1、第五章壓力測井及資料分析壓力測井及資料分析試井試井DST測試測試RFT（FMT）測井）測井MDT測試及套管井地層測試方法測試及套管井地層測試方法油氣水物性計算油氣水物性計算成因： 1.上覆巖層地靜壓力； 2.邊水或底水的水柱壓力。 油田投入開發前，整個油層處于均勻受壓狀態，這時油層內部各處的壓力稱為原始地層壓力。油田投入開發后，變為靜止地層壓力和流動壓力 。某一地層深度的水壓為：水壓不滿足(5-1)式的稱為壓力異常 ：)(101325帕ZdZdPPww)(101325帕CZdZdPPww1.1.測量原理測量原理 應變壓力計原理圖應變壓力計原理圖 應變壓力計結構圖應變壓力計結構圖 鎳鉻合金固體導

2、線的電阻率為： 電阻率的相互變化是體積V變化的函數，即 所以由以上兩式得到： K金屬絲的應變靈敏系數應變靈敏系數，注：在彈性范圍內(0.30.4%)，K值主要取決于泊松比和比例 系數 VlSlR2ldlCVdVCd)21 (ldlKldlCRdR)21 (21 ldlRdRCK)21(212.2.應變線圈的工作原理應變線圈的工作原理（1）溫度影響（2）滯后影響 滯后現象：應變壓力計的測量值與壓力的施加方式有關，測井時壓力升高時測量值要比實際值低；壓力減小時測量值比實際值要高。3.3.影響應變壓力計測量結果的因素影響應變壓力計測量結果的因素縱向壓電效應縱向壓電效應：晶體沿X軸方向上受力時，晶胞平

3、面產生變形，原來互相重合的硅離子的正電荷中心分離開來，因此表現出晶體在垂直于X軸的表面上吸附電荷，這稱為縱向壓電效應；石英晶體的晶軸石英晶體的晶軸 1.1.石英晶體的壓點效應石英晶體的壓點效應橫向壓電效應橫向壓電效應：當石英晶體在Y軸方向上受力時，仍然在垂直于X軸的表面上產生外部電荷，而沿Y軸方向上只產生形變，這稱為橫向壓電效應 當石英晶片的長度和寬度遠大于厚度（或直徑遠大于厚度）時，厚度切變的振動頻率方程為：Ctnfn2石英晶體的晶軸石英晶體的晶軸 1.1.石英晶體的壓點效應石英晶體的壓點效應（1）頻率與壓應力 的關系 右圖是頻率與壓應力的關系，橫坐標表示壓應力 ，縱坐標表示頻率， 表示作用

4、角。由圖可知，當石英振子受圍壓時， 最大，所以圖-6采用圍壓方式設計。f頻率與壓應力的關系頻率與壓應力的關系 2.2.特性分析特性分析（2）頻率的溫度特性頻率的溫度特性方程 ：)()()(1 300200000TTcTTbTTaff300200000)()()(TTcTTbTTaff或見右圖：AT切型的頻率溫度特性曲線 ：任意溫度T時的溫度系數 ：式中， 、 、 為參考溫度為時的一、二、三級頻率溫度系數 0a0b0c200000)(3)(2TTcTTbaTf0)(100TTffa0)(212200TTffb0)(613300TTffc（3）頻率的溫度系數 造成頻率不穩定的因素 :振子表面加精度

5、不夠，表面拋光誤差較大;質量吸附效應的影響;應力弛豫效應的影響; 溫度變化的影響。 為了得到較高的、一致的精度，應該定期標定石英晶體石英晶體壓力計壓力計,標定分以下三個步驟： 溫度標定系數 壓力標定系數 壓力確定32)()()()(),(pPPPfTJfTIfTHTGTfP（4）頻率的穩定性（1）儀器結構(見右圖）（2）儀器標定步驟： 1.采集連續的壓力數據； 2.是有計算機處理這些數據 HPHP石英晶體壓力計石英晶體壓力計 石英壓力計測井圖石英壓力計測井圖 試井分為穩定試井穩定試井和不穩定試井不穩定試井： 穩定試井：穩定試井：是改變油氣井的工作制度并在各工作制度下測量相應井底壓力與產量之間的

