油井二流量试井技术试验应用培训资料

油井二流量试井技术
试验应用
油井二流量试井技术试验应用
情况总结
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司
超一项目部
2011年12月
目录
一、概述
二、二流量试井技术
三、现场试验研究的理论依据
四、完成的工作量和做法
五、现场试验情况
六、典型井例分析
七、结论与认识
一、概述
1前言
超一项目部作业区是一超低渗透砂岩油田，储层物性差、渗透率低，孔隙度多在10%左右、渗透率多为几个毫达西，甚至还有不少油藏低于1个毫达西的。

由试采资料分析，大部分井需压裂投产，采用机抽方式，单井产能低，具有低渗、低产、低压，储层物性较差，层内和层间非均质性强，压力恢复速度慢等特点。

此类油田在动态监测工作中
（1）常规压力测试用时很长，大大增加了测试工作量，而且明显影响产量；由于机杆泵的限制无法直接下测试仪器测试。

（2）油井起泵测压导致早期恢复资料缺失，很难取得完整的测试资料，无法诊断径向流数据点，使得测试数据很难处理解释，或者造成地层参数解释不准确；
（3）对于下管柱联作测试仪器，井下关井精细测压的方式，不仅存在关井测试时间长，而且增加了管杆泵起下作业过程，加大了工作量，抬高了成本，有时井下开关失效起不到井下关井减少续流的作用。

超低渗储层是超一项目部未来储量接替的主要储层，从发展趋势来看，需要有一套适应超低渗储层长期开发的配套动态监测技术。

2、需要解决的关键技术
超低渗透油藏二流量测试工艺技术现场试验研究关键
（1）以不关井不停产、缩短测试时间为出发点，不仅解决开发测试影响油井正常生产这个矛盾，而且要准确地获得超低渗透油田的地层压力、地层参数，认识油藏储层类型、渗流特征和储层污染程度，验证构造及工艺措施效果，为编制低渗透油藏开发方案，合理配产以及进行选井选层等方面
提供可靠依据。

（2）针对超低渗透油藏的特点，形成超低渗透油田油藏的开发测试配套技术，以利于提高油田的开发效果，使难动用储量得以科学经济开发。

实现油田的持续稳产和发展。

二、二流量试井工艺技术方法
油井二流量测试技术以低渗透油藏低速非达西渗流机理等理论为基础，以交流变频调速器和液面自动监测仪为技术手段，通过不停抽连续测量抽油井改变工作制度前、后油井环空液面恢复（或下降）随时间变化的不稳定变化资料。

选用垂直管流模型折算相应时刻的井底压力，进行二流量叠加现代试井分析方
法，确定目前地层压力和地层参数。

三、试验研究的理论依据
从事不稳定试井理论研究的众多学者已提供了多孔介质不稳定渗流方程以及在各种条件下的解。

在此基础上形成了关井测压力恢复不稳定试井方法。

由迭加原理可知，关井只不过是改变油井工作制度的一种方式，如果不关井只改变油井工作制度，连续测取井底压力随时间变化规律，将资料整理，同样能得到和关井压力恢复等效的分析资料。

3.1常规试井分析
油井二流量试井根据弹性不稳定渗流理论，利用实测环空液面（或井底压力）变化资料，经过适当的数学处理，以获得该井排驱面积范围内的油层参数与有关的地质特征信息，为油井优化最佳工作制度和开发好油田提供依据。

当油井生产或改变一次流量连续观测井底压力，就会发现油层压力将发生有规
律的变化，并且像水波似地向各方向传扩，在波及范围内，压力对各点油层的微观 与宏观结构作一次扫描，依据获取的扫描信息，就可以判断扫描范围内的宏观特征 及有关参数。

一般来说，油井二流量测试可获得下列信息，
（1）确定该井油层污染情
况或措施增产效果；（2）确定油层在流动条件下的渗透性和地层流动系数；（3）推算 该井的平均地层压力；（4）确定油井排驱面积的形状大小；（5）确定油井附近的 地质结构，如断层、油水边界等。

