油气井动态分析

下凹型产能曲线的方程通常用Vogel方程描述，有因次形 式为：
第一节 油井生产动态分析
2 pwf pwf q qb (qmax qb ) 1 0.2 0.8 pb pb
(4)
式中：qb——弯曲点即泡点压力下的油井产量，m3/d。 联合(3)式和(4)式，得溶解气驱的油井潜能计算公式：
第四章 油气井生产动态分析
油气井生产动态主要是指油气从油藏流到井底的动态， 油藏动态分析的主要任务就是较准确地预测油气从油藏 流到井底的流量。 油气井生产动态分析的主要任务就是依据单井试井 测试资料作出油气井产能曲线，确定出油气井产油指数、 产水指数、油井最大潜能、气井绝对无阻流量、油气藏 的产能指数数据以及GOR和WOR等油气井生产数据，油气 井试采过程中油气产量和地层压力的递减情况以及含水 上升情况，并以此为基础预测油气生产动态、研究确定 相应的开发措施。
(2)降低油井泄油区域的外、内半径比(re/rw)。
第一节 油井生产动态分析
半径比有时也称作油井的无因次泄油半径。通过井底扩 钻或井底爆炸技术，可增大井半径，因而达到提高油井产能的 目的。但是，由于半径比位于分母的对数项内，它对产能的影 响十分微弱，矿场上一般也不会通过改变半径的数值来提高油 井的产能。 (3)减小油井的表皮系数。
第一节 油井生产动态分析
随含水率的增大，油 井的产油量将减小，产水 量将增大，因而产油指数 将减小，产水指数将增大。 由于流度与含水饱和度有 关，含水饱和度又与含水 率有关，因此，在矿场上 常常绘制油井产能指数随 含水率变化的关系曲线(图 3-8)。
图3-8
第一节 油井生产动态分析
为了便于应用和预测，又常常把这些曲线拟合成各种形式 的数学公式，常用的数学公式主要有： (1)指数型：
Jpb qmax qb 1.8
4.多相流产能曲线 当地层为多相流动时，油井的产能曲线会变得更加复杂。
对于多相流动，油水同产，油井的产能指数(Jo)为：
Jo qo ko 2ha p o B (ln X 3 s) o 4
(5)
第一节 油井生产动态分析
油井的产水指数(Jw)为：
J L e a bf w J w f we a bf w J o (1 f w )e a bf w
(2)多项式型：
J L a bfw cfw
2
2 3 2
J w afw bfw cfw
J o (1 f w )(a bfw cfw )
油井生产动态分析
第四章 油气井生产动态分析
油井生产动态分析
气井生产动态分析
产量递减规律分析
第一节 油井生产动态分析
一、产能指数 油井产能，即油井的产油能力，它有多种表示方法。石油 勘探上一般用油井千米井深产量进行表示，油藏工程上一般用 产能指数进行表示。 1.油井产能指数 油井的产能指数是指单位生产压差下的油井产量，其定义 式为：
第一节 油井生产动态分析
kh re J f , r , s w
从上式可以看出，提高J的措施有： (1)提高油井的流动系数。 油井的渗透率是不容易改变的，因此，只有通过提高油井 的打开厚度和降低地层流体的粘度来实现。油井打开的油层厚 度越大，油井的产能也就越高；通过向地层注入热能的方法可 以减低原油的粘度，从而达到提高流动系数进而提高油井产量 的目的。
第一节 油井生产动态分析
图3-4
图3-5
下凹型产能曲线是矿场上十分常见的曲线类型，它是因 为地层脱气所造成的。当井底流压降到原油的泡点压力以下时， 地层中就会脱气形成两相流(图3-6)。 由于两相流的阻力大于单相流，因而导致产能曲线向下弯
第一节 油井生产动态分析
曲，形成下凹型的产能曲线。曲线弯曲点所对应的压力近似为 原油的泡点压力，泡点压力所对应的地层范围为原油的脱气区 (图3-7)。
第一节 油井生产动态分析
Jm 2ko a J h B [ln( re ) 3 s ] o o rw 4