6、關系的方法。 不穩定試井：不穩定試井：是改變油氣井的產量，并測量由此引起的井底壓力值隨時間變化的關系的方法。 （1）空間上的疊加形式dldKu6.3SqttPqqBPPKhnDjnDnjjjwfni)()(10842. 1)(11131.1.達西定律達西定律2.2.鏡像法則鏡像法則3.3.疊加原理疊加原理（2）時間上的疊加形式（3）空間和時間上的同時疊加形式 SqttqqBPPKhnnjDjnjjwfni)(4ln)(2110842. 1)(11134.4.反疊加原理反疊加原理5.5.卷積與反卷積原理卷積與反卷積原理（1）卷積方法（2） 反卷積方法tdtftqP0)()()()(1tqZLtP

7、LLf 無因次壓力、無因次時間、無因次井筒儲集常數或儲存系數 、無因次距離 )(24)(21tPLCZqtPLLfr6.6.模擬反卷積原理模擬反卷積原理7.7.無因次變量無因次變量 通常情況下，在井筒周圍有一個很小的環狀區域。由于種種原因，譬如鉆井泥漿的侵入、射開不完善或酸化壓裂的影響等，這個小環狀區域的滲透率與油層不同。因此當原油從油層流入井筒時，在這里產生一個附加壓力降。這種現象叫表皮效應表皮效應(或趨膚效應)。把這個附加壓降()無因次化，可以得到無因次附加壓降，用它來表征一口井表皮效應的性質和嚴重程度，稱之為表皮系數表皮系數(或趨膚因子，污染系數等)，用S表示:SPBqKhS310842

8、.18.8.表皮效應與表皮系數表皮效應與表皮系數9.9.井筒儲集效應井筒儲集效應表示井筒儲集效應的強弱程度，用c表示 :9.9.流動階段流動階段00VCPPVCPVC 單相弱可壓縮且壓縮系數為常數的液體在水平、等厚、各向同性的均質彈性孔隙介質中滲流，壓力變化服從如下偏微分方程偏微分方程( (擴散方程擴散方程) )： 在定解條件下的解為： 把它寫成壓差的形式為： tPKCrPrrPt6.3122)4 .14(6 .345),(2trEKhBqPtrPPii2)4 .14(6 .345)(2StrEKhBqtPPPwiwfi1.1.基本微分方程和壓降公式基本微分方程和壓降公式應用疊加原理疊加原理可

9、以導出壓力恢復公式。 )8686. 09077. 0(lg10121. 2)()(23SrCtKKhBqtPtPwtPwfws)8686. 09077. 0(lg10121. 2)(lg10121. 2233SrCKKhBqtPtKhBqwtPwf 0008 .172)()()()(6 .31122tttKhBqrPrPrPPttPtPrPrrPPrriiPw疊加原理示意圖疊加原理示意圖 2.2.壓力恢復公式壓力恢復公式 若畫出壓力降落曲線( 曲線，稱為MDH曲線)；或壓力恢復曲線( 曲線，稱為Horner曲線)；或 在時，畫出 曲線(稱為MDH曲線)，并量出其直線段的斜率，就可以算出： 流動

10、系數：流動系數： 地層系數：地層系數： 有效滲透率：有效滲透率： 表皮系數：表皮系數：tPwflgtttPPwslgtPwslg9077. 0lg)(151. 1200wtwfirCKtmtPPSmqBKh310121. 2mBqKhKh310121. 2)(mhBqhKhK310121. 2)(maxttP3.3.由壓降曲線或壓力恢復曲線求參數由壓降曲線或壓力恢復曲線求參數 試井解釋試井解釋就是根據試井中所測得的資料，包括壓力和產量等，結合其它資料來判斷油氣藏類型、測試井類型和井底完善程度，并確定測試井的特性參數，如滲透率、儲量、地層壓力等。 (1)常規的試井解釋方法。 (2)現代試井解釋方

