压力测井及资料讲解课件.ppt

1、第五章压力测井及资料分析压力测井及资料分析试井试井DST测试测试RFT（FMT）测井）测井MDT测试及套管井地层测试方法测试及套管井地层测试方法油气水物性计算油气水物性计算成因： 1.上覆岩层地静压力； 2.边水或底水的水柱压力。 油田投入开发前，整个油层处于均匀受压状态，这时油层内部各处的压力称为原始地层压力。油田投入开发后，变为静止地层压力和流动压力 。某一地层深度的水压为：水压不满足(5-1)式的称为压力异常 ：)(101325帕ZdZdPPww)(101325帕CZdZdPPww1.1.测量原理测量原理 应变压力计原理图应变压力计原理图 应变压力计结构图应变压力计结构图 镍铬合金固体导

2、线的电阻率为： 电阻率的相互变化是体积V变化的函数，即 所以由以上两式得到： K金属丝的应变灵敏系数应变灵敏系数，注：在弹性范围内(0.30.4%)，K值主要取决于泊松比和比例 系数 VlSlR2ldlCVdVCd)21 (ldlKldlCRdR)21 (21 ldlRdRCK)21(212.2.应变线圈的工作原理应变线圈的工作原理（1）温度影响（2）滞后影响 滞后现象：应变压力计的测量值与压力的施加方式有关，测井时压力升高时测量值要比实际值低；压力减小时测量值比实际值要高。3.3.影响应变压力计测量结果的因素影响应变压力计测量结果的因素纵向压电效应纵向压电效应：晶体沿X轴方向上受力时，晶胞平

3、面产生变形，原来互相重合的硅离子的正电荷中心分离开来，因此表现出晶体在垂直于X轴的表面上吸附电荷，这称为纵向压电效应；石英晶体的晶轴石英晶体的晶轴 1.1.石英晶体的压点效应石英晶体的压点效应横向压电效应横向压电效应：当石英晶体在Y轴方向上受力时，仍然在垂直于X轴的表面上产生外部电荷，而沿Y轴方向上只产生形变，这称为横向压电效应 当石英晶片的长度和宽度远大于厚度（或直径远大于厚度）时，厚度切变的振动频率方程为：Ctnfn2石英晶体的晶轴石英晶体的晶轴 1.1.石英晶体的压点效应石英晶体的压点效应（1）频率与压应力 的关系 右图是频率与压应力的关系，横坐标表示压应力 ，纵坐标表示频率， 表示作用

4、角。由图可知，当石英振子受围压时， 最大，所以图-6采用围压方式设计。f频率与压应力的关系频率与压应力的关系 2.2.特性分析特性分析（2）频率的温度特性频率的温度特性方程 ：)()()(1 300200000TTcTTbTTaff300200000)()()(TTcTTbTTaff或见右图：AT切型的频率温度特性曲线 ：任意温度T时的温度系数 ：式中， 、 、 为参考温度为时的一、二、三级频率温度系数 0a0b0c200000)(3)(2TTcTTbaTf0)(100TTffa0)(212200TTffb0)(613300TTffc（3）频率的温度系数 造成频率不稳定的因素 :1. 振子表面

5、加精度不够，表面抛光误差较大;2. 质量吸附效应的影响;3. 应力弛豫效应的影响; 4. 温度变化的影响。 为了得到较高的、一致的精度，应该定期标定石英晶体石英晶体压力计压力计,标定分以下三个步骤： 温度标定系数 压力标定系数 压力确定32)()()()(),(pPPPfTJfTIfTHTGTfP（4）频率的稳定性（1）仪器结构(见右图）（2）仪器标定步骤： 1.采集连续的压力数据； 2.是有计算机处理这些数据 HPHP石英晶体压力计石英晶体压力计 石英压力计测井图石英压力计测井图 试井分为稳定试井稳定试井和不稳定试井不稳定试井： 稳定试井：稳定试井：是改变油气井的工作制度并在各工作制度下测量

6、相应井底压力与产量之间的关系的方法。 不稳定试井：不稳定试井：是改变油气井的产量，并测量由此引起的井底压力值随时间变化的关系的方法。 （1）空间上的叠加形式dldKu6.3SqttPqqBPPKhnDjnDnjjjwfni)()