測試流量不合理對修正等時(shí)試井產(chǎn)能曲線的影響

摘 要

摘要：修正等時(shí)試井是目前氣藏常用的產(chǎn)能試井方法，試井過程中測試流量的選擇對試井的結(jié)果有著重要的影響。從氣體不穩(wěn)定滲流理論出發(fā)，得出每個(gè)測試流量存在極限泄流半徑的新認(rèn)識
摘要：修正等時(shí)試井是目前氣藏常用的產(chǎn)能試井方法，試井過程中測試流量的選擇對試井的結(jié)果有著重要的影響。從氣體不穩(wěn)定滲流理論出發(fā)，得出每個(gè)測試流量存在極限泄流半徑的新認(rèn)識。據(jù)此對修正等時(shí)試井的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了分析研究，得出在試井過程中測試流量的選擇對試井的結(jié)果有著重要影響的結(jié)論，并分析了測試流量過大或過小時(shí)修正等時(shí)試井產(chǎn)能曲線的形態(tài)及誤差。進(jìn)而指出修正等時(shí)試井的適用范圍，提出了修正等時(shí)試井應(yīng)該根據(jù)儲層物性確定測試流量的原則。研究成果對完善修正等時(shí)試井測試氣井產(chǎn)能方法具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：修正等時(shí)試井；測試流量；泄流半徑；產(chǎn)能評價(jià)；曲線；影響
    修正等時(shí)試井是目前氣藏產(chǎn)能試井的主要方法，其理論基礎(chǔ)為：氣體流入井的有效泄流半徑僅與測試流量的生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間有關(guān)，而與測試流量數(shù)值大小無關(guān)。因此，對測試選定的幾個(gè)流量，只要在開井后相同的生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間測試，都具有相同的有效泄流半徑[1～3]。但是，通過對修正等時(shí)試井過程中出現(xiàn)的某些異?，F(xiàn)象進(jìn)行理論分析，發(fā)現(xiàn)測試流量的選擇同樣對試井結(jié)果有較大的影響。筆者根據(jù)氣體穩(wěn)定滲流理論，并結(jié)合實(shí)際情況對修正等時(shí)試井的理論基礎(chǔ)進(jìn)行重新分析，在此基礎(chǔ)上，對測試流量的選取進(jìn)行研究，研究結(jié)果對完善修正等時(shí)試井理論方法具有一定的指導(dǎo)意義。
1 測試流量不同情況下的試井產(chǎn)能曲線特征
1.1 測試流量與壓力傳播的關(guān)系
    根據(jù)氣體不穩(wěn)定滲流壓降公式[1～6]：
 
式中：；ψ為擬壓力，；qsc為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的測試流量，104m3/d；K為儲層滲透率，10-3μm2；φ為孔隙度；t為生產(chǎn)時(shí)間；μ為天然氣黏度，mPa·s；Ct為總壓縮系數(shù)，1/MPa；h為有效厚度，m；Z為氣體偏差系數(shù)。
將式(2)對t求導(dǎo)數(shù)可得：
 
    由式(2)可以看出，對每一個(gè)測試流量來說，隨著時(shí)間的進(jìn)行，壓降變化越來越小，當(dāng)達(dá)到一定測試時(shí)間后，由于壓降變化非常小，超出探測裝置的可探測范圍，此時(shí)可以近似看作達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)，泄流半徑不再擴(kuò)大，且各測試流量達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間與測試流量的大小及儲層的物性密切相關(guān)，圖1表示了測試流量依次增大，其極限泄流半徑也相應(yīng)增大。

1.2 小測試流量下產(chǎn)能曲線特征
    根據(jù)對測試流量與泄流半徑的新認(rèn)識，測試流量越小，極限泄流半徑也就越小，達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間也就越短。對于物性相對較好的儲層來說，由于壓力傳播比較快，在相同的測試流量下，其達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間也比較短。圖2為不同物性儲層下小測試流量的qsc-t和pwf-t圖。
    圖3表示了小測試流量造成的修正等時(shí)試井異常的產(chǎn)能曲線特征，小流量導(dǎo)致產(chǎn)能曲線異常的原因主要有以下兩方面。
    1) 當(dāng)測試流量達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)以后，不同測量時(shí)距下的re可看作不再變化，壓差(△p)也不再變化，根據(jù)二項(xiàng)式穩(wěn)定產(chǎn)能方程得：
 
