1、油氣井生產動態主要是指油氣從油藏流到井底的動態，油藏動態分析的主要任務就是較準確地預測油氣從油藏流到井底的流量。 第四章油氣井生產動態分析油氣井生產動態分析的主要任務就是依據單井試井測試資料作出油氣井產能曲線，確定出油氣井產油指數、產水指數、油井最大潛能、氣井絕對無阻流量、油氣藏的產能指數數據以及GOR和WOR等油氣井生產數據，油氣井試采過程中油氣產量和地層壓力的遞減情況以及含水上升情況，并以此為基礎預測油氣生產動態、研究確定相應的開發措施。 油井生產動態分析油井生產動態分析 氣井生產動態分析氣井生產動態分析 產量遞減規律分析產量遞減規律分析第四章油氣井生產動態分析 一、產能指數 第一節油井生

2、產動態分析油井產能，即油井的產油能力，它有多種表示方法。石油勘探上一般用油井千米井深產量進行表示，油藏工程上一般用產能指數進行表示。 油井的產能指數是指單位生產壓差下的油井產量，其定義式為： wfrppqJ0式中：J產能指數，m3/(sPa) 第一節油井生產動態分析 油井產能指數的另一種表示形式為：式中：a采用不同單位制的換算系數； ko油層有效滲透率，m2。 43)ln(2srrBhakJweooo 從上式可以看出，影響油井產能的主要因素有：地層滲透率、油層厚度、流體粘度、泄油半徑、油井半徑、表皮系數。 用流動系數(kh/)，地層系數(kh)，表示產能指數：第一節油井生產動態分析 從上式可以

3、看出，提高J的措施有： (1)提高油井的流動系數。 油井的滲透率是不容易改變的，因此，只有通過提高油井的打開厚度和降低地層流體的粘度來實現。油井打開的油層厚度越大，油井的產能也就越高；通過向地層注入熱能的方法可以減低原油的粘度，從而達到提高流動系數進而提高油井產量的目的。 (2)降低油井泄油區域的外、內半徑比(re/rw)。srrkhfJwe,第一節油井生產動態分析 半徑比有時也稱作油井的無因次泄油半徑。通過井底擴鉆或井底爆炸技術，可增大井半徑，因而達到提高油井產能的目的。但是，由于半徑比位于分母的對數項內，它對產能的影響十分微弱，礦場上一般也不會通過改變半徑的數值來提高油井的產能。 (3)減

4、小油井的表皮系數。 根據表皮系數的定義式 ，ks，rs分別為油井污染帶的滲透率和半徑。 減小地層污染帶的厚度即減小污染帶的半徑，可以減小油井的表皮系數，礦場上通過屏蔽暫堵等多種技術實施鉆井完井wssorrkksln1第一節油井生產動態分析過程中的儲層保護，可以減小污染帶的厚度；增大表皮滲透率也可以降低表皮系數，礦場上通過射孔、酸化、壓裂等多種增產技術的實施來降低表皮系數，從而大幅度提高油井產能；增大油井的打開程度，即增大(hs/h)的數值，也可以減小油井的表皮系數，因此，在工程允許的條件下，應盡量將油層全部打開。 為了解油層的產能大小，可以采用油層產能指數。把油層產能指數定義為油井完全打開時單

5、位油層厚度的油井產能指數，計算公式為：第一節油井生產動態分析 油層產能指數式每米油層厚度的產能指數，所以，油層產能指數也被稱為米產能指數，它可以用來對比油層的產能情況。 由于通常情況下油井都沒有完全打開而只是部分打開，這種情況下，雖然可以確定油井的產能指數，但油層的產能指數卻難以確定。 由于井點處存在打開厚度(hp)和油層厚度(h)兩個參數，因此米產能指數就有了兩種計算方法，一個以打開厚度為基礎，用符號(Jm/b)表示；另一個以油層厚度為基礎，用符號(Jm/h)表示。計算公式分別為：43)ln(2srrBakhJJweooom第一節油井生產動態分析 由(1)式和(2)式可知，Jm/b隨打開程度

6、的增大而減小，Jm/h隨打開程度的增大而增大(圖3-1)，但二者的平均值幾乎與打開程度無關，且等于油層的產能指數，即：)43(ln2sXBbakhJJooopbm)43(ln2sXBakhJJooohm式中：b油層打開程度。(1)(2)圖3-1第一節油井生產動態分析 由于Jm/b和Jm/h之間滿足： 因此，在無法測量到油層產能指數的情況下，可以通過下面的公式進行計算：mhmbmJJJ2bmmJbJ/21hmmJbbJ/21或hmbmJbJ/第一節油井生產動態分析 若一口新井鉆開的油層厚度為h，且油層全部打開，則可以用下式對油井的產能指數進行預測： 若一口新井鉆開的油層厚度為hp，且打開程度為b