3.1.1基本微分方程和压降公式
由弹性不稳定渗流理论可知，在单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水 平、等厚、各向同性的均质弹性孔隙介质中渗流，其压力变化服从如下偏微分方 程（扩散方程）：
假设在无限大地层中有一口井，在该井开井生产前，整个地层具有相同的压
力R ,从某一时刻t=0开始，该井以恒定产量q 生产，则满足如下定解条件:
P (t=O)=P i p(r= x )=p i
2
q B
r r r 172 .8 Kh
1
1
w
方程（1）在定解条件（2）下的解可得井底压差用下式描述:
将方程（2-3）进一步简化，换成常用对数关系，得
1 __ P r r
1 P 3 .6 t
(1)
(2)
P i
P wf (t)
q B 345.6 Kh
2
Ei(
着
2s
(3)
图1、井底压力与流量随时间变化曲线
假设条件：
①、以定流量q i 生产，生产时间为t p +A t,在A t = 0时刻变流量
P i P wf (t)
3
3
2.121 10 q B (
2.121 10 q B
lg t
Kh
Kh K
(lg 2
0.908 GJ
0.87s)
(4)
(4)式简化为
P i P wf (t) mq[lg t
s]
(5)
K
其中s g p w
0.908 0.87s
(6)
2.121 10 m - 3
B Kh
3.1.2二流量不停井压力恢复测试分析
从应用的角度出发，为了避免关井时间过长而使产量受到损失
,油井不停井测试
采用二流量测试的途径，或者由于技术原因不允许关井的油井也选用这种试井方 式。

对于部分井储效应严重，井筒中油气相分离(驼峰)影响明显的油井 ，可以减弱
它们的影响。

二流量井底压力与流量随时间变化的示意图见图 2。

油井以稳定流量q 1生产了 t p 小时后，将流量变为q 2生产,连续测量变流量前后井底压 力变化。

当第二个产量突然变小，相应的井底流压上升，在 q 2下生产时间为 A t
—也*—| 主rw
•卜一 2 —
生™1间
第一號说扭 时览力娈业
3
瓷
也慢
②、以定流量q2生产，生产时间为△ t,由公式5,应用叠加原理，不难得出:
P i P ws( t) m'q i lg(t p t) (q i q2)lg( t) m'q2S
(7)
t p
P m' q i Ig(- -) (q i q2)lg( t)
t
p
t
m's(q i q2)(8)
对(8)式做线性分析，如下示意图3
t p
q i ig(t t) (q i q2)g( t)
t p t
图2、油井不停产二流量测试资料曲线
Kh
可求出地层系数Kh,流动系数，地层有效渗透率k,
3.2二流量现代试井分析
利用压力迭加原理，考虑一口井以流量q i生产t i时间，流量从q i变到q2其压力动
态由二个产量解的线性组合描述，二流量无因次井底压力方程为:
t D-ID
0 R)P
D
(C7) P D(C；) "^[
(t
iD t)]
C D (9)
式中:R —二个流量比,
t
D
R= q2/q i；t D—无因次时间，
3.6k t
~ t C t r w
C —C—
C D 2
G—无因次井筒储存系数，2C-rw; C—为井筒储存系数;
P W—二流量无因次井底压力；11—第一流量生产时间
利用均质油藏无因次表达式可绘制常流量均质油藏理论曲线见图4的曲线1,利用式(9)可绘制出二流量试井曲线见图4中的曲线2-4。

二流量理论图版与第一流量生产时间和二个流量比的R有关。

图3、二流量图版拟合分析示意图
t D t iD
P WD」[———— R] 在进行油井二流量压力恢复分析时，以R D, C D / (tlD tD)为纵座
标，C D为横座标的双对数二流量理论图版，再以实测数据作△ P,
采用计算机可视化图形拖动自动调整参数，容易得到唯一的拟合，选择匹配点M
kh
后，可计算出流动系数、地层系数kh、有效参透率k和地层压力R
3.3抽油井井井底压力计算
在油藏工程和采油工艺中，油层压力和井底流动压力都是十分重要的数据，取
得这些数据的途径：一是井底压力计实测，二是通过井口压力计算。

超一作业区油
P D
P D—常流量压降井底无因次压力,
kh
1.842 10 3qB
P(t)
t/
t1
(t t)
R]
与厶t的双对数图，与二流量理论图版进行拟合分析，拟合时
井单井自然产能低，大部分区块的油井压裂投产，采用机抽方式。