    式(3)中系數(shù)A、B均相同，此時(shí)在產(chǎn)能曲線qsc-△p2/q圖上表現(xiàn)為不同的測量時(shí)距的測點(diǎn)近乎重合。
    2) 同一測量時(shí)距下，如果相鄰測試流量的滲流狀態(tài)不一致，即小的測試流量已經(jīng)達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)，而大測試流量未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則導(dǎo)致相同時(shí)距下的測點(diǎn)不滿足線形關(guān)系。
    綜合這兩方面因素分析，如果測試流量過小，就會(huì)無法得出相互平行的修正等時(shí)試井產(chǎn)能曲線，以致增大測試結(jié)果的誤差。
1.3 測試流量過大產(chǎn)能曲線特征
    如果試井過程中測試流量過大，雖然能夠滿足測試未到穩(wěn)定狀態(tài)的條件，但在試井過程中存在壓力下降快、傳播慢的問題，對低滲透儲層這種問題更加明顯。
    測試流量過大會(huì)導(dǎo)致地層能量供應(yīng)“滯后”，這種影響體現(xiàn)在隨著時(shí)間進(jìn)行，供氣半徑不擴(kuò)大，形成“局部供氣”現(xiàn)象，造成流壓快速下降，以致產(chǎn)能曲線上測量定點(diǎn)偏離正常曲線，甚至出現(xiàn)負(fù)斜率問題(圖4)。
 

1.4 測試流量選取的時(shí)間
    修正等時(shí)試井過程中，為了提高產(chǎn)能方程解的精度，對測試流量的選擇至關(guān)重要，測試流量的選擇要同儲層的物性相結(jié)合，與氣藏的供氣能力相適應(yīng)。
    1) 對于物性較好的儲層，小流量達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間很短，這時(shí)對測試流量的選擇不應(yīng)過小，要保證最小的測量時(shí)距小于最小測試流量達(dá)到相對穩(wěn)定的時(shí)間。
    2) 對于低滲透儲層，為避免測試過程中出現(xiàn)“局部供氣”現(xiàn)象，測試流量的選取不應(yīng)過大。
2 應(yīng)用舉例
已知某氣藏某井開井前實(shí)測靜壓力為27.36MPa，3次等時(shí)關(guān)井后測的壓力分別為26.93MPa、26.43MPa、25.57MPa，對該井進(jìn)行了1×104m3/d、5×104m3/d、20×104m3/d和30×104m3/d等4個(gè)工作制度的修正等時(shí)試井，每1個(gè)工作制度選擇3個(gè)測量時(shí)距，分別為2h、4h、6h，該井的試井?dāng)?shù)據(jù)見表1。
表1 修正等時(shí)試井?dāng)?shù)據(jù)
等時(shí)間隔/h
等時(shí)一開
等時(shí)二開
等時(shí)三開
等時(shí)四開
連續(xù)流量生產(chǎn)
日產(chǎn)量/104m3
流壓/MPa
日產(chǎn)量/104m3
流壓/MPa
日產(chǎn)量/104m3
流壓/MPa
日產(chǎn)量/104m3
流壓/MPa
日產(chǎn)量/104m3
流壓/MPa
1
1
27.20
5
25.84
20
23.51
30
20.58
8
15.35
4
27.19
25.47
22.55
17.14
6
27.17
25.35
21.74
11.99
根據(jù)試井?dāng)?shù)據(jù)繪制了qsc-△p2/qsc產(chǎn)能曲線(圖5)。
 

由圖5可以看出，由于最小測試流量q1過小導(dǎo)致3個(gè)測量時(shí)距的測點(diǎn)近乎重合；測試流量q4過大，出現(xiàn)“間歇供氣”現(xiàn)象，縮小了供氣半徑，導(dǎo)致產(chǎn)能曲線出現(xiàn)異常，增大了測試結(jié)果的誤差。
3 結(jié)論
1) 修正等時(shí)試井中關(guān)于“氣體流入井的有效泄流半徑僅與測試流量的生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間有關(guān)，而與測試流量數(shù)值大小無關(guān)”是在一定測試流量范圍內(nèi)有效，超過這個(gè)范圍會(huì)帶來誤差。
2) 對于物性好的儲層，如果個(gè)別工作制度測試流量過小容易導(dǎo)致壓降變化不明顯，不同測量時(shí)距的產(chǎn)能測點(diǎn)近乎重合，無法得到相互平行的修正等時(shí)試井產(chǎn)能曲線。
    3) 對于物性較差的儲層，如果個(gè)別工作制度測試流量過大容易出現(xiàn)“間歇供氣”的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致修正等時(shí)試井產(chǎn)能曲線異常，甚至出現(xiàn)負(fù)斜率問題。
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(本文作者：李樂忠1 李相方1 何東博2 石軍太1 1.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.中國石油勘探開發(fā)研究院)