7、，則可以用下式對油井的產能指數進行預測： Jm的單位為m3/(sPam)。hJJmpmhJbJ12第一節油井生產動態分析 二、生產動態曲線 將產能指數定義式變形： (3) 由(3)式可以看出，對于特定的油井，油井的產量與井底流壓呈線性關系。因此只要測試到了產量與流壓之間的關系曲線，就可以確定油井的產能指數。Jqppewf第一節油井生產動態分析 由(3)式可以看出，對于特定的油井，油井的產量與井底流壓呈線性關系。因此只要測試到了產量與流壓之間的關系曲線，就可以確定油井的產能指數。 油井的產能測試是通過不斷改變油井產量來實現的，油井的產量是通過井口設置的流量調節閥(油嘴)來實現的。當油井在某個工作

8、制度(油嘴)下的生產達到穩定狀態后，計量處油井的穩定產量，并把壓力計下入井底，測量出穩定的流壓。然后再改變油嘴的大小，重復上述過程。一般測量34組數據之后，就可以繪制出圖(3-2)的關系曲線。第一節油井生產動態分析 由于通過生產指示曲線可以確定出油井的產能指數，因此該曲線也成為油井的產能曲線。只要確定出產能指數J，就可以根據下式對油井進行配產。圖 3-2pJqpwfqpwfq第一節油井生產動態分析 油井潛能：根據差能指數定義式，只要降低井底流壓，就可以提高油井的產量。當井底流壓降為0時的油井產量時，對應的油井產量就是油井潛在最大產量。 油井的潛能一般是通過延長實測產能曲線得到的(圖3-3)。則

9、油井的潛能為： 圖3-3eJpqmax第一節油井生產動態分析 油井的產能曲線一般分為直線型、下凹型和上凹型三種。一般正常黑油油藏的油井產能曲線為直線型(如圖3-1)。 上凹型的產能曲線多數是由于測試未達到穩定狀態所致。圖3-4為油井開井之后的井底流壓變化曲線，油井生產在ts時刻才達到穩定狀態，但是在t時刻就測量了井底壓力，結果就導致了圖3-5中的上凹型產能曲線。因此，產能測試或穩定試井的一個關鍵因素就是要確保油井生產進入穩定狀態。油井進入穩定狀態的壓力特征是井底流壓不隨時間變化。第一節油井生產動態分析 下凹型產能曲線是礦場上十分常見的曲線類型，它是因為地層脫氣所造成的。當井底流壓降到原油的泡點

10、壓力以下時，地層中就會脫氣形成兩相流(圖3-6)。 由于兩相流的阻力大于單相流，因而導致產能曲線向下彎圖3-4圖3-5第一節油井生產動態分析曲，形成下凹型的產能曲線。曲線彎曲點所對應的壓力近似為原油的泡點壓力，泡點壓力所對應的地層范圍為原油的脫氣區(圖3-7)。圖3-6圖3-7第一節油井生產動態分析 地層產生脫氣，即進入了溶解氣驅。由于脫氣會消耗較多的地層能量，因此，曲線才會向下彎曲。礦場上通常采用注水保壓或降低油井產能的辦法，盡量避免地層脫氣現象發生。 另外一個產生下凹型產能曲線的原因就是地層中的非達西流動。如果地層流體的流速極高，并且超過了達西流動的速度范圍，則地層中的高速非達西流動將引起

11、附加的壓力損失，致使產能曲線下凹。但是這中情況對油井很少發生，對氣井卻十分普遍。 下凹型產能曲線的方程通常用Vogel方程描述，有因次形式為：第一節油井生產動態分析式中：qb彎曲點即泡點壓力下的油井產量，m3/d。2max8 . 02 . 01)(bwfbwfbbppppqqqq 聯合(3)式和(4)式，得溶解氣驅的油井潛能計算公式：(4)bbqJpq8 . 1max 當地層為多相流動時，油井的產能曲線會變得更加復雜。 對于多相流動，油水同產，油井的產能指數(Jo)為：)43(ln2sXBhakpqJooooo(5)第一節油井生產動態分析 油井的產水指數(Jw)為： 油井的總產液量為qL=qo

12、+qw，因此，油井的產液指數(JL)為：)43(ln2sXBhakpqJwwwwwowowLLJJpqqpqJ(7)(6) 從(5)()式可以看出，不管是產油指數還是產水指數，它們都不是常數，而是隨流度(=k/)變化的量。第一節油井生產動態分析 隨含水率的增大，油井的產油量將減小，產水量將增大，因而產油指數將減小，產水指數將增大。由于流度與含水飽和度有關，含水飽和度又與含水率有關，因此，在礦場上常常繪制油井產能指數隨含水率變化的關系曲線(圖3-8)。圖3-8第一節油井生產動態分析 為了便于應用和預測，又常常把這些曲線擬合成各種形式的數學公式，常用的數學公式主要有：(1)指數型：(2)多項式型：