油层产能指数式每米油层厚度的产能指数，所以，油层产 能指数也被称为米产能指数，它可以用来对比油层的产能情况。 由于通常情况下油井都没有完全打开而只是部分打开，这 种情况下，虽然可以确定油井的产能指数，但油层的产能指数 却难以确定。 由于井点处存在打开厚度(hp)和油层厚度(h)两个参数，因 此米产能指数就有了两种计算方法，一个以打开厚度为基础， 用符号(Jm/b)表示；另一个以油层厚度为基础，用符号(Jm/h)表 示。计算公式分别为：
图3-1
第一节 油井生产动态分析
Jm Jm
b h
2
Jm
由于Jm/b和Jm/h之间满足：
J m / bb J m / h
因此，在无法测量到油层产能指数的情况下，可以通过下 面的公式进行计算：
Jm 1 b Jm/b 2
或
Jm
1 b Jm/ h 2b
第一节 油井生产动态分析
若一口新井钻开的油层厚度为h，且油层全部打开，则可 以用下式对油井的产能指数进行预测：
图3-6
图3-7
第一节 油井生产动态分析
地层产生脱气，即进入了溶解气驱。由于脱气会消耗较多 的地层能量，因此，曲线才会向下弯曲。矿场上通常采用注水 保压或降低油井产能的办法，尽量避免地层脱气现象发生。 另外一个产生下凹型产能曲线的原因就是地层中的非达西 流动。如果地层流体的流速极高，并且超过了达西流动的速度 范围，则地层中的高速非达西流动将引起附加的压力损失，致 使产能曲线下凹。但是这中情况对油井很少发生，对气井却十 分普遍。
J J mh
若一口新井钻开的油层厚度为hp，且打开程度为b，则可 以用下式对油井的产能指数进行预测：
J 2 J m hp 1 b
Jm的单位为m3/(s•Pa•m)。
第一节 油井生产动态分析
二、生产动态曲线 1.产能曲线测试 将产能指数定义式变形：
pwf q pe J
(3)
由(3)式可以看出，对于特定的油井，油井的产量与井底流压 呈线性关系。因此只要测试到了产量与流压之间的关系曲线， 就可以确定油井的产能指数。
第一节 油井生产动态分析
2ko a J b hp b B (ln X 3 s) o o 4 2ko a J Jm h h B (ln X 3 s) o o 4 Jm
(1) (2)
式中：b—油层打开程度。 由(1)式和(2)式可知，Jm/b 随打开程度的增大而减小，Jm/h 随打开程度的增大而增大(图31)，但二者的平均值几乎与打开 程度无关，且等于油层的产能指 数，即：
ko rs 根据表皮系数的定义式 s ，ks，rs分别为油井 k 1 ln r s w 污染带的渗透率和半径。
减小地层污染带的厚度即减小污染带的半径，可以减小油 井的表皮系数，矿场上通过屏蔽暂堵等多种技术实施钻井完井
第一节 油井生产动态分析
过程中的储层保护，可以减小污染带的厚度；增大表皮渗透率 也可以降低表皮系数，矿场上通过射孔、酸化、压裂等多种增 产技术的实施来降低表皮系数，从而大幅度提高油井产能；增 大油井的打开程度，即增大(hs/h)的数值，也可以减小油井的 表皮系数，因此，在工程允许的条件下，应尽量将油层全部打 开。 2.油层产能指数 为了解油层的产能大小，可以采用油层产能指数。把油层 产能指数定义为油井完全打开时单位油层厚度的油井产能指数， 计算公式为：
油井的潜能一般是通 过延长实测产能曲线得到 的(图3-3)。 则油井的潜能为：
qmax Jpe
图3-3
第一节 油井生产动态分析
3.产能曲线确定
油井的产能曲线一般分为直线型、下凹型和上凹型三种。 一般正常黑油油藏的油井产能曲线为直线型(如图3-1)。 上凹型的产能曲线多数是由于测试未达到稳定状态所致。 图3-4为油井开井之后的井底流压变化曲线，油井生产在ts时 刻才达到稳定状态，但是在t时刻就测量了井底压力，结果就 导致了图3-5中的上凹型产能曲线。因此，产能测试或稳定试 井的一个关键因素就是要确保油井生产进入稳定状态。油井进 入稳定状态的压力特征是井底流压不随时间变化。
第一节 油井生产动态分析