11、法。 試井分析示意圖試井分析示意圖 1.1.系統分析與試井解釋系統分析與試井解釋某一產油井的壓力恢復數據見生產測井原理P334 表5-1。MPatttPhtPPwsws76.21)45.23()1(SmPammmqBKh233685. 0492. 025. 12 .12710121. 210121. 2208249. 0mK)1lg9077. 0lg)1(151. 12PPwtwsittrCKmhtPPS77. 4赫諾曲線(Horner) 2.2.壓力恢復分析應用實例壓力恢復分析應用實例 對壓力恢復Horner分析方法進行續流校正的具體方法： 方法一：采用卷積(褶積)計算（杜哈默原理）： 方法

12、二：Meunier等人1985年提出的，以下壓力恢復形式的卷積積分方程。dtPqttPtSqttPDDtDDPDDDDDPDDSD)( )(1 )()()(0303. 21)lg()(tatttmtPPPwsi)()()(0DDtDDDDDDSDtSqdtPqttPPDDwsiqSMmPP3.3.渦輪流量計在試井中的應用渦輪流量計在試井中的應用 鉆柱測試鉆柱測試( (試井試井) )分析分析(Drillstem Testing)是近二十多年來發展起來的一項測試技術，簡稱DSTDST測試測試。DST是一種臨時性的完井方法。 測試層段的選擇測試層段的選擇是根據裸眼井測井、錄井和取心資料，由地質人員按

13、照不同要求提出的，通常是測井解釋的可疑層。 DST測試要求有一套完整的流動期和恢復期，并且井口總是與大氣相通的，一個DST試井的流動期可以作為是一次段塞流試井 1.1.測試原理測試原理2.2.測試資料分析測試資料分析 如果流動進入了無限作用徑向流階段，Correa等人1987年給出了以下分析方法，DST試井流動期的井底壓力可用下式近似表示： 與 關系在直角坐標上成一條直線，其斜率與流動系數成反比，外推這一直線到無限大生產時間(=0 )可得原始地層壓力。 注意：注意：此方法只適用于非自噴測試井，不適用于高產水井和已產生消耗的儲層。 tmPPiwfKhPPCmoif)(0221. 029716.1

14、01PfrC)(tPwft13.DST流動期的分析流動期的分析 Correa等人1987年提出了以下DST恢復方法。 如果 ，則： 對上面兩邊取對數得， 表皮系數用下式計算： tt tttmPPcwsiKhqBmc41021. 9045. 1)lg(5 . 0)(22wtcoirCKttqamPPS)lg()lg()lg(tttmPPcwsi4.DST恢復期資料分析方法恢復期資料分析方法測試儀器：測試儀器： 斯倫貝謝：重復式地層測試器稱作RFT( Repeat Formation Tester) 貝克阿特拉斯公司：FMT( Formation Multi Tester) 主要應用：主要應用：

15、確定油層滲透率的縱向分布； 確定壓力縱向剖面； 確定油水界面及地層的連通性。 取樣抽取地層流體。 RFTRFT工作原理示意圖工作原理示意圖 FMTFMT井下儀器結構示意圖井下儀器結構示意圖 1.1.井下儀器工作原理井下儀器工作原理FMTFMT儀器在滲透率中等時理想的壓力與流量關系曲線儀器在滲透率中等時理想的壓力與流量關系曲線2.2.曲線定性分析曲線定性分析在高滲透地層中在高滲透地層中測試響應測試響應 在低滲透地層中在低滲透地層中的測試響應的測試響應 探管堵塞探管堵塞 密封失效密封失效 液體可壓縮性的影響液體可壓縮性的影響 3.RFT3.RFT儀器在不同條件下測試曲線儀器在不同條件下測試曲線在球