13、wwwbfawobfawwbfaLefJefJeJ)1 ()(1 (2322wwwowwwwwwLcfbfafJcfbfafJcfbfaJ 油井生產動態分析油井生產動態分析 氣井生產動態分析氣井生產動態分析 產量遞減規律分析產量遞減規律分析第二節氣井生產動態分析 一、氣井的產能方程 氣井的產能：即氣井的產氣能力，是指在特定的壓力條件下氣井的日產氣量，包括氣井的絕對無阻流量和不同井底壓力下的產量。 要確定氣井的產能，首先必須確定氣井的產能方程。氣井產能方程指氣井產量與氣井壓力之間在穩定條件下的關系方程。 由于氣體滲流一般服從非線性滲流規律，所以可分別按二項式和指數式公式來整理試井資料。因此，常用

14、的氣井產能方程有兩種基本的形式：二項式和指數式。第二節氣井生產動態分析氣井產能方程的二項式形式可以表達為： 根據上式，井底穩定流壓與穩定產量之間的關系曲線如圖3-9所示，該曲線稱作氣井的生產指示曲線。 對于氣體滲流問題，由于非達西項的存在，生產指示曲線一般都不是直線，而是下凹型曲線。由圖中曲線可以看出，井底流壓越低，氣井的產量就越高。222scscwfebqaqpp(8) 氣井絕對無阻流量：井底流壓為0時對應的油井最大產量，用qAOF表示。第二節氣井生產動態分析 確定了氣井的二項式產能方程式之后，可計算qAOF:bbpaaqeAOF2422圖3-9第二節氣井生產動態分析 (2)當b特別大以致于

15、達西滲流項可以忽略時，表明整個流動完全為非達西滲流，產能方程和qAOF分別為：222scwfebqppbpqeAOF討論： (1)當b=0時，表明整個流動完全為達西滲流，此時的產能方程和qAOF分別為：scwfeaqpp22apqeAOF2第二節氣井生產動態分析 產能方程形式為： 式中：c產能曲線常數； n產能曲線指數。 指數n的取值范圍在0.51之間，n值越大，表明氣體的達西流動成分越多；n值越小，表明氣體的非達西流動成分越多。 在確定了氣井的指數式產能方程式之后，則很容易計算出氣井的qAOF，計算公式為：neAOFpcq)(2nwfescppcq)(22第二節氣井生產動態分析討論: (1)

16、當n=1時，表明整個流動完全為達西滲流，此時產能方程和qAOF分別為： (2)當時，表明整個流動完全為非達西滲流，此時產能方程和qAOF分別為：22221scwfeqcppeAOFcpqscwfeqcpp1222eAOFcpq二、常規產能試井 在進行試井之前，需做產能試井設計。設計內容包括測試程序和測試時間等內容。圖3-10為氣井正序測試的產量和井底壓力變化曲線。第二節氣井生產動態分析圖圖3-103-10第二節氣井生產動態分析 正序測試的程序為： (1)讓氣井以較小的氣嘴生產，待井底壓力穩定后進入下一步測試； (2)把氣井換成較大的氣嘴繼續生產，待井底壓力穩定后進入下一步測試； (3)重復(1

17、)和(2)進行3步。 測試完成后關井。關井時間可以選擇進行一次壓力恢復試井測試。待測試完畢之后，從井底取出壓力計。第二節氣井生產動態分析 把測試的穩定產量和穩定井底流壓，按照二項式產能方程進行整理。 繪制氣井的二項式產能曲線，得到一條直線(3-11)。scwfebqaqppsc22圖3-11(9)第二節氣井生產動態分析 確定出斜率b和截距a代回式(9)即可得到產能方程，還可以求解無阻流量。 對指數式產能方程兩邊取對數，得到：)ln(lnln22wfescppncq 在雙對數坐標系中繪制氣井的指數式產能曲線，將得到一條直線(3-12)。圖3-12(10)第二節氣井生產動態分析 把該直線方程回歸可

18、求出產能曲線常數c和產能曲線指數n。然后把c和n代入公式(10)就可以得到氣井的指數式產能方程，由此可以計算出氣井的絕對無阻流量。 等時試井要求每一個氣嘴開井生產的時間相等。圖3-13為氣井等時試井的產量和井底壓力變化曲線。 方法與常規試井方法類似，但要求每一次測試都要更換油嘴，在關井之后必須恢復到原始狀態在進行測試。最后一個流量被稱作延時流量，延時流量測試時間最長。測試完之后關井。三、等時試井第二節氣井生產動態分析圖3-13第二節氣井生產動態分析 根據測試的點繪制出產能曲線，(3-14)。得到斜率b和截距a1，由于前4組測試點并沒有穩定，因此，此時得到的并不是真正的產能方程。 把前4組測試點

