面外输条件或井筒采气条件引起关井时，及时下入井下压力计，录取好关井压力恢复曲线，并在关井前，注意尽量录取一段连续的井底流动压力。当气产率降低到1104m3/d 以下，或达到有关方面确定的下限值时，结束此阶段的试采，关井进行地层压力的恢复测试。地层压力恢复潜力测试 当试采井接近经济采出产率下限值时，关井进行地层压力恢复潜力的测试 在这一阶段开始前，要提前下入井下电子压力计，连续记录一段（5-10天）试采晚期井底流动压力变化。接着关井监测关井后的地层压力恢复，并进行压力恢复速率分析、及储层模型的进一步核实。以全程压力历史（产能测试段、地层参数评价段、定产降压段、定压降产段、终关井恢复段）验证、修改储层动态模型，并对井附近储层的类型、边界形状、地层参数、井控制的储层规模、动储量等等作出全面的评价。必要时采用数值试井软件进行模拟分析。气井试井设计1地质设计 地质设计是试井设计的灵魂和关键，整个试井测试施工过程都是为地质目标服务的。地质设计中，首先要明确试井的目的，通过试井施工预计求得的储层参数内容，相应的须实施的项目和手段。试井设计前应做好充分的资料准备，收集相关的地质研究成果，测试井的钻井完井资料，钻井过程及完井时的试气资料，相邻井或可类比气藏的试井资料。在已有资料基础上，应用试井解释软件中试井设计部分，做测试过程的模拟设计，画出多种实施方案的压力和产量变化关系图，进行对比、分析和优选，选择条件允许的最有利方案，予以实施。制订资料录取标准及资料分析要求。一般由提出试井项目的油田单位作出试井地质设计报告，交由施工工程部门完成试井施工工艺设计报告，由油田单位同意后实施。气井试井设计前的准备（一）从动态分析角度充分解读测试井目的地层的地质情况 储层的岩石类型：大面积均匀分布的砂岩，河流相沉积的具有岩性边界的薄层砂岩，断层切割的块状砂岩，多层叠置的厚层砂岩，海相席状分布的浅滩砂体和带状分布的砂坝，均匀分布的天然裂缝性碳酸盐岩，潜山型缝洞不均匀发育的碳酸盐岩，块状分布的碳酸盐岩，火山岩，等等。气区周围的边底水、油环等分布情况。气藏的边界分布状况，断层、岩性边界分布类型和分布规律。气体的组分含量及相图：干气，凝析气，富含CO2和N2的多元气体。气区内构造井位图。测试井测井解释数据表。气井试井设计前的准备（二）详细了解测试气井钻井完井资料数据 井身结构类型及穿透目的地层情况：直井，水平井，大斜度井，多分支井，目的层段穿过有效层情况。生产层位打开方式：射孔完井，裸眼完井，防砂完井，压裂完井，压裂防砂完井，部分打开完井，其它特殊形式完井。井内放置的工具及回收情况：是否下过桥塞，桥塞是否密封，是否已打捞回收；是否曾打过水泥塞封堵，是否已钻开；等等。套管下入程序，固井水泥胶结情况，固井质量检查情况，套管损坏及修复情况。油管下入程序，井下有无封隔器，封隔器封堵层位，井下有无节流装置，压力计最大可入井测压深度，油管密封情况，等等。井口采油树型号、结构，对于测压密封装置的适配情况。产气量的计量装置型号，记录方式和计量精度。气井试井设计前的准备（三）充分了解测试井的早期试气资料 原始地层压力测试资料。已有试气井的产量数据，早期产能测试资料和分析结果。已完成的试气井压力恢复试井资料和报告。井筒内压力梯度测试资料。重复地层测试(RFT,MDT)资料。生产测井资料。井下取样分析资料，地面取样分析资料。气井试井设计前的准备（四）相邻气井或可类比气藏资料收集和分析 相邻气井试气和试井资料及分析结果的收集。可类比气藏的测试资料收集和分析。可类比气藏开发中借助试井方法进行的研究和对气藏做出的解读。可类比气藏测试过程中遇到的问题和解决方法。复杂岩性气田试采阶段试井设计收集试气井资料的格式化数据表试气层号试气层位射孔井段m-m射开厚度m气层中部深度m测试时间完井方式产气量，qg104m3/d产水量m3/d测点初始地层压力pRMPa测点流动压力pwfMPa测点温度试气层号试气层位折算地层温度折算气层压力 MPa天然气地下粘度，gmPas天然气压缩因子Z天然气相对密度g折算气层中部流动压力pwf，MPa备注试气层号层段m-m测试时间年.月.日解释Kh值mDm解释渗透率值，KmD解释表皮系数，S解释储层类型备注 产能试井设计方法 三种经典的产能试井方法 三种方法各适用于不同的地层条件，但传统的回压试井方法仍然最为常用 通过产能试井，可推算无阻流量，并进而选择、设定试采井的产气量回压试井方法修正等时试井方法等时试井方法三个影响产能的重要参数 供气区域地层系数（Kh）值 地层压力pR和生产压差（pR2pwf2）完井条件表皮系数Sa 用实测产能点数据建立气井的产能方程推测供气区的地层产能系数 Kh 通过试气阶段资料估算储层参数K=1.65mD，S=-5.92，XF=52.13m，R=310.7m，pi*=38.14MPa 从试气井分析结果看，压裂后地层得到了很好的改造，从试气井分析结果看，压裂后地层得到了很好的改造，K=1.65mD，总表皮达到总表皮达到-5.92，污染解除，井筒附近处于超完善状态。