16、狀坐標中，球形流動的壓力擴散方程壓力擴散方程為：定解條件：采用貝克阿特拉斯公司的FMT儀器資料進行壓降分析時：tPKCrPrrrdt)(122達西定律外邊界條件內邊界條件drriewfPKqrPrPrrPPrrPe2)()()(2PqKd5660PdCqKd1842各種流動條件 1.1.理論基礎及壓降分析理論基礎及壓降分析1.表皮效應 井眼附近的滲透率測量值受井眼周圍地層損害影響的現象稱為“表皮效應表皮效應” 。考慮 的影響后，壓降滲透率表示為：2.壓降期間最大流量上限3.探測半徑4.含水飽和度)2(4SCPrqKPd)2(1170)(maxSCPPrKqbiPdS絕對滲透率與相對滲透率的關系

17、絕對滲透率與相對滲透率的關系 2.2.影響壓降分析的因素影響壓降分析的因素 當兩次預測完畢后，預測試室內充滿流體，地層流體停止向探頭方向流動(相當于試井中的關井)，此時壓力很快開始升高，并逐步向原始地層壓力恢復。剛開始時，壓力恢復以球形方式向外傳播。傳播到上下夾層(非滲透隔層界面)時，由球形變成徑向或柱形傳播。壓力擾動的球形傳播壓力擾動的球形傳播 壓力擾動過渡到柱形傳播壓力擾動過渡到柱形傳播 在球坐標系中，壓力擴散方程的表示形式為：定解條件為：利用疊加原理，對于只有一個預測試室的情況 對于有兩個預測試室的儀器，利用疊加原理，tPKCrPrrPSt)(222)(4)()()()0(02內邊界滿足

18、達西定律外邊界條件初始條件SriiKqrPrPrPPtPtTttfS111)()11(11)(212212tTtqqtTTtTtfS已知各向異性已知各向異性d d及及 ，求，求 和和 sKvKhK1.1.球形壓力恢復球形壓力恢復壓力擴散方程： 定解條件為： 對于只有一個預測試室的儀器(FMT)，柱形壓力恢復時間函數為：對于有兩個預測試室的儀器(RFT)，tPKCrPrrPc122內邊界條件初始條件外邊界條件hKqrPrPtPPrPcrriiP2)()0()()lg()(1ttTtfc)lg()lg()(21221ttTqqttTTtfc圖圖5-36 5-36 柱狀流時的壓力恢復數據柱狀流時的壓

19、力恢復數據與與 及及 的關系的關系sfcf2.2.柱形壓力恢復柱形壓力恢復(1)地層厚度及計算模型利用下式可以估算出地層的有效厚度地層的有效厚度 ：31*)(4(2 .1tiCPPVAh球形壓力恢復曲線球形壓力恢復曲線 球狀流時的壓力恢復球狀流時的壓力恢復數據與數據與 及及 的關系的關系)( tfs)( tfc3.3.影響壓力恢復分析的因素及其它相關參數影響壓力恢復分析的因素及其它相關參數(2)壓力恢復法的探測深度和探測半徑 探測半徑的表達式為： 定義流量最大值處距探頭的距離為最大作用半徑最大作用半徑，2%總流量發生的部位距探頭的距離為最小作用最小作用半徑半徑，則可按下式估算(RFT)：對于F

20、MT儀器： 3146 . 02tPiCqThr31min)(0047.0TtTtCKrt51max)(0205. 0TttTtCKrt5121max)()(0205. 0ttTCtKrts不同探測距離處的恢復不同探測距離處的恢復壓力與恢復時間的關系壓力與恢復時間的關系 由恢復法測出的滲透率的最大值與壓力計的精度有關。可測量的滲透率的最大上限為 ： 由上式可知，抽取速度越快，所用時間越短，分辨率抽取速度越快，所用時間越短，分辨率越高，則可測滲透率越大。越高，則可測滲透率越大。 實際上，T不能任意縮短，以防脫氣等現象發生。3132max)()(390TCPqKt(3)測量滲透率的上限1.1.超壓作

