气井产能试井方法及动态产能的确定(庄惠农)

克拉203井产能试井压力、温度历史图
虽然是高产气井却应用了用于低渗透地层的修正等时试井测试方法
给产能评价带来了一系列的问题，评价无阻流量仅350×104m3/d
压力
温度
时间，h
克拉203井产能试井井身结构示意图
井口采油树 3 1/2˝油管
内径30mm 长110m
钻铤
2 7/8˝油管
上测点电 子压力计
规范产能 试井测试 分析研究
建立初始 产能方程 推算初始 无阻流量
录取气井 初始的稳 定产能点
建立稳定点 产能二项式 方程、推算 初始无阻流 量、画初始 IPR曲线图
录取生产过
程中动态的 稳定生产点
试采井产
量压力历
史资料录 取分析
核实初始产 能方程
建立动态产能 方程、推算动 态无阻流量、 动态地层压力、 动态IPR曲线、 研究产能衰减
2.500 2.61
0
3.6
克
测试 序号
层位
井段 m-m
射开厚 试气产量 表皮 度 m 104m3/d 系数
拉
9
下第 3600—3607 7
92.158
2
三系
0
8 （E） 3630—3640 10 158.544
1
7
3665—3695 30 211.060 300
井
测
6 白垩系 3712—3714
层位
井段 m-m
射开厚 试气产量 产水 度 m 104m3/d m3/d
拉 2
14
下第三 系（E）
3567—3572
5
605.694 0
井
13
3590—3591
1
664.329 0
测
12
3593.5—3595.5
2
652.037 0
试 程
11 白垩系 3711—3713
2
553.503 0
10 （K） 3740—3750 10 717.145 0
回压试井选择3～4个测试点，要求气井产量在每一个工作制度下都 控制稳定，开井一段时间后，要求流动压力也基本达到稳定；
在双对数坐标上点出产能测试点，回归出直线，得到产能图示线； 从产能测点回归还可得到产能方程，推算出绝对无阻流量值。
等时试井产量和压力对应关系图
压力，MPa
压力平方差，MPa 2
气田开发方案设计时约定俗成地选取气井稳定产量为 qgw=(1/4～1/5)qAOF，只 能应用于简单的地层条件。某些习惯应用的、而且在行业标准中有所体现的做法， 其合理性在理论上缺乏依据。
近来与国内外一些专家的交流中意识到，对于气井无阻流量，倾向于淡化为一 个参考性的指标，代之以储层动态模型基础上的气井压力/产量预测。
封隔器 筛管
点火头
下测点电 子压力计
射孔抢
拟压力差，106kPa2/μPa·s
克拉203井产能方程图解
计算无阻流量 qAOF＝ 350 ×104m3/d
产气量，103m3/d
压力，kP a
克拉205井产能试井压力历史图
应用了适用于高渗透地层的回压试井方法
时间，h
克拉205井回压试井井身结构图
改进了测试管柱，射孔后下入的压力计接近气层顶部
产能试井是气藏动态描述的重要组成部分和最终目标
实施项目
测试分析内容
了解储 层含油 气情况
测试储 层地层 压力
产能测 试确认 井的产 气能力
不稳定 试井解 释储层 渗透率
表皮系 数评价 钻井完 井质量
压裂裂 缝长度 及导流 能力
确定裂 缝性储 层的双 重介质 参数
提供气 井生产 时的湍 流系数
确定储 层的不 渗透边 界分布
干扰试 井测定 储层的 横向连 通性
推测气 藏气井 控制的 动储量
核实气 藏的动 储量
勘探井钻探过程的
油
DST 测试
★
★
☆
★
★
气
田 勘探井完井试油气
★
★
★
★
★
☆
勘 探
详探井的 DST 测试 及完井试油气
★
★
★
★
★
☆
☆
阶
段 含油气区块储量评价 ■
■
■
■
■
□
□
开发评价井的产能试 井和其他不稳定试井
★
★
★
三种经典的产能测试方法和广义的气井产能评测
天然气试井技术规范中对于气井产能试井方法有明确的规定，提出了 三种经典的方法，即：回压产能试井方法，等时试井方法和修正等时试 井方法，这些都是现场用来直接测定气井初始产能的方法。
在探井试气时或生产气井投产时，现场有时使用简化的一点法确定气 井的无阻流量，虽然其精度稍差，但仍然可以了解初始产能的大致值。
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000 1200 1400