由(3)式可以看出，对于特定的油井，油井的产量与井底 流压呈线性关系。因此只要测试到了产量与流压之间的关系曲 线，就可以确定油井的产能指数。 油井的产能测试是通过不断改变油井产量来实现的，油井 的产量是通过井口设置的流量调节阀(油嘴)来实现的。当油井 在某个工作制度(油嘴)下的生产达到稳定状态后，计量处油井 的稳定产量，并把压力计下入井底，测量出稳定的流压。然后 再改变油嘴的大小，重复上述过程。一般测量3～4组数据之后， 就可以绘制出图(3-2)的关系曲线。
2 2
式中：c—产能曲线常数；
n—产能曲线指数。
指数n的取值范围在0.5～1之间，n值越大，表明气体的达 西流动成分越多；n值越小，表明气体的非达西流动成分越多。 在确定了气井的指数式产能方程式之后，则很容易计算出 气井的qAOF，计算公式为：
第一节 油井生产动态分析
pwf
q
图 3-2 由于通过生产指示曲线可以确定出油井的产能指数，因 此该曲线也成为油井的产能曲线。只要确定出产能指数J，就 可以根据下式对油井进行配产。 q J p
第一节 油井生产动态分析
2.油井潜能 油井潜能：根据差能指数定义式，只要降低井底流压，就 可以提高油井的产量。当井底流压降为0时的油井产量时，对 应的油井产量就是油井潜在最大产量。
J p r pwf

q0
式中：J——产能指数，m3/(s•Pa)
第一节 油井生产动态分析
油井产能指数的另一种表示形式为：
J 2ko ha r 3 o Bo [ln( e ) s] rw 4
式中：a—采用不同单位制的换算系数； ko—油层有效渗透率，m2。 从上式可以看出，影响油井产能的主要因素有：地层渗透 率、油层厚度、流体粘度、泄油半径、油井半径、表皮系数。 用流动系数(kh/μ)，地层系数(kh)，表示产能指数：
pe pwf aqsc
2 2
q AOF
pe a
2
(2)当b特别大以致于达西渗流项可以忽略时，表明整个流 动完全为非达西渗流，产能方程和qAOF分别为：
pe pwf bqsc
2 2 2
q AOF
pe b
第二节 气井生产动态分析
2.指数式
产能方程形式为：
qsc c( pe pwf )n
pe pwf aqsc bqsc
2 2 2
第二节 气井生产动态分析
图3-9
确定了气井的二项式产能方程式之后，可计算qAOF:
q AOF a a 2 4bpe 2b
2源自文库
第二节 气井生产动态分析
讨论：
(1)当b=0时，表明整个流动完全为达西渗流，此时的产 能方程和qAOF分别为：
由于气体渗流一般服从非线性渗流规律，所以可分别按二 项式和指数式公式来整理试井资料。因此，常用的气井产能方 程有两种基本的形式：二项式和指数式。
第二节 气井生产动态分析
1.二项式 气井产能方程的二项式形式可以表达为： (8) 根据上式，井底稳定流压与稳定产量之间的关系曲线如图 3-9所示，该曲线称作气井的生产指示曲线。 对于气体渗流问题，由于非达西项的存在，生产指示曲线 一般都不是直线，而是下凹型曲线。由图中曲线可以看出，井 底流压越低，气井的产量就越高。 气井绝对无阻流量：井底流压为0时对应的油井最大产量， 用qAOF表示。
气井生产动态分析
产量递减规律分析
第二节 气井生产动态分析
一、气井的产能方程
气井的产能：即气井的产气能力，是指在特定的压力条件 下气井的日产气量，包括气井的绝对无阻流量和不同井底压力 下的产量。
要确定气井的产能，首先必须确定气井的产能方程。气井 产能方程指气井产量与气井压力之间在稳定条件下的关系方程。
Jw qw k w 2ha p w B (ln X 3 s) w 4
(6)
油井的总产液量为qL=qo+qw，因此，油井的产液指数(JL) 为：
qL qw qo JL Jw Jo p p
(7)
从(5)～(７)式可以看出，不管是产油指数还是产水指数， 它们都不是常数，而是随流度(λ=k/μ)变化的量。