由于机杆泵的限 制，根本无法进行取下压力计操作。

鉴于这种情况，选用液面自动监测仪测取环空 套压和液面资料的间接测试方式。

在井口参数已知的条件下，井底压力可以通过垂 直管流能量方程来求解。

对一口抽油井，在产液量、油管直径、气液比等参数已知 的条件下，用井口套管（或油管）测试的压力作为起点，计算不同井深的压力，在 多相流的情况下，将垂直管内流态划分为泡流、段塞流、纯液流、选用相应方法计
3.3.1环空恢复液面折算井底压力模型
用液面自动监测仪连续测抽油井环空动液面和套压变化数据，把井筒分气柱段、 混气油柱段和油气水多相流动段三段模型计算，井底流压可用（
10）式表示。

压力，MPa
F Wf —井底流压,MPa 。

四、具体做法和完成工作量
为了确定适应超一作业区庄 9、庄36井区长81-2油藏高效开发的技术政策及稳
产对策，确保长期稳产，探索新的测试工艺，对目前的测试工艺的优缺点进行合理 的评价分析，通过工艺试验研究以不关井不停产、缩短测试时间为出发点的动态监 测技术，不仅能解决测试占产影响油井正常生产这个矛盾，而且还要准确地获得低 渗透油田的地层压力、地层参数，以及有关油藏边界信息。

在2010年试验的基础上，对测试工艺进行了技术改进。

一是要求每个施工小队装备了交流变频调速器，实现了快速、无级调速改变抽 油井工作制度，实
wf
=R+ F Og + P og
（10）
（10）式中：R —包括套压在内的气柱段压力，即动液 面处的压力，MPa
P og —从动液面到筛管垂直距离内混气油柱段所 产生
的压力，MPa
P ogw —从筛管到油层中部油气水混合段所产生的
0堆示苜圏
泮气桦囲
注N 啦
现了由第一产量到第二产量的短时切换。

二是加大了油监测力度，并有针对性地开展了测压联作对比试验工作。

三是探索了由小冲次变为大冲次变流量不停产测试工艺。

结合区块油井的产状细化了选井条件是①油井生产泵机械状况良好；②泵的沉没动300米以上，动液面在500-800米之间；③产液量在3吨以上；④油水井注采连通性好。

满足以上条件首选变流量压降测试，达到了一次测试不仅没有影响产量，而且产量有所增加、同时能取得准确测压资料的目的。

通过在固74-56、庄
161-59等11 口井进行测试试验，预期达到不关井、不停产，缩短测试时间，节约生产成本，提高开井时率的目的，获取的地层参数和地层压力具有一定代表性，为优选抽油井合理工作制度提供依据，深化了油田目前地层压力和注采井组压力分布规律认识、通过有针对性的调整，取得了较好的开发效果。

四是严把测试安全关。

2011年初以来，加强了对测试施工队伍的管理，严格审查资质。

油井测试之前，进行主要危险、有害因素及控制措施的交底，严格按照相关规定对测试人员开展安全教育、组织考试、签署安全协议等，并在测试过程中，配合选井，落实现场流程，由项目部上井全程跟踪监督，这样做有效地提升了测试工作的安全系数，确保了测试工作的顺利开展。