，污染解除，井筒附近处于超完善状态。了解井的完井情况和井身结构(11.0m)3364.0 3364.0 K1yc 145K1yc 145 3379.0 3379.0人工井底人工井底 4476.6m4476.6m2002年年12月月2日打电缆桥塞，倒灰日打电缆桥塞，倒灰5m，灰面深度，灰面深度3425m，2003年年 4月月16日又倒灰日又倒灰5m，灰面深度，灰面深度3420m。19日压日压裂怀疑桥塞不密封，裂怀疑桥塞不密封，21日探桥塞深度日探桥塞深度3428.17m。层位层位:K1D1 145:K1D1 145号层号层 井段井段:3379.0-3364.0m厚度厚度:11.0m(10.0m)3460.0 3460.0 K1yc 149K1yc 149 3470.0 3470.02003年年4月月21日在日在3413m处又打一电缆桥塞，未倒灰。处又打一电缆桥塞，未倒灰。(12.0m)3592.0 3592.0 K1yc 150K1yc 150 3624.0 3624.02002年年10月月17日在日在3750m处打电缆桥塞，倒灰处打电缆桥塞，倒灰5m。(20.0m)4446.0 4446.0 K1sh234-235K1sh234-235 4466.0 4466.0徐深气田回压产能试井阶段压力变化模拟徐深气田产能试井模拟得到的产能曲线图二项式产能方程图示线IPR曲线图气井短期试采的模拟设计 短期试采的目的：了解产能的稳定情况和流动压力的稳定性，保证压力恢复测试前的阶段稳产条件，达到必需的渗流波及影响范围；短期试采产率宜选择 qg1/41/3 qAOF 短期试采段的压力走势是压力历史拟合检验重要的数据阶段。储层模型研究（压力恢复曲线试井段设计）模型类型根据地质条件初步选定 对于新探区的特殊岩性储层的压力恢复试井设计，采取逐步认识、不断改进的思路 在对模型特征不能十分确定的条件下，可先对测试时间大致选定为30天定产降压试采阶段的设计 这一段是最重要的试采阶段。从这一段的产率和流动压力变化，可以最后确认储层的模型类型，单井控制储量规模，稳产条件等 运用已选定的储层条件、产气量，可以模拟定产降压段或定压降产段流动压力变化曲线 当单井控制10108m3、5108m3、3108m3等不同储量规模，采出1000104m3天然气以后，将导致流动压力以0.5MPa（稳定型）,0.51MPa（欠稳定型）,1MPa（不稳定型）等不同情况的流动压力下降徐深气田定压降产阶段得到的模拟曲线图苏里格气田模拟修正等时试井过程应用的地层参数（在FAST试井解释软件中进行压力变化过程模拟）苏里格气田模拟修正等时试井过程压力变化示值图（进行无阻流量模拟计算时从曲线中取值）模拟修正等时试井压力平方二项式法分析成果图模拟修正等时试井压力平方指数式法分析成果图气井试井工艺设计 施工工艺设计必须满足试井地质设计的要求。检测实施测试井的测试管柱是否符合资料录取要求，必要时对管柱进行修整。例如有的测试井内下有封隔产气层的桥塞，有的管柱内下有影响压力计下入的球座，有的井筒内有落物，有的管柱严重变形、渗漏，等等。选择高精度的电子压力计系统测压，检查压力计校准周期是否已过期，对于压力计下井工作程序和测点录取间隔加以设定，对数据录取空间加以分配，设定压力计的起下更替过程，等等。选择最接近测试层位的压力计下入深度，如果不能达到测试层深度，应在测压期间选择合适时机，测取压力计工作位置到测试层深度的静压力梯度线和流动压力梯度线。选择合适的井口密封装置，起下仪表的车辆和绞车，井口安全装置等。制订起下仪表的施工过程程序及地面记录要求。选择精度适合测试要求的产量计量装置。最后写出气井试井工艺设计报告，经管理部门批准后实施。某井不同工作制度下井筒内压力梯度图东方1-1-D1井静压梯度图 测梯度时h最小取值200m，一般取值约400m，如果井底有积液，还不足以判断积液液面深度。除静压梯度外，还应该测试流压梯度。其它气井未见梯度测试数据。该井静压梯度测到1220m，打开层位下、下、上，地层垂直深度约1268m-1391m，折合中部深度1329.5m，梯度测试离井底还差100m。该井静压梯度测到1220m，打开层位下、下、上，地层垂直深度约1268m-1391m，折合中部深度1329.5m，梯度测试离井底还差100m。试井设计师的责任和理念 由于储层类型多种多样，不可能以简单的原则加以囊括，因此进行试井设计时，往往需要设计者对油气田地质条件和现场条件深入了解，并对以往取得资料的反复研究，才能找到切实可行的方案。过短和过于简单的试井，一般得不到所需了解的储层内幕信息。延时过长的试井方案，有时又是现场所不能接受的，如何协调各方的要求，往往要做出大量深入的工作。如何界定最为合适的方案，往往是衡量一次试井水平的关键内容。只有深入研究反复摸索，才能取得成功。能够成功设计复杂油气田试井方案的油藏工程师，可以称为“试井设计师”，而目前在油田现场最缺乏这种试井设计师。培育试井设计师，需要甲方和乙方作业者共同付出努力。谢谢