第四章 动态监测的内容

第四章动态监测的内容
油田动态监测是油藏开发中的一项重要的基础工作，它贯穿于油藏开发的始终。

所谓的油藏动态监测，就是运用各种仪器、仪表，采用不同的测试手段和测量方法，测得油藏开采过程中动态和静态的有关资料，为油藏动态分析、油田调整改造、区块综合治理，油水井增产增注提供第一性的科学依据。

§2-1动态监测的内容
油藏动态监测的内容比较广泛，一般大致可分为以下几类：油层压力监测；流体流量监测；流体性质监测，油层水淹监测；采收率监测，油水井井下技术状况监测。

一、压力监测
油藏在开发过程中，由于其内部流体的不断运动而使流体在地下的分布发生一定变化这种变化主要取决于油层性质和油层压力。

对于注水开发的油藏，一般来说，都保持有较高的油层能量，但由于油层性质在纵向上和平面上的非均质性，决定了油层压力的差异，从而导致油藏内各部位流体运动的差异，因此研究分析油层压力的变化是十分重要的。

压力监测是靠油水井测压与油水井系统试井来实现的。

在油田开发过程中，要求在油藏开发初期首先要测得原始油层压力，开发以后，则按一定的间隔时间（一般为半年），选三分之一具有代表性的采油井作为定点测压井，定期重复测定油井油层压力，绘制油层等压图，这样，通过不同时期的压力对比，可以比较简单而又直观地了解油层压力的重新分布和变化情况，同时根据每月测得的流动压力，还可监测油井的生产压差和产油、产液指数变化情况，对于注水井，必须有30％的井每年测地层压力一次，主要用于监测注采压差和吸水指数的变化。

系统试井是通过人为地改变油、水井工作制度，测得在各种工作方式下相对稳定、准确的采油指数、吸水指数、油层破裂压力，最终确定油水井合理的工作制度。

二、流量监测
流量监测主要包括油井的产出剖面监测和注水井的吸水剖面监测。

针对油藏多油层开发特点，由于油层性质的差异和压力水平高低不同，在同一口油井中每个油层的产油量、产水量都是不同的，甚至在同一油层的不同部位产油量和产水量也是不同的。

对注水井而言，也存在着同样的现象，即同一口水井中各油层的吸水量和同一油层中不同部位的吸水量也是不同的。

为了在油田开发过程中掌握采油井和注水井的分层产油量、产水量、分层注水量，采取针对性措施，提高油水井平面上和剖而上的储量动用程度，就需要建立流体流量监测。

流体流量监测主要通过油田生产测井来实现，油井主要依靠井下找水仪和连续流量计测试，求得油井分层产液剖面和产油剖面；注水井则主要直接向井内注入含有放射性同位素的水，经过放射性测井，测得注水井的吸水剖面。

除此之外，地面油、气、注入水的计量也属于流体流量监测的范畴。

在地面计量的是以
单井为基础，计量误差控制在5％以内，采用连续计量方法。

三、流体性质监测
油藏开发过程中，流体的性质影响流体在地下的流动，同时也涉及到地面集输系统的设计，因此必须对流体进行监测。

开发初期首先要进行井下高压物性取样，使取得的样品能保持原始地层油状态，然后将样品经过实验室测验，求得原油的高压物性资料，根据这些资料，可以绘制油藏饱和压力平面分布图和等原始油气比图，掌握原油地下粘度、比重、体积系数、溶解系数。

还要通过深井取样对天然气进行分析化验，确定其组份和天然气性质。

对地下水，要化验确定水的类型、矿化度和各种离子的含量，在深井取样的同时，也要对流体进行井口取样，通过化验，掌握在地面条件下油、气、水的物理性质。

在开发过程中，仍然要定期对油气水进行井口取样化验，以确定流体性质的变化。

四、油层水淹监测
受油层非均质性的影响，注水开发的油藏，其水线推进在平面上和剖面上不是均匀的，有时注入水会向一个方向突进，使高渗透层过早水淹，即使是同一油层，其水淹状况也总是不断变化的，因此，对这些情况的了解，就必须借助于油层水淹监测。