五是严把资料解释关，收集解释所需的生产数据、动静态数据，解释对比历年的试井曲线和结果。

通过研究表明二流量试井前产量和生产持续时间生产9天左右，井储效应结束
的时间根据超一试采资料和地层测试计算得出：
井储效应结束的大致时间45.5hr。

测试前稳定生产时间不得短于早期影响阶段5倍，在半对数迭加曲线上出现半个对数周期的直线段。

二流量试井时，井筒效应常数可以保持不增
大，干扰信号小，较容易得到有效的压力资料。

第二产量测试达到稳定的时间也可根据区块的参数资料做不稳定二流量压力恢复模拟曲线，从而确定
妁质地层均质地层压裂井
最少的径向流点测试时间。

地层开始进入径向流的时间范围78—120hr见图6,超低渗油藏试采资料选值计算第二流量达到稳定的时间是调参后连续生产184小时左
右。

图5、二流量试井模拟分析图
六是资料解释者的技术素质随着测试井的增加有了提升。

在区分井储和变井储、油藏模型和边界上进行综合分析比较得出正确的结论，解释报告出自专业人员或业务水平较高的解释者之手。

解释软件选用自编和国内外通用软件进行解释比较，防止遗漏技术细节，或油藏模型诊断不确定，提供的油藏信息不完整。

这一方法的应用大大提高了试井解释结果的准确性，使之求出的地层参数更能真实地反映地层的状况。

对监测结果要求充分和地质工程技术人员结合，没有异议后方才出正规报告，这样做有效地提高了资料的有效率。

2010年二流量测试12井次，有可对比的关井压力恢复测试资料4井次。

2011 年30井次测试试验，同步测试对比2井次。

2010-2011年二流量测试先后测试对比4井次。

预期达到了不关井、不停产，缩短测试时间，节约生产成本，提高开井时率的目的。

获取的地层参数和地层压力具有一定代表性，为优选抽油井合理工作制度提供依据。

五、现场测试工艺研究
在开展二流量试井现场试验过程中，为了达到预期试验目的，在每口井试验
前，不放空、不调参，维持稳定工作制度保持第一流量稳定，测试稳定生产的液面和套压数据，连续测试30分，获得油井正常生产时基准液面分析井底流压，分析油井生产是否达到拟稳态，如果测试的套压和液面稳定，根据日常生产数据，计算确定调产量的幅度，然后改变油井工作制度（调冲次或冲程），在改变产量后，连续测试140-200小时左右，一是为了能取得合格的二流量测试资料，二是为了得到在第二量下稳定的流压，旨在准确获得油井动态地层动态参数。

（1）与同期关井压力恢复测试对比情况
2010-2011年选择庄158-54、合42-58井等7井次进行二流量和同期压力恢复
二种测试工艺测试对比见下表。

通过资料对比，可得出如下结论：
用二流量测试技术求取地层参数，可以大幅度地缩短测试时间，并可以获得与
关井测压力恢复同样的结果。

二流量测试产液量高的井所得地层压力值越准确，与关井最高恢复压力值具有可比性，计算的地层压力值表中所列井二流量测试结果与实测值相符合，误差范围可以满足油藏工程需要。

庄158-54井从2010年10月20日至10月28日二流量试井测试，在原工作制
度是①32X2.5 X3.5 X1507.09下，测试的基准液面1522米、套压0.812MPa调参后
测试的液面和套压随时间变化规律性较强，测试结束时的液面1500米，套压
2.033MPa在进行液面折算井底压力时，将井筒分为气柱段、油气柱段和油气水混合柱段三段法模式逐段迭代折算至油层中深的压力，计算的井底压力变化范围在1.992-
3.550MPa之间。

双对数拟合曲线具有明显的均质油藏特征见图7。

分析的目
前地层压力为13.50 MPa。

图6、庄158-54井二流量庄158-54井庄158-54井压力恢复分析
图
从该井测试期间的液面、泵挂深度以及压力资料情况看，该井供液能力较差，
但变产量测试期间，套压由0.812MPa上升2.033MPa增加了泵吸入口压力，具有一定气驱能力，但减少了泵的充满系数。

与6月11—23日关井压力恢复测试的地层压
力13.46 MPa相比，绝对误差仅0.04 MPa。

（2）单井同步测试对比
2011年6月至7月在固70-58、固73-60井开展同步测试，即下入测压生产管
柱，生产一段时间后，安装二流量测试系统，地面改变压力制度，连续监测地面液面和套压随时间不稳定变化资料，直到稳定，关井进行压力恢复试井，然后起出测压管柱回访测压数据，分别进行试井解释得出认识。

对比2井次、300个测试点，
液面折算压力与实测压力曲线形态和变化趋势平行一致，同时刻点对比，单点绝对平均压力差小于0.3 MPa见图7、8。

A A
◎下实测」超面折龟一
图7、固70-58井底压力时间关系曲线
1井下更测」［歳帀坯算一
图8、固73-60井底压力时间关系曲线
采用液面自动监测仪所测试结果与井下压力计测试相比，平均偏差0.18MPa左右。

