作者：乔德瑞
出版社：石油工业出版社
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油井试井手册试读：
前言
写本的目的就是要提供关于油井测试技术现状方面的实用参考资料。本介绍了在评估井况和油藏特征时油井测试技术和分析方法的使用。本中所介绍的技术和数据是现场测试出的，且首次公开出版。例如，本包括各种试井分析方法的新表和对比。大多数技术和应用在现场数据中得到了清晰的展现。为了便于理解，中包括几个现场实例计算和现场实例研究。
本是油藏工程师、模拟工程师、采油工程师和专业地质工作者、地球物理工作者及技术经理的必备用，并且有助于工程教授更好地把实际问题的解决过程呈现给他们的学生。这本还包含了读者易于理解和掌握的实用计算实例，因而非常具有指导性质。
本从实用的角度介绍了与试井数据采集和解释相关的基本概念，也简述了此领域的进展，重点介绍了目前最普遍使用的解释方法，主要强调了实用方法和现场应用。用超过129个的实例来解释有效的油井测试方法、大多数分析技术及其应用。
介绍的许多方法是基于作者处理全世界范围内各种试井技术和解释的经验。我向众多我曾经多年工作过的公司表示感谢，是他们给了我进行试井分析工作的机会。
适当设计、实施和分析的试井可提供关于地层渗透率、油藏初始或平均压力、井底情况(井损害或增产措施）、泄油面积排量、边界、不连续性、油藏非均质性、诱导裂缝的距离或延伸、地质模型的有效性及系统识别(油藏类型和数学模型）方面的信息。
因此，确定油层流体的生产能力及形成油井产能的基本原因很重要。这些数据如结合烃关于流体和岩石性质方面的开采数据和室内实验数据，可提供评估地层原始储量和采收率的方法，也许可以期望从各种勘探模型下获得油藏的采收率。此外，试井数据和IPR性能方程结合生产数据有助于设计、分析、优化总的油井生产系统或生产优化。
严谨的讨论、实用的实例、通俗易懂的方法使得本是每个石油专业图馆一个有价值的补充。同事的讨论和建议使从业工程师使用本非常有价值。使用本的大多数读者会发现对许多试井问题的解决方法组织合理、易于实用。
应关注本的一点是，作者在中插入许多个人观点、评估、分析、建议和结论等。他做此工作很严谨没有特别强调这些是个人观点。如读者没找到特别声明的参考文献或逻辑证明，可假定这是基于作者经验和专业知识的个人观点。
在准备本时考虑了许多读者的建议。欢迎为本提出批评和改进意见，请直接与作者联系。
AmanatU.Chaudhr
AdvancedTWPSOMPetroleumSystems，Inc.
10070WestparkDrive＃905
Houston，TX77042
1-713-783-1248第1章 绪论1.1 油井试井及试井资料在石油工业中的作用
油井试井分析是油藏工程的一门分支学科。试井资料是通过流量和压力的不稳定试井分析获得的，对于判定油藏的产能具有重要意义。不稳定试井(压力的瞬变分析）也是估算油藏平均地层压力的一种方法。油藏工程师必须全面了解油藏(或油井）的状况和特征，以便全面分析油藏动态，预测各种生产运行模式下的产能。采油工程师必须知道生产条件和油藏动态分析中注水井最佳的注水情况。
在油藏工程中，压力是最有价值和最有用的资料，其直接或间接地参与油藏工程各阶段的计算。因此精确地获得油藏参数是比较重要的。通常，油井试井分析要达到以下目的：
(1）评价油藏特性和井况(井的措施效果）；
(2）获得描述油藏的油藏参数；
(3）判断油井的所有钻井长度是否都有产层；
(4）估算井的表皮系数或钻井、完井的污染。根据污染程度来确定增产措施。1.2 油井试井的历史和油井试井的用途
油井试井分析技术的大量论文和两篇专题论文[1，3]已经出版。这些论文扩大了试井分析的范围，提出了很多新的观点和问题，解决了原先不能解决的难题，并且改变了试井分析不同阶段的方法。因此，出版一本最新的试井手册是非常必要的，以提供试井分析技术的最新发展情况。本手册就提供了最常用的不稳定试井分析技术及对适用范围的估计并用100多个油田实例阐明了大多数分析技术。图1-1表示了试井的用途。1.3 油井试井数据的获得、分析和处理
从油井勘探开发到报废处理的整个生产过程中，要用大量的试井数据描述井的开发和生产状况。需要强调的是，复合型专业人员必须协同合作，才能开发和完成油井试井数据的管理程序。