通过地球物理测井，运用计算机分析，综合判断各类油层水淹情况和水淹程度。

克拉玛依油田目前在已投产井上，主要使用碳氧比能谱测井，可直接测得各类油层的油水饱和度，以此确定水淹情况。

五、采收率监测
衡量油藏注水开发效果的好坏，其主要指标就是水驱油效率的高低，而水驱油效率的高低又决定了油藏注水开发最终采收率的大小。

在现场，监测水驱效率的变化，比较可靠的办法就是钻检查井，通过油基泥浆钻井取岩心和密闭取心的岩心，在实验室进行测定就可直接求得，这就是采收率监测。

六、井下技术状况监测
对油层中泥质含量相对较高的注水开发油藏，当油层见水后，会引起油层中的泥质成份发生遇水膨胀，从而使地层产生蠕动变形，最终导致油水井出砂、套管变形、套管破裂、甚至套管错断，同时，随着注水开发时间的延长，注入水或地层水对油、水井套管产生的腐蚀作用，同样会使油、水井套管变形或破裂。

因此，应经常对油水井进行必要的工程测井，检测套管接箍损伤、腐蚀、内径变化、射孔质量和管柱结构，随时掌握油，水井井下技术状况。

§2-2 建立动态监测系统
搞动态监测，必须根据油田具体情况建立起一整套油田动态监测系统，根据不同的监测内容，确定观测点，建立监测网。

动态监测系统必须遵循资料全，有代表性，有足够的样品数的原则。

建立健全动态监测系统是准确掌握油藏动态，控制油田开发的直接信息，也是改善油田开发效果，实现油田开发生产良性循环的重要基础。

一、压力监测系统
油层压力监测系统要求能反映整个油藏的油层压力分布状况，因此要求所选择的测压井点能遍及油藏各部位，这样所测得的压力分布图才能基本反映油藏本身，克拉玛依油田已投
入正式开发的区块，80％的自喷井和30％的抽油井每半年必须测一次油层压力。

其中还还要选择总油井数三分之一的井点作为定点压力监测点，同样注水井常规测压率也必须达到80%以上，要有总注水井数30％的井作为定点监测井。

二、流量监测系统
流体流量监测的目的，就是为了能够比较准确地反映出油藏内各类油层的动用状况和见水状况。

一般以自喷为主的大油田必须有30％一40％以上的井点对产出剖面进行测试。

以机械采油为主的油田要有20％一30％的井点进行测试。

对注水井而言，几具备测试条件都要测吸水剖面（主要为同位素测井）。

油、水监测井点每年测试一次，复杂小断块及岩性油藏分单元可选少量井点测试。

就监测系统本身来讲，测试井点越多越能够精确反映油藏的变化情况，但受开采时间、井况、产能大小等诸多因素的限制，克拉玛依油田大多数层块很难达到规定所要求的连续测试井数。

三、流体性质监测系统
流体性质监测系统，首先要求确定高压物性取样的井点，此项工作在油藏投产初期要选择10%～20％的井等间隔作高压物性测试；油藏开发中后期选5%～10％的井定期井下取样作高压物性试验，测试周期一般为3～5年。

除此之外，还要选择10％的井每年进行一次地面取样并作全分析。

以上监测所确定的井点，必须考虑在平面上能具有代表性。

四、水淹监测系统
油层水淹监测系统，包括两个方面：一是对老区加密调整的新井，则要求对每一口井都进行油层水淹测井，通过分析地球物理测井（包括自然电位、微电极、声波、三测向等）资料确定每个井点的各类油层水淹状况。

二是对原井网生产的油井，通过少量井点定期进行碳氧比能谱测井，测得油层饱和度，分析对比其变化情况。

五、井下技术状况监测系统
井下技术状况监测主要是通过工程测井，如微井径测井、井下超声电视测井、小直径磁性定位器测井、TCW-2磁测井仪测井、井径测井等方法，检查油水井套管情况、管外串槽状况等。

通过检查，了解断层活动情况以及套管变形程度。

因此油、水井井下技术状况监测系统，应根据油藏构造特点确定几条检测线，在老油田，套管损坏地区，要选出10%—20%的井每半年进行一次时间推移测井，检查套管损坏原因和状况。