21、用超壓作用 是指泥漿濾液侵入井眼附近地層后使其壓力顯示高于實際地層壓力的現象。其估算公式如下： 計算表明，滲透率越大，超壓越小。由于是一個穩定值，因此不影響壓力恢復曲線的斜率，所以不影響由此計算的滲透率（見右圖） 2.2.侵入帶內多相流動侵入帶內多相流動影響影響)23. 3lg(lglg(62.442 trCKttTqqKqPwthha.a.關井后的壓力響應關井后的壓力響應 增壓的效果增壓的效果 (4)泥漿濾液侵入的影響 續流效應：續流效應：由于流體具有壓縮性，與試井類似，當預測室停止抽吸后，流體不是立即停止流動，而是仍然持續向探頭流動，直至探頭壓力與地層壓力平衡。這就是續流效應 通常定義一個

22、時間常數，用于分析續流的作用。 通常情況下，預測試室關閉后，恢復時間時，續流影響可以忽略不計。 如果流動系統中有氣體存在，由于氣體壓縮系數遠大于液體，此時總的壓縮系數為：PftKrCVSC)2(1170ggllfCVCVC(5)續流影響用模擬記錄曲線確定 ：（如右圖所示）把 、 代入球形壓力恢復方程并整理得：統計資料表明， 與 有以下近似關系 ：當時 當 時，obTTTtobPwsiPP3221214)11()(108obobtsbTTTCqKobTsbK3 . 00256. 01obsbTKsTob100401obsbTK預測試壓力記錄預測試壓力記錄 根據上述計算滲透率的基本公式，需要預先計

23、算以下參數 ： (1) 壓力 (2) 流量 (3) 壓縮系數 (4) 粘度 對于水基泥漿，斯倫貝謝公司利用下面的經驗公式計算值： 2410642. 00243. 055. 06)100833. 21 (TTeCl 右圖是FMT的壓力實測模擬曲線，探頭直徑為0.562英寸，預測試從第31秒開始，第39秒關閉。抽取到的是泥漿濾液，電阻率為0.027m，地層溫度為76（170 ），NaCl的當量濃度為120000ppm，穩定狀態的流動壓力為900psi，壓力恢復至3930 psi。計算地層粘度，壓降滲透率，球形壓力恢復滲透率，柱形壓力恢復滲透率。 預測試壓力記錄預測試壓力記錄1.1.實例實例1 1解

24、：由礦化度（120000ppm）與地層溫度（170 ）求得流體的粘度為0.5cp， cm3/s，(1) 計算壓降滲透率：(2) 計算球形壓力恢復滲透率：(3) 計算有效厚度：(4) 計算柱形壓力壓力恢復滲透率：25. 1810qmdPdqCKd51. 0)(1842mdKs19. 0)10316. 0()93025. 1(5 . 0185631532mdhmqKcc18.059.11985.025.14.884.881psiPPPwfi3030cmcmh57.4810316. 0)39385 .3940(14. 341102 . 13153球形壓力恢復曲線實例球形壓力恢復曲線實例 圓柱形壓力恢

25、復曲線實例圓柱形壓力恢復曲線實例 1.1.實例實例1 1 用斯倫貝謝的RFT進行測試，已知預測試室關閉后的壓力為5895psi，第一次預測試流動導致的壓降為 =5895-5761=134psi，第二預測試室流動導致的壓降為 =5895-5544=351 psi。第一預測試室的流動時間 s，第二預測試室的流動時間 s。求壓降滲透率。（見書中P367圖5-45）解：流入第一預測試室的流量為：流入第二預測試室的流量為泥漿濾液的粘度為0.5cp。所以得到：5 .41011ttT2P16122ttTscmq/24. 05 .411031scmq/62. 0161032mdKKKddd05. 520 .