对每口井及周期性选出的“关键井”进行原始井底压力的录取。[2]关键井应占总井数的25％ 。参考文献[2]也表明至少每二三年在所有井中测试压力是有利的，有助于确定标准的油藏模型。另外，还要建立技术规范，确定试井数据采集的数量和间隔、方法和频率。图1-2给出了如何获得逻辑的、系统的、连续的试井数据及分析程序。1.4 选择最佳的油井措施方案
决定一口井是否适合上优选的增产措施，关键在于诊断井并发现低产的原因。压力恢复、压力降落或中途试井、邻井的岩心分析数据和其他的信息都被用于完成这项工作。诊断之后、就可以进行油井增产措施优化及或大或小的水力压裂设计了。图1-3给出几套评价油井或油藏动态、油藏参数和质量的计算方法，还给出了如何评价为提高原油采收率和盈利能力而进行的优化完井增产措施。图1-2 油井试井数据的逻辑获得过程和分析程序图1-3 为优化措施选井1.5 油藏系统特性描述方法
为获得有效的油井试井数据，分析过程需要精心地计划、设计、执行和评价，并需要团队的共同协作才能完成。图1-4和图1-5表明了油藏描述的常规方法及来源于各工程专业的输入数据。对地层学家选择的岩心样本进行分析、测量，可以为初步判断油藏岩性类型提供数据。与已知的地质和岩心数据对比，使用各种技术的试井结果是合理的。试井研究有助于认识流体边界、裂缝和渗透率的变化。已开采总产量和油藏压力特征的历史拟和就是要调整模型的油藏参数，直到模拟的动态与观察到的或历史动态相吻合。
图1-5给出原油流动和压力的分析方法。有效的试井分析理论和实践将在以下各章进行论述。1.6 范围和目的
本对于专业的油藏工程师、教师、大学生以及那些评价油藏特性和油井井况的人，都是非常有用的。油藏专业人员可以用本中的数据设计和运行不稳定试井、分析测试结果以获得真实的油井动态参数。本的重点是给出了目前最通用的解释方法。图1-4 应用综合方法描述油藏系统特征的流程图1.7 组织结构
本的内容及作用：
(1）作为极其重要的、具有指导意义的出版物，本提供油井测试的理论和实际方法并指出了其在石油工业中的作用。
(2）对于石油工业、公司、学者、石油专家和技术管理人员是非常有价值的。
(3）从实践角度出发，本涵盖了油井测试的数据获得及解释的基本概念和方法。
(4）现代油气井测试的方法和压力不稳定试井分析技术。
(5）试井分析技术的应用实例。
(6）与压力不稳定试井的分析技术及其解释相关的、极具实际意义的资源。
(7）理论、实际相结合的试井方法及其在油藏工程管理中的作用。
(8）逐步解决现实工程中存在问题的例子，使问题变得更容易理解。
(9）各种图表、公式便于迅速查阅，也便于油井测试及分析工作。
(10）本涉及最新的信息、数据和技术，并通过实例及问题来阐述概念、方法、解释、结果、推荐方法及其在工程中的应用。本还包括历史文献、总结和参考。图1-5 用各种压力分析方法确定油藏的各项重要参数
第1章概述了油井测试和分析技术，还简短讨论了单位换算系数及其SI(公制）单位系统。附录A提供了单位换算表。
第2章介绍了流体流动基本方程以及各种边界条件和油藏几何形状下求出的解。在设计和解释流量测试、压力测试时需要用这些解。本章提供了流体流动方程的分析解。讨论了一些对这些方程最有用的解，诸如幂积分、有限差分、图解，讨论了流量分析时方程的选择，重点讨论了幂积分解，描述了径向、不稳定流动。
第3章概括介绍了对油藏水平井的讨论。水平井在给定时期内能增加供油面积，同时高渗透率的油藏减少了近井地带的紊流，提高了油井供液能力。水平井在油藏中有很大的潜力本章也介绍了紊流的影响、紊流的识别及其在直井和水平井中流入动态反应的比较，介绍了用与各个流态相关的时间和不稳定压力响应分析方程以求出用压降和压力恢复试井得出的特定油藏参数。
第4章介绍了压降试井的整个分析，包括单产量、双产量、变产量、探边测试、多相和多产量测试下的瞬态分析、不稳态流动晚期分析、不稳态分析，讨论了用变产量时如何使用叠加。
第5章介绍了压力恢复测试分析及评估诸如油藏渗透率、表皮系数、井筒损害这样的地层特性，及其完善评估油井泄油面积内平均压力和整个油藏的方法。
第6章介绍了用诸如霍纳分析法、MBH方法、MDH法、迪茨法、雷米法、麦斯盖特法、阿普斯法这样的技术评估油藏初始和平均压力的方法。本章还包括水驱油藏含水层的恒定压力。
第7章介绍了对天然裂缝、主要特性的识别，简要概括了使用最广泛的试井模型及其使用和限制、标准的压降动态曲线形状、压力恢复动态特性，还介绍了致密地层基岩和水平井压力动态曲线形状下的压力恢复分析技术及其对各个流动阶段的识别、试井分析方程和解，也介绍了双孔隙油藏下对水平井产量的预测。