液面折算的压力数据曲线与井下压力测试数据曲线重复性较好，表明液面计算压力的模型是可靠的。

（3）测试结果的可靠性和一致性
固70-58井射孔段1343-1346m厚度3.0m，2011年6月份同步测试对比测试时，在工作制度①28X2.5 X3.0 X806.84下，二流量测试分析的地层压力8.98 MPa, 拟合结果有效渗透率为6.049 X10-3卩m2是低渗透油藏，近井地带的表皮系数为
0.38，说明近井地带有轻微污染。

该井关井压力恢复分析的地层压力8.44MP&曲
线比较早期井储效应结束后，压力和压力导数曲线沿1/4斜率向上攀升具有裂缝井的特征，变化趋势完全一样见图10。

T™
图9、固70-58二流量双对数拟合曲线关井
压力恢复双对数拟合
曲线
固73-60井2011年6月17- 24日二流
量测试分析的地层压力9.937MPa,生产
I 'U ! "h ■■ - 1
400小时后关井恢复测试的地层压力
8.61MPa
图10、固73-60井二流量双对数拟合曲
线关井压力恢复双对数拟合曲线
分析二种测试方式试井曲线的形态有差异性，同时显示了均质油藏井的特征见图
11。

关井压力恢复资料分析曲线具有多解性，用径向复合分析内、外区的流度比、扩散比不易确定，计算的地层压力偏低；二流量测试用变井储均质油藏解释，导数曲线离散性大，分析的地层压力差别大，没有可比性。

（4）二流量不同时间的测试对比
2011 年为了二流量测试资料的重复性，分别在4-6月又对固73-64、张20-4井
进行了测试，测试结果对比如下表
井号固73-64
测试时间2010 年6 月22-28 日2011 年4 月22-28 日
地层压力9.348MPa8.962MPa
井号张20-4
测试时间2010-7-7-132011年5月3-6日
地层压力 3.356 MPa 3.795 MPa
皿
Pl
" m 0 1 恂 IM
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---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 馭中曲■号M Tlm« #h«斗rt*
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图11、固73-64井2010、2011年二流量分析比较图
固73-64分析二次测试井曲线显示了裂缝油藏井的特征。

分析的地层压力相隔
10个月，2011年比2010年油井产液增加，流压降低、地层压力下降了 0.386MPa 。

张20-4井地层压力上升了 0.439 MPa,说明注采井组或对应层位注水见效，地层压 力有所回升。

六、典型井例分析
2011年现场试验中，从测试资料解释中涉及到油藏模型主要分二类：均质油
藏、裂缝性油藏；内边界分定井储和变井储；外边界均选用无限大，原因由于低渗 透油藏压力恢复速率慢，一次测试压力波传到边界需很长时间。

（1）对于均质油藏来说，压力和压力导数的双对数拟合图上表现为，井筒储集（或 变井储）效应结束后，压力和压力导数曲线上升到最大值，上升的幅度取决近井地 带污染系数S 的大小，S 越大上升的幅度就大，然后下掉后进入径向流段，出现
0.5
的水平线，由低渗透油藏压力恢复速率慢，二流量测试相对较短，一般很少出现边 界反映。

部分资料后期上翘分析主要原因测试在动态生产情况下进行，附加噪声和 早晚温差造成套压起伏变化，对压差资料求导后进一步放大的影响，不能误认为是 边界的反映。

一般解释选内边界条件：变井储 +表皮，油藏模型选均质无限作用，外
□ 口
口 置?.0 S3d ss
Loa-Lo-a Plot
*!他I
边界条件：选无限大。

用S的大小分析评价油层污染情况，为下一步采油工程技术措施提供依据。

实例1、固74-56井从2011年5月13日至5月19日开展不停产二流量试井测
试，原工作制度是①32X2.5 X2.8 X813.74下，液面283米、套压0.874MPQ调参后工作制度是
①32X2.5 X3.8 X813.74，测试结束时的液面662米，套压3.238MPa计算的井底压力范围在
9.258-8.814MPa之间。