产气量，104m3/d
产能试井方法的发展
• 早期回压试井（1929－1955） 更换不同气嘴，取得不同流压下的产气量 Pierce, Rawlines, Schellhadt等人
• 等时试井和修正的等时试井（1955－1978） 结合不稳定测试求产能，可缩短测试时间 Callender, Katz, All－Hussainy, Brar, Poettman
计算气 井供给 边界地 层压力
提供气井 生产过程 动态平均 地层压力
气井初始 地层压力 测试分析
生产过程气 井关井静压 力测试分析
生产过程 地层压力 分析，确 定单井动 态储量和 地层压力 分区特征
气井和气藏的动态描述研究
克拉2气田产能评价
从一个实例说明，气井产能试井方法虽已应用了多年，但仍需要不断完善不断创新
随着渗流力学理论研究的深入和试井分析技术的发展，对于气井产能的认识和 理念不断有所创新，目前已提出了随时间变化的“动态产能”的概念。
我国气田储层岩性的特殊性 对产能试井提出更高的要求
◆塔里木克拉2、迪那2：超高压、深井、巨厚砂岩 ◆塔里木牙哈、羊塔克、吉拉克等：深井、凝析气 ◆青海台南、涩北：气水交互分布的多层疏松砂岩 ◆长庆靖边气田：裂缝性低丰度海相沉积碳酸岩 ◆鄂尔多斯上古气藏：河流相沉积存在岩性边界的薄层砂岩 ◆中海油东方气田：高含CO2和N2的海相浅滩砂岩、砂坝
所有的试井分析，包括稳定试井分析、不稳定试井分析，从本质上来 说都是为了对于气井产能的评测提供依据。
不稳定试井分析计算出地层参数，包括地层渗透率、完井表皮系数、 措施改造后的各项完井参数等等，代入相关公式都可以计算出不同压力 条件下气井产量，即使试井分析求得储层边界等，也是为了了解气井控 制的区块面积，为稳产能力提供依据。
气井产能试井的用途
通过现场测试及分析，了解气井在不同工作制度下的产 气量；
通过对产气量 qg和生产压差（pR-pwf）的分析，建立气
井的产能方程，推算产气井的极限产量—无阻流量，画 出IPR曲线；
确认具备工业产气能力的气井和含气面积，落实新探明 气区的工业可采储量；
予测产气井的稳产能力和产气能力的变化规律，用于气 田开发方案设计和调整。
序
9
3803—3809
6
682.065 0
巴什基
示
8
奇克组 3876—3884
8
0
0
意
5 （K2b ） 3888—3895
7
237.755 0
图
6
3918—3925 7
0
0.406
4
3937—3941 4
0
33.6
3
3950—3955 5
巴西
2
盖组 3984—4071
8
1
4066—4071 5
0
0.13
克拉203
克拉205 克拉201
克拉2
克拉204
克拉2气田产能评价经历的过程
初期的克拉2井、201井采取了分层试气的方法，由于层内 纵向窜流影响，导致测试后得不到全井的产能指标；
克拉203井虽然采取了全井测试，但由于测试管柱结构不
当，得到的无阻流量仅有350×104m3/d，与地层的产能系数Kh
低渗透地层
对产能方程
单点 稳定 稳定 测试 静压 流压
/
/
/
/
/
/
pR-pwf
中的系数n 和B比较了
解的地层
不同产能试井方法压力取值关系图
初始地层压力pRi 一开井流动压力pwf1
一关井压力ps1 二开井流动压力pwf2
二关井压力ps2 三开井流动压力pwf3
三关井压力ps3 四开井流动压力pwf4
气井产能试井方法 及动态产能的确定
庄惠农
中石油勘探开发研究院 2007.3
西气东输推动着我国天然气工业大发展
◆ 近年来中国国内石油工业上游能源的增长主要 依靠天然气的勘探开发；
◆ 国内已形成几个大的气区：四川盆地，塔里木 盆地，鄂尔多斯盆地（长庆），柴达木盆地（青 海），南海，东海，大庆深层等；
◆ 气田开发上要求下游一体化，对气井产能的研 究和确定提出更高、更迫切的要求。
2
139.074
试 程
5
（K） 3770—3795 25
376.681
163454
序
巴什基
4
奇克组 3883—3892
9
306.730
示 意
3 （K2b ） 3926—3930
4
212.184 133
图
1
3936—3938 2
72.503 209
巴西
2
盖组 4016—4021
5
0
压力，kPa 温度，º C