对出砂严重的油田应有10%—20%的井每半年测一次井径。

以上五个方面的监测，仅为目前油田上常建立的监测系统。

除此之外要有10%左右的井每年测压力恢复，分析油层参数变化。

重点区块要进行碳氧比测井，研究剩余油的分布情况。

中高含水的油田，要钻密闭取心井，研究分层水淹，水洗情况，以及孔隙结构、物性参数的变化等。

建立油藏动态监测系统并取得足够数量的监测资料，这并不是我们的目的。

我们的目的是通过对这些资料的综合分析，搞清油藏在开发过程中各种复杂的动态演变过程和发展变化趋势；搞清油、气、水的空间存在状态和分布范围，优化开发调整设计方案，为打出长寿高产的调整井，把空井、低效井减少到最低限度，同时使各项增产挖潜措施选井选层更准，措施有效率更高，措施增产量更多，最终达到油藏调整效果更好，稳产时间更长的目的。

以下几节将着重介绍几种矿物上常用的动态监测资料应用方法。

§2-3 井下压力测试
一、油井系统试井资料的应用
油井系统试井又叫稳定试井。

所谓稳定试井，就是利用通过改变井的工作制度测出各个工作制度下的稳定产量和与之对应的压力等资料。

其原理就是在短时间内改变油井的工作制度，其流动压力和产量将会改变，但其地层压力将保持相对稳定。

基于这个原理，只要测出两种工作制度下的流动压力和产量，那么就可以较容易的求油井的地层压力和其它参数。

1．系统试井资料的整理
通过改换不同的工作制度，测得相应的产油量、油气比、含水量、流动压力、含砂量，关井测静压，一次系统试井即告结束。

将所取得的各项资料列成表（见表2—1），据此可绘制出系统试井曲线（图2—1），同时还可绘制出系统试井指示曲线（图2—2）。

产气含流含
油油水砂
量比率压量
(t/d) (m3/t) (%) (MPa) (%)
8 200 20 4
6 15 3
4 100 10 2
2 5 1
0 0 0 0
2.5
3.0 3.5
4.0 油嘴（mm）
图2一1 系统试井曲线
2．系统试井资料的应用
（1）确定油井地层压力
只要准确地确定改变工作制度前后油井稳定的产量和流动压力，就可以用图解法确定地层压力，即在普通坐标纸上以横坐标表示产量q o ，纵坐标表示流动压力P wf ，标出改变工作制度的产量和流动压力，然后将两交点连成一条直线后，使之延长交于纵坐标，纵坐标上的这个交点所代表的压力即为所求的地层压力。

当放大油嘴时，即q o2：＞q o1测出的P wf2＜P wf ，利用如下公式也可直接计算出油井地层压力。

)()
(211222wf wf o o o wf P P q q q P Pe --+= 式中 Pe —油井地层压力，MPa ；
P wf 1—小油嘴时井底流动压力，MPa ；
P wf 2一大油嘴时井底流动压力，MPa ；
q o 1—小油嘴时稳定产量，t/d;
q o 2—大油嘴时稳定产量，t/d 。

如果油嘴由大到小试井时，上述公式中P wf1、q o1与相应的P wf2、q o2的位置相互倒换即可。

（2）确定油井采油指数
油井采油指数又称油井产率，是指油井单位压降下的日产油量。

即： Jo =q o / (Pe-P wf )= q o /△P
或用油井指示曲线（q o ～△p ）直线段斜率表示(图2-3)
J o ＝tg α
式中 Pe —油井地层压力，MPa ；
P wf —小油嘴时井底流动压力，MPa ；
q o —日产油量，t/d ；
J o —采油指数，t/（d ·MPa ）
△P 一生产压差，MPa 。