该井双对数早期井储效应结束后，压力和压力导数曲线进入最大值后进入径
向流阶段。

反映了储层均质油藏的特征见图
13。

由于受早晚温差的影响套压有小的波动，造成压力和压力导数曲线有起伏变化见图13,但不影响试井曲线的下降趋势。

从该井测试期间的液面、泵挂深度以及压力资料情况看，该井地层供液能力较
差，在变流量生产测试阶段冲次有2.8次/分降为3.8次，液面下降了379米，套压上升了2.409 MP。

尽管生产压差较大，但油井的产量较低，本次测试不仅没有影响产量，测试期间产量有所增加。

建议诊断泵的工作状况，油井由于受气体影响泵的充满程度低，建议控制摸索套压和产量的关系，控
制套压生产，增加单井产能。

…Data Edit . L M-L M
图12、固74-56井井底压力与时间关系图拟合曲线
10K 图13、固74-56井双对数
4A 1H T ITHI I KM-I I D
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1 10 100
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实例2、庄160-48井生产层位长5,井段1821-1844米，12米/2层，2011年11月16日至11月22日测试的液面220米、套压1.076MPQ冲次调为5.0次/分后，测试的液面和套压随时间变化规律呈有规律变化，测试结束时的液面535米，套压2.753MPa该井双对数曲线早期不重合具有变井储特征，井储效应结束后，压力和压力导数曲线向上攀升，反映了近井地带裂缝的特征，尔后变平进入径向流段见图15。

有效渗透率为
5.812 X10-3 口2属低渗透油藏。

表皮系数-3.676，近井地带储层完善。

从该井测试期间的液面、泵挂深度以及压力资料情况看，加大冲次后，液面下降了315米，但套压上升1.677MPa说明该井地层有一定的供液能力,
在测试期间产量增加，取得了地层压力和地层参数，显示了不停抽测试工艺的优越
性。

与时间关系图
(2)低渗透油田开发是长庆油田开发生产的重要组成部分，大部分井需压裂投产。

水力压裂技术作为油井增产的主要措施具有见效快、增产效果显著、有效期长等特点，已广泛应用在低渗透油气田的开发中，为油田的稳产做出了重要贡献。

通过水力压裂改善了井底附近的渗流条件，沟通油层储集区和流体渗流方式，提高了单井产能。

压裂后改善了地层的渗流能力，在近井地带形成微裂缝，地层流体流动出现了双线形流，在试井曲线上压力和压力导数的曲线表现为井筒储集效应结束后，压
图15、庄160-48井井底压力图14、庄160-48井双对数拟合曲线
力和压力导数曲线沿1/4斜率平行向上攀升，攀升的幅度取决于裂缝半长和裂缝导 流能力，而后进入径向流段。

庄193-02井生产层位长81-2，射孔段1873-1938米，厚度10米/2层。

2011年 11月20日至11月25日开展不停产二流量试井测试，在原工作制度是① 28X 2.5 X 3.5 X 1109.61下，监测15分钟液面动液面、套压变化资料基准液面
1257米、套压
1.929MPa 调参冲次由3.5降为1.5次/分，并连续监测液面和套压变化资料，调参 后测试的液面
和套压随时间变化规律呈上升规律，测试结束时的液面
958米，套压
1.903MPa 在进行液面折算井底压力时，将井筒分为气柱段、油气柱段和油气水混 合柱段三段法模
式逐段迭代折算至油层中深的压力。

计算的井底压力范围在
7.806-
9.996MPa 之间，该井双对数早期不重合具有变井储特征，井储效应结束后，压力和 压力导数曲线
平行向上攀升，反映了储层裂缝油藏的特征见图
17。

地层压力
17.0116MPa 压力系数为0.89，属低压油藏。

计算的有效渗透率为 0.318 X 10-3面, 属超低渗透
油藏。

计算的表皮系数 0.202，说明近井地带储层基本完善。

从该井测试期间的液面、泵挂深度以及压力资料情况看，调小冲次后，液面恢 复上升了 299米，说明地层具有一定的供液能力，但市场时套压较高，由于环空密 闭气体进泵，较少了泵的充满系数，建议摸索套压和产量的对应关系，控制套压生
图16、庄193-02井井底压力与时间关系图
图17、庄163-40井井双对
产，进一步提高产油能力。