第8章讨论了定量使用典型曲线拟合分析法。本章的目的就是要阐明可以在辅助分析中使用有代表性的典型曲线。介绍了使用典型曲线的基本方法，允许读者理解和应用文献中出现的新典型曲线。可以用许多典型曲线来确定地层渗透率，表征被测井的损害和增产措施还介绍了常规测试、直井和水平压裂井分析的应用。
第9章提供了分析从有限导流能力垂直裂缝井中截取的压力瞬变数据的新技术。此法基于双线性流动理论，它考虑了裂缝和地层中的不稳定线性流。这些新典型曲线克服了其他类型曲线中的唯一性问题。
第10章介绍了应用于油井测试分析的压力导数。涉及综合应用常规无因次压力形式(p ）和新的无因次压力导数集合(p′ ×t ／DDDC ）情况下的现有典型曲线。这样，此新法把以前最强大的两个不D同方法综合成一个单级解释曲线。综合应用压力导数和压力动态典型曲线减少了典型曲线拟合唯一性的缺陷，增加了结果的可靠性。用典型曲线拟合确定油藏参数，压力导数曲线有助于识别从基岩到裂缝拟稳定状态情况下诸如双孔隙系统这样的油藏非均质性。压力导数中的凹部可能表明为页岩系统。
第11章回顾了油井增产措施技术的进展，例如，大型水力压裂(MHF），这为低渗透或“困难”低产油层生产井的发展提供了一项技术。本章指出了常规分析方法的局限性并提供了确定大型水力压裂井中裂缝长度和裂缝导流能力的技术。本章还讨论了如何通过有限导流能力典型曲线来分析油井过去的动态、预测经大型水力压裂处理的低产井的动态。本章也讨论了常规压力不稳定试井的局限性和其他评价大型水力压裂的方法。本章还提供了一套等产量和井筒压力典型曲线。
第12章讨论中途测试(DST）的设备和操作程序，DST测试推荐的流体和关井时间。包括用于故障检修的DST压力卡片，防碍因素检测，DST数据报告的有效性检验和一致性检验，DST分析方法，例如：Horner图解法，典型曲线模拟技术，有限数据的DST恢复试井分析等。本章详细讨论了这些方法的用途和局限性，包括电缆地层测试数据的计算等。
第13章回顾了干扰和脉冲试井，这种试井也被称作多井测试。这些类型的试井用于均质油藏(各相同性和各相异性）的描述和不均质系统。分析不均质油藏体系的不稳定试井数据必须用数值解。同时，对于了解水驱动态和提高采收率方案中的油井动态，干扰和脉冲试井也是一个最重要且最有用途的测试。
第14章主要是注入井的压力分析技术。对于根据注水井油藏特性确定水驱动态和提高采收率的方案设计，注入井吸入能力测试和压降测试是非常有用的。对油藏特性和井筒附近的条件的认识，在注水井和生产井中同样重要。只要注入水与油藏流体的流度比一致且计算中所用半径不超过注入水汇集带，注水井的不稳定试井是非常简单的。
第15章回顾了多层油藏的各种试井类型，包括在裂缝油藏中的多层响应(特性曲线）本章还包括层间窜流的描述和确定，及两层间的窜流的性质和程度。本章还提出并讨论了恒定流体压力和稳定产量情况下的动态方程。也讨论了压力和生产动态的层间影响，包括夹层窜流的经济问题等。
第16章讨论了岩石的各种非均质性及流体特性，包括与压力有关的原因和影响。也分析和解释了近断层或其他阻挡层非均质油藏的压力动态及其出现在流体接触面处的水力扩散系数的横向变化。简单讨论了压力动态分析法以及适当地描述油藏的各向同性、各向异性和非均质性的系统，包括用垂向干扰试井计算裂缝方位和估算二维渗透率。
详细细节和支持材料收录在附录中，供想进一步了解的人使用。附录B介绍了无因次函数的相关图表。附录C有助于计算垂直、倾斜、水平管道的压降。附录D介绍了评估流体PVT和岩石特性的方法及相关方程。1.8 单位系统及换算
在任何种类的中，包括一个综合的单位换算系数表是很值得的，因为在使用的方程中以不同的单位报告数据。在附录A中介绍了这些系数。因为工程计算最终可能要转换成公制单位，所以本也包含了重量和测量国际单位方面的资料。最后，我把一些重要单位和方程以5种不同单位进行了比较。表1-1表明是基于CGS单位的混合系统。唯一不同是压力单位为大气压，黏度单位cP，渗透率单位为达西。表1-1 油井试井方程中应用的绝对单位和混合单位参考文献
1.Matthews，C.S.，and Russell，D.G.，Pressure Buildup and Flow Tests in Wells，Monograph Series，No.1，SPE，Dal-las，TX，1967.