26、51 . 52211P2.2.實例實例2 2mdKs61. 3)000015. 021. 0()76. 124. 0(18563132 以左圖的RFT測試結果為例，利用球形壓力恢復公式計算地層滲透率 。 由預測室關閉后的恢復時間及讀出的（恢復壓力數據見課本表5-2）可以算得：RFTRFT測試壓力記錄測試壓力記錄 3.3.實例實例3 3 圖a是一口井的測試實例，用柱形壓力恢復模型求滲透率。已知，層厚40 cm，壓力記錄顯示 =15.4秒， =5.6秒， =10/15.4=0.65cm3/s， =1.8cm3/s =40cm=1.31ft。 作出Horner圖得到如圖b所示的曲線。1T2T1q2q

27、hmdKc06. 031. 12203 . 065. 04 .88b.b.預測試室壓力記錄預測試室壓力記錄 a.a.圓柱形流動情圓柱形流動情況下的壓力曲線況下的壓力曲線 4.4.實例實例4 4表表 5 5- -3 3 某某油油田田 D DS ST T 與與 R RF FT T 測測試試結結果果對對比比 DST RFT 射孔井段 (m) 平均有效滲透率 )(2mK 油氣日產量 測試號 深度 (m) sK )(2m 55 1909 0.004 73 1919 0.047 1921 0.08 1908-1910 1919-1920 1921-1923 0.107 氣 29.7105m3 凝析油 36

28、.6 m3 1922 0.08 表表 5 5- -4 4 渤渤海海某某油油田田 DST 與與 RFT 測測試試結結果果對對比比 井名 井段 DST 10-3)(2m RFT 10-3)(2m 34X 3238-3311 13.3 3.42 3891-3907 2 0.35 3864-3875 12 3.9 34XX 3735-3743 73 5.2 1.1.壓降滲透率與巖心分析滲透率的關系壓降滲透率與巖心分析滲透率的關系2.2.球形壓力恢復滲透率與球形壓力恢復滲透率與DSTDST測試結果的比較測試結果的比較 右圖以深度為縱坐標，以泥漿壓力為橫坐標作圖。該圖反映了對應于泥漿密度的壓力梯度變化。

29、注意：注意：計算壓力梯度時，應使用垂直深度，不使用測井深度 422. 1)/()/(3mpsicmgm壓力梯度靜液柱壓力和油藏壓力剖面靜液柱壓力和油藏壓力剖面 1.1.靜液柱壓力分析（泥漿柱壓力）靜液柱壓力分析（泥漿柱壓力） 滲透率較高時，壓力恢復很快，最后的恢復壓力與地層壓力相同。 對于低滲透層，壓力恢復較慢，需要用恢復曲線外推求地層靜壓力。把所有測點處的地層壓力沿深度連線，即可確定地層的流體性質及界面位置。 流體密度與地層壓力梯度的關系為： cos)()(2121ddPPC2.2.確定油氣水界面及地層連通性確定油氣水界面及地層連通性遞減對油藏壓力剖面的影響遞減對油藏壓力剖面的影響 一口油井

30、內產層的壓力分布一口油井內產層的壓力分布 3.3.分析油藏生產動態分析油藏生產動態自然裂縫性儲層的飽和度和壓力自然裂縫性儲層的飽和度和壓力典型分布典型分布 4.4.裂縫性儲層的生產特征裂縫性儲層的生產特征(1)確定氣油比GOR： (2)確定氣水比GWR： 地層測試器回收的水一般是鉆井液濾液和地層水的混合物。若回收的數量很小，則幾乎是鉆井泥漿濾液；若回收水的數量較大，則需要準確確定其中地層水的體積 ，假定混合水的電阻由地層水和泥漿濾液兩部分電阻并聯構成，則：式中， 地層水占混合水的相對體積。 注意：注意： 、 、 應換算到同一溫度下。應換算到同一溫度下。ogVVGORwgVVGWR mfwzRWRWR11wwfVWVwwfVWW wfV