克拉2气田是西气东输的源头，气井产能大小涉及到方方 面面的问题，受到各方面关注；
克拉2气田储层厚，渗透性好，储层压力高，因而具备高 产能条件，但具体的产能值长期未能落实；
产能的确定决定着气田的开发规模，开发方案的设计， 下游用户的选择，管道建设，投资决策等一系列问题。
克拉2气田开发方案确定前 探井和开发评价井构造井位图
短时间 不稳定
测恢复 压力至 稳定点
短时间 不稳定
测恢复 压力至 稳定点
长时间 至稳定 压力
pRi-pwfi
pRi 应基 本相同
无边界影响 的中等渗透
性地层
修正 等时 试井
稳定 静压
短时间 不稳定
与开井 间隔相 同不稳
定点
与1开 井相同
与1关 井相同
与1开 井相同
与1关 井相同
长时间 至稳定 压力
pwsi-pwfi
• 真实气体的拟压力分析方法（60-70年代） Russell, All－Hussainy 等
• 特殊岩性储层气井的产能评价
常用的产能试井方法用来了解气井初始产能
通过常规的产能试井求得气井的无阻流量，这是对生产气井在初始条件下极限 产气能力的一种认知，是在假想条件下通过推算得到的、无法最终确认的指标。
针对特殊岩性气田，原有的测试分析方法出现了许多不适应的和需要改进的地 方。有的气井初始打开时曾在井口实测到过30×104m3/d的产量，但是应用规范的 产能试井方法－修正等时试井方法进行产能测试后，推算的无阻流量只有 25×104m3/d；有一个气田希望在投产以后继续监测气井的无阻流量，用以调整各 井间产量安排，却发现测到的是一批难以分析的数据，甚至建立产能方程时地层压 力的确认也成为问题。
三种经典的产能试井方法对比表
测试程序和条件
方法
初始 静压
开井1
关井1
开井2 关井2 开井3 关井3
延长 测试
压差 计算
适用 地层
常规 回压 试井
稳定 静压
较长时 间稳定
/
较长时 间稳定
/
较长时 间稳定
/
无边界影响
/
pR-pwfi
的高、中渗 透地层
等时 试井
稳定 静压
短时间 不稳定
测恢复 压力至 稳定点
气藏地质研究 动态模型研究
气井产能研究
压力分布研究
气藏物探、 测井、地 质资料的 归纳分析
提供气井 渗流过程 地质模型
气井关井压 力恢复试井
资料录取
压力恢复试 井曲线解释 初步建立气 井动态模型
通过试采压 力历史拟合 检验完善气 井动态模型
气井动态模 型追踪分析 验证、完善 气井动态模 型，进行气 井动态预测
筛管
产 气 层
114mm 油管
封隔器 压力计
射孔抢
拟压力差，106kPa2/μPa·s
克拉205井回压试井指数式产能方程图
计算无阻流量 qAOF＝ 1300 ×104m3/d
产气量，103m3/d
克拉205产能试井的IPR曲线图
井井底底流流动动动压压力， 力,MMPPaa
80
70
60
50
40
IPR曲线
四关井压力ps4 延时流动压力pwfw 稳定关井压力pSS
回压试井
等时试井
修正等时试井
单点试井
（稳定流压） （不稳定流压）（不稳定流压）
（稳定流压）
（或） (稳定关井压力)
（稳定流压）
回压试井产量和压力对应关系图
1000
pR2-0.01
压力平方差，MPa2
100
qAOF
10
1
10
100
产气量，104m3/d
★
★
★
★
★
☆
☆
☆
开
发 酸化压裂措施改造
★
★
★
百度文库
★
★
☆
★
☆
准 开发评价井的试采
备
和延长试井
★
★
★
★
★
★
★
★
★
★
★
阶 油气田储量核实
段 油气田数值模拟 制订开发方案
■
■
■
■
□
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
□
■
开 油气田动态监测 发
★
☆
★
★
☆
☆
☆
☆
☆
★
阶
段
调整井完井
★
★
★
★
★
★
★
★
☆
★
以气井产能评价为核心内容的气藏动态描述研究流程示意框图
32
pR 30
pwf1
28
值条件不相适配，远远达不到预期的指标；
克拉205井经过严密的试井设计，改进测试工艺，取得了 良好的成果。证实该井实测无阻流量可达1300×104m3/d，推 测高产区气井无阻流量可达(4000-5000)×104m3/d；
区内气井稳产条件好，开发方案设计可以用少量生产井做 到高效开发。
克
测试 序号