2.Ramey，H.J.，Jr.，Kumar，A.，and Gulati，M.S.，Oil Well Test Analysis under Water-drive Conditions，AGA，Arling-ton，VA，1973.
3.Earlougher，R.C.，Jr.，Advances in Well Test Analysis，Monograph Series，No.5，SPE，Dallas，TX，1977.
推荐阅读
1.Ramey，H.J.，Jr.，“Practical Use of Modern Well Test Analysis，”paper SPE 5878 presented at the SPE 46th An-nual California Regional Meeting，Long Beach，CA，April8-9，1976.
2.Raghavan，R.，“PressureBehavior of Wells Intercepting Fractures，”Proc.Invitational Well-Testing Symposium，Berkeley，CA，Oct.19-21，1977.
3.Prats，M.，Hazebrock，P.，and Sticker，W.R.，“Effect of Vertical Fractures on Reservioir Behavior-Compressibl Fluid Case，”Soc.Pet.Eng.J.(June1962）87-94；Trans.AIME，225.
4.Gringarten，A.C.，Ramey，H.J.，and Raghavan，R.，“Applied Pressure Analysis for Fractured Wells，”J，Pet.Tech.(July1975）887-892；Trans.AIME，259.
5.Fetkovich，M.J.，“Multipoint Testing of GasWells，”paperpresented at the SPE-AIME Mid-Continent Section Con-tinuing Education Courseon Well Test Analysis(March 1975）.
6.Campbell，J.M.，“Report on Tentative SPEM etrication Standards，”paper presented to the 51st Annual Fall Confer-ence of the AIME，New Orleans，Oct.1976.第2章 地层原油流动分析的基本概念2.1 引言
本章介绍在各种边界条件和油藏几何形状下流体通过多孔介质渗流的基本方程及其解。在设计、流动解释和压力测试中需要这些解。本章还介绍了流体渗流的实用方程，包括特定条件下含有无因次压力解的压力瞬变动态。也介绍了一些重要的无因次功能，提供了一些参考文献。无因次压力法为计算压力响应和研究分析各系统的不稳定试井技术提供了一种方法。2.2 油藏中流体流动的基本方程
本介绍稳态、拟稳态、不稳态的流动方程，包括原油径向扩散方程，原油基本流动方程以及各种因次的流动方程。2.2.1 稳态流动方程及其实际应用
稳态流中，随着时间没有任何变化发生，即所有连续和扩散方程的右边为零。稳态解对某些非稳态问题是有用的。通过对边界条件下的积分常数进行积分和估算可得出稳态流动方程。本节介绍了解释特定几何形状的稳态流动方程和达西方程。稳态流动方程是以下列假设为依据的：
(1）厚度均匀，渗透率是常数；
(2）流体为非压缩的；
(3）环流为常数。2.2.2 理想的稳态流动方程——径向流
设p 为井筒压力，q为储层流量(bbl／d），p 为外径或排泄半径we为r 时的压力。设半径为r时的压力为p 那么，在半径为r时：eo
式中，q 为正r方向。在压力分别为p 和p 的任意两个半径r 和o121r 间分离变量并积分；2
上式通常省略负号，因为当p ＞p 时，流量为负，即r为负方向21或正对着井筒。另外，通常用地面单位而不用油藏单位表示q 因o此，方程(2-1）变为：