19、數據得到的產能曲線平移到第5個測點。兩條直線只有截距發生變化，而斜率不發生變化，根據第5個測點確定截距a，將a和b回代，即可得到二項式產能方程。圖3-14第二節氣井生產動態分析 根據測試的點繪制出產能曲線，(3-15)。得到產能常數c1和產能曲線指數n，由于前4組測試點并沒有穩定，因此，此時得到的并不是真正的產能方程。 把前4組測試點數據得到的產能曲線平移到第5個測點。兩條直線只有截距發生變化，而斜率不發生變化，根據第5個測點確定產能曲線常數c，將c和n回代，即可得到指數式產能方程。圖3-15第二節氣井生產動態分析 修正等時試井要求每一個氣嘴開井生產的時間相等，關井恢復壓力的時間也相等，但是開

20、、關井時間可以不相等，一般情況下關井的時間長于開井生產的時間，但開井的時間必須足夠長，以消除井筒儲存效應的影響。圖3-16為氣井修正等時試井的產量和井底壓力的變化曲線。四、修正等時試井 二項式和指數式的產能方程的求解方法與等時試井類似。第二節氣井生產動態分析圖3-16 油井生產動態分析油井生產動態分析 氣井生產動態分析氣井生產動態分析 產量遞減規律分析產量遞減規律分析第三節 產量遞減規律分析 就油田開發全過程而言，任何油田的開發都要經歷產量上升、產量穩定、產量遞減三個階段（如圖3-18所示）。一、產量變化規律圖3-18第三節 產量遞減規律分析 油田三個開發階段的時間、長短、產量水平及變化規律受

21、油藏類型、地質條件、開發政策、開發措施、工藝技術水平等的不同而不同。 一般油田越大，全面建成生產能力時間越長，穩產速度要求越高，則產量上升階段越長；天然能量充足或保持壓力水平開采，穩產速度較低，則產量穩產階段越長；能量不充足，穩產速度高，則產量穩產期短。 第三節 產量遞減規律分析 根據統計資料表明，水驅開發油田，當采出油田可采儲量的60左右，即進入產量遞減階段。穩產期的采油速度越高，產量遞減會越快；封閉型彈性驅動油藏、重力驅動油藏產量遞減快。 產量遞減分析方法是針對已處于產量遞減階段的油田，預測和分析油藏動態的一種數理統計方法。dtdQQD1二、產量遞減的幾個基本概念圖3-19 油、氣田產量遞

22、減階段，產量遞減的大小通常用遞減率表示，即單位時間內的產量遞減分數，見圖3-19，其表達式為：式中：D瞬時遞減率。第三節 產量遞減規律分析第三節 產量遞減規律分析阿普斯研究認為瞬時遞減率與產量變化遵循下面的關系：nKQD 式中：K比例系數；n遞減指數。 由此可以得出，任一時刻的遞減率和產量與初始遞減率和初始產量滿足如下關系：nooQQDD式中：Do初始遞減率；Qo初始產量。遞減系數()遞減率的關系：D1(11)第三節 產量遞減規律分析三、產量遞減分類n0且n1時為雙曲遞減，但通常雙曲遞減指0n1；n=0時為指數遞減；n=1時為調和遞減。 根據遞減指數的不同，產量遞減可分為指數遞減、雙曲遞減、調

23、和遞減三種類型。100nQQDD 分離變量對時間積分得： tDeQQ0000000)1ln(0DQQeDQQdtNtDtP 遞減期最大累積產量：00maxDQNP第三節 產量遞減規律分析 可見產量與時間呈指數關系，由于指數遞減中遞減率為常數，因此又叫常百分遞減、等百分遞減或等比級數遞減，又由于產量與時間呈半對數直線關系，因此又稱為半對數遞減 000QQQQDDn分離變量對時間積分得：tDQQ001調和函數調和函數累積產量：)1ln(0000tDDQQdtNtP 消去時間變量得： QQDQNP000lg303. 2Q1累積產累積產量最大量最大第三節 產量遞減規律分析nQQDD00 分離變量對時間積分得：ntnDQQ/ 1001雙曲函數雙曲函數 累積產量：111110000nntPtnDnDQQdtN消去時間變量得：nnnPQQnDQN11000)1 (當當n1，Q0時累積產量最時累積產量最大大第三節 產量遞減規律分析 當n=-1時為直線遞減：2005 . 01tDQQ 遞減階段累積產量與時間關系： tDDQNP0005 . 01112 遞減階段累積產量與產量關系：QQDQNP/112000)1 (00tDQQ 當n=時為：第三節 產量遞減規律分析表1 三種遞減類型基本