采油指示曲线为直线段，说明采油指数为常数。

在动态分析中，经常用采油指数与油层有效厚度的比值来表示产油能力的大小，称为单位厚度采油指数。

（3）确定油层渗透率
油层渗透率可由裘皮公式得
K =4.24×10-3 q o μlg(r e /r w )/ h △P
K ——地层渗透率，μm 2；
μ一地层原油粘度，mPa ·s ；
r e —井的供油半径，m ；
q o —日产油量，m 3/d ；
r w —井的半径，m ；
h ——地层有效厚度，m ；
△P 一一生产压差，MPa 。

（4）选择油井合理工作制度
选择油井合理工作制度需综合考虑油井稳定试井曲线组合的特点。

油井合理工作制度的
)
△P
(MPa)
图2一3 油井系统试井指示曲线（2）
标准是：产量高、流动压力高、气油比低、含水率低和含砂量低。

总之要求油井消耗能量最小，生产能力最大。

如图2一1中，其合理工作制度应该是采用3．5毫米油嘴生产。

二、注水井系统试井资料的应用
注水井系统试井是通过改变井口注水量，测取不同注入量下的稳定注入压力，根据注入压力与相应注水量的变化关系，便可绘制出注水指示曲线，通过对指示曲线形状的特征和直线斜率的变化分析就可以了解油层的吸水状况。

1．指示曲线的几种形状
首先在普通直角坐标系中建立注水量与注入压力的关系曲线，其中横坐标表示注水量，纵坐标表示注入压力（图2一4 ）。

图（2—4 ）表示了试井后绘制出的几种常见指示曲线的形状。

从图（2一4 ）中可以看出，指示曲线主要存在以下两种形状。

（1）直线型指示曲线：曲线（1）反映地层吸水量与注入压力成正比；曲线（2）反映油层吸水很差或者是仪表及井下管柱有问题；曲线(6)则是不正常的曲线，不能应用。

（2）折线型指示曲线：曲线（3）为折线式，表示有新油层在注入压力较高时开始吸水，或是当注入压力增加到一定程度后地层产生微小裂缝，使油层吸水量增大，这是一种正常指示曲线。

曲线（4）为上翘式，除与仪表、操作、设备有关外，还与油层性质有关。

曲线（5）为曲拐试，反映仪器设备有问题，不能用。

2．指示曲线的应用
（1）计算吸水指数：由图（2—5）可以看出，在正常的指示曲线上任取二点，由相应的注入压力P w1 、P w2及注入量Q 1 、Q 2用下式可计算出地层的吸水指数I w ：
)]/([31
212d MPa m P P Q Q Iw ∙--= 由上式可以看出，直线斜率的倒数即为吸水指数。

注
入 压 力
（MPa
m 3/d ）
图2一4 几种指示曲线的形状
（2）计算油层的破裂压力及水井启动压力：当注入压力增大到某一值时，油层开始吸水，该点的注入压力即为水井的启动压力，即指示曲线的延伸线与纵坐标轴交点的压力值（图2—5）中的P 启 点。

当注入压力继续增大到某一值时，油层的吸水量突然成倍增加，指示曲线出现明显的拐点（图2—5中的A 点 ），与该点对应的压力即为油层的破裂压力。

（3）分析油层吸水能力的变化：由于正确的指示曲线反映了地层吸水规律和吸水能力的大小，因而对不同时间内所测得的指示曲线进行分析，就可以了解油层吸水能力的变化。

下面分析几种典型曲线。

(a)指示曲线线右移，斜率变小，如图2一6所示，说明地层吸水能力增强，现场上水井的压裂、挤活性剂等增注措施，常可以看到这种现象，图2一6就是某井压裂前后的指示曲线，这说明压裂是有效果的。

（b ）指示曲线左移，斜率变大，如图2一7所示，说明吸水指数变小，吸水能力下降，如果在注水井调剖堵水前后测得这样的曲线，说明调剖堵水是有效的。

（c ）指示曲线平行上（下）移，如图2一8所示，指示曲线斜率未变，说明地层吸水指数没有化。

但同一吸水量下，注入压力升高了，说明这口井和周围油井连通不好，是注水后地层压上升造成的；相反如果指示曲线出现平行下移的现象，说明相同压力下吸水量增加，反映层压力下降了。