通常，目的层的两个半径是井筒半径r 和排泄外径r 。那么，we方程(2-1）变成：
式中 q ——油产量，bbl／d；o
k——未损害渗透率，mD；
h——厚度，ft；
p ——外压，psi；e
r ——外部半径，用井距计算，ft；e
r ——井筒半径，ft；w
μ ——油的黏度，cP；o
B ——原油地层体积系数，bbl／bbl。o
对于平均压力(即在r＝r 时，p＝p）方程则为e
线性几何形状：
半球形几何形状：
五点注水：
七点注水：
要计算井筒周围的未损害渗透率，由于损害或提高，可以将压降(Δp） (为负）引入上述公式：skin
稳态方程可以使用，它对于分析近井地带的储层情况甚至非稳态系统都无大错。
例2-1 用稳态流方程计算提高的渗透率。
水驱油井，产量800bbl／d，井底压力850psi(假设稳态）。如果压降分析表明(Δp） ＝150 psi，计算提高的渗透率。其他数据skin是：井距＝40acre，r ＝6.5in，μ ＝2.0cP，B ＝1.255bbl／bbl h＝woo45ft，p ＝1350psi。e
解：
用方程(2-8），可计算出提高后的渗透率k ：impr
例2-2 用水驱油藏中稳态流动方程的表皮效应计算流量和压降。
水驱油藏中，已知下列数据：边界压力＝2200psi，流压＝950psi；油产量＝100bbl／d，井半径r ＝0.39ft，有效排泄半径r weff＝750ft，h＝15ft，μ ＝0.95cP，流量qo＝75bbl／d，B ＝1.240bbloo／bbl。计算：(1）(Δp） ；(2）如果(Δp） ＝0，求油产量；(3）skinskin如果r ＝5.5ft，求(Δp） 。wskin
解：
(1）用方程(2-9）求(Δp） ：skin
(2）如果(Δp） 降为0，用方程(2-3）计算产量:skin
(3）把r ＝5.5代入方程(2-3）:w
因此：
(Δp） ＝1327.5-862.83＝644psiskin2.2.3 拟稳态流动方程
当油藏稳产很长一段时间后，油藏的整个泄油区受压力干扰的影响，q随着时间和压力的变化而变化。压力的变化导致平行压力干扰和相应的稳产波动。这个情况被称作拟稳态流动。许多油藏的拟稳态流动状态多于其他流动状态。拟稳态流动也被称作衰减状态或半稳定状态。用下列方程可解决拟稳态流动问题。32
式中，v 是以ft 表示的油藏的孔隙体积；当其用r h表示时，be则有：
例2-3 用拟稳态方程计算孔隙度×厚度，渗透率×厚度。-6
油藏和井的数据是：p ＝2800psi，p ＝3350psi，c ＝10 set-1-5-1psi ，r ＝2000ft，r ＝0.5ft，c＝10 psi ，μ ＝0.65cP，q ＝ewoo900bbl／d，B ＝1.150bbl／bbl。p 的降速为2.2psi／d。求出下列owf各值：
(1）孔隙度×厚度；
(2）渗透率×厚度；
(3）渗透率×厚度。假设水驱(稳态流），井底压力保持不变。
解：
(1）用方程(2-11），孔隙度×厚度为：
(2）用方程(2-13），渗透率×孔隙度为：
(3）用方程(2-9），稳态系统渗透率×厚度为2.2.4 不同流态下的流动方程
下面是位于面积泄油平面中部的井的拟稳态流动方程。要注意的是，这些方程都是基于泄油边界压力pe或油藏平均压力的。一般来讲，用DST测试、氧弹试验或压力恢复试井即可估算出油藏压力，而且这些方法估算的是油藏平均压力当算出其他压力和半径时，可用方程(2-12）
当r＝r 时，p＝p ，拟稳态方程为：ee
方程(2-13a）是按照圆形供油区域内的平均油藏压力写出的：
同理，通过变换井筒半径，可以用表皮系数来表达流动方程：
式中-s
r′ ＝r e 对于损害井，s＞0；对于措施井，s＜0。ww2.2.5 到达拟稳态的时间
泄油平面内和各种泄油区内不同井位的直井到达拟稳态的时间在附录表B-1列出。用来确定各种流态的无因次时间tD为：
基于面积的无因次时间被定义为：
因此
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