P i
P 破 P w2
P w1
P 启 1 2 i d ）
图2-5 由指示曲线求吸水指数
三、压力恢复曲线的运用
压力恢复曲线是油井关井后，地层内流体不稳定运动引起压力变化的具体反映。

因此对关井后连续计量到的压力资料进行整理，便可计算出油层压力及油层的一些重要参数。

在这里省略繁锁的公式推导，只介绍几种常用参数的计算及应用。

1．压力恢复曲线的基本形态
测压力恢复曲线，其主要目的在于求得压力在油层内的传播速度。

也就是说反映油井关井后井内压力恢复的速度。

一般井的压力恢复曲线都表现为：开始恢复快、以后恢复慢、最平稳下来的特点（如图2一9）。

由于压力恢复与关井时间成一对数的关系，所以通常在半对数纸上，以横坐标为lgt ，纵坐标为P ，便可绘制出如图2—10的曲线。

曲线上的ab 段为为关井初期，油层内流体仍在继续流动（从地层流到井底）的现象，称之为“续流段”，此时井底压力的恢复，不能真正代表油层内的情况（主要反映井筒附近动态）。

当井底压力逐渐升高，井筒内流体的密度相等时，井底压力的恢复情况才能代表油层内压力重新分布的情况（反映油层内总的动态）。

这时油层
Pw
i d ) i ) i )
图2-6 曲线右移图 图2-7 曲线左移图 2-8 曲线平行上移
P
（MPa P P e
Pw (t
图2-9 关井后井底压力恢复曲线 图2-10 整理后的压力恢复曲线
内的压力恢复情况与时间成一直线关系（如图2—10 bc 段），通常用直线段的斜率来反映这种恢复状况（求得如下有关的地层参数等）。

2．压力恢复曲线的应用
（1）计算油层参数：以前人的理论推导可得如下关系式：
o
o
o o h k B q m γμ⋅⋅⋅⋅⨯=-31012.2
式中 m ——压力恢复曲线斜率，MPa ；
q o ——地面原油产量，t ／d ；
B o ——地层原油体积系数，无因次；
μo ——地层原油粘度，mPa ·s ；
k ——有效渗透率，μm 2 ；
h ——有效厚度，m ；
γ——地层原油相对密度，无因次。

有了压力恢复曲线的斜率，便可求出以下几项重要的地层参数。

①油层流动系数：
o
o
o o m B q kh γμ⋅⋅⨯=-3
1012.2 [μm 2 ·m/（mPa ·s ）]
②流度：
h
o
kh
k o μμ= [μm 2 /（mPa ·s ）]
③地层系数或产能系数
o o
kh
kh μμ⨯= （μm 2·m ）
卜· ④有效渗透率：
h kh
K = （μm 2）
⑤导压系数：
Φ=t
o C K
μη [μm 2
·MPa/（mPa ·s ）]
式中 C t —综合弹性系数，1／兆帕；
Φ一有效孔隙率，小数。

除此之外，应用压力恢复曲线还可缺决以下主要问题：
①确定油层压力（由晚期资料外推），分析油层压力变化；
②判断油井完善程度，作出完井评价，为措施选井提供依据；
③判断油藏的水动力学系统以及水压系统范围；
④确定油藏内的各种边界分布情况；
⑤估算油井供油半径、单井控制储量及有关储量参数；
③判断油气藏类型。

由于受篇幅所限，以上几方面的具体分析应用不再赘述（可参阅渗流力学有关内容）。

（2）分析判断油井增产措施效果。

通常油井采取增产措施，其目的就是改变井底附近油层渗透性，提高油井产量，因此采取增产措施以后，必然会引起压力恢复曲线形状的变化。

例如油井压裂后，井底油层的渗透率会增大，流动压力会增加，因此造成生产压差缩小，使恢复曲线的斜率减小。

如果出现压裂后的m 值比压裂前的m 值大或变化不大，正好说明该井压裂效果差（图2一11）（图2一
12）。

油井堵水措施前后的复压曲线形态正好与上述变化规律相反，因为油井堵水其目的是堵塞高含水层，因堵水后会造成油井渗透率下降，复压曲线斜率值增大，油井流动压力降低，否则，堵水是无效的。

（3）几种典型复压曲线的分析
P
lg t lg t
图2—11 5868井压裂前复压曲线 图2—12 5868井压裂后复压曲线
图（1）：为一种标准的压力恢复曲线，AB 为续流段；BC 表现了径向流特征，为斜率直线段；CD 段为边界影向段，它反映压力波传递已到达供油边界。

图（2）：曲线呈现峰状，其原因是井底有高压气体上浮，造成井底压力上升，当其上升速大于地层压力在井底附近的恢复速度时，在井底会出现“反流现象”，表现在曲线形态上则为恢复曲线初始段中间某一段呈现峰状。

图（3）：该曲线形态有两种原因造成。

其一是，地层为单一介质对，近井地带渗透率得到改善。

其二是，双重介质地层时，首先表现出介质问不稳定流的径向流动段（BC 段），而CD 段则表现出整个系统的流动特征。

图（4）：当m 2＝2m 1时，则为断层反映的压力恢复曲线。

图（5）：为双重介质压力恢复曲线。

图（6）反映了两层合采井的压力恢复曲线。

由于各层渗透率变化大，形成垂向上的不均质，压力也不平衡，因此压力恢复曲线呈折线状。

§2-4 生 产 测 井
一、井下温度测试及资料的应用
井下温度是油田开发中一项重要参数，测知井下温度可以帮助我们准确地分析地层压力、原油性质等，有助于比较准确地计算储量，而且也为选择不同开采工艺提供依据。

在油田生产中，井下温度及其变化，一方面为我们设计或选择井下工具和井下仪器提供重要依据，另一方面还可以用来定性地判断吸水层位、油井水淹层位和出气层位，解决生产中的问题。

t t t
（1） （2） （3）
（4） lgt （5） lgt （6） lgt
图2一13几种典型的压力恢复曲线
（一）测试方法
井温测试是指油、水井在某一稳定状态下井温测试，测试主要通过井下温度计来实现。

井下温度测试基本与井下压力测试方法相同。

传统测试方法有两种。

1．测点法
测点法是将仪器下入井内预定深度，停留足够时间后，取出仪器得到该点温度。

所谓足够长时间是指必须超过仪器的感温时间，若仪器在所测点停留时间少于感温时间，测得的温度值将偏低。

2．测井温剖面法
此种方法是在测点法基础上发展而来的。

它在井筒中某深度开始，每隔一定间隔测若干点。

现场间隔一般选100m 。

在测第一点时，停留时间必须大于感温时间，以后各点因温差变小，可以适当缩短。

测得各点温度后，将其整理在深度－温度直角坐标上，并将各点连成折线。

这条折线显示了温度在井筒中各测点深度上的变化，所以称为井温剖面（如图
2－14）。

测注水井的吸水剖面、油井的水淹层位及确定压
裂、调整吸水剖面、封堵水层等措施的效果时，是通
过测得井温温度的变化来推断的。

它的实质是测温度
的变化，在这里温度的绝对值不是主要的，主要是温
度的变化情况。

（二）井温资料的应用 井温资料的应用，在这里主要指在生产中的应用。

1．研究地温分布规律
按层系、区域选择少数井位在关井后测得稳定的
地温数据，并将其绘制在深度－温度直角坐标上，称为地温曲线（图2－15）。

地温曲线呈一直线，用数学通式来表示： t ＝A + B ·H 式中 t ——地层温度，℃；
A ——地温曲线在坐标系中的截距;
B ——地温曲线的斜率；
H 一深度，m 。

如某油田某层系的实测地温曲线公式是：
t=25+0.03·H
按此公式，只要知道H 值，就可算出温度，从
而为钻井、采油等工作提供有关数据。

在油田分层
开采中，井内下入封隔器，知道地温后，就可选择
耐温适当的橡胶组件。

2．检查井底热洗措施效果
在油层结蜡或套管严重结蜡的油井中，常采取热洗措施。

在热洗前后进行井温测量，可 温度（℃）
井 深
(m ） 图2-14井温剖面图
深 度 H （m 图2-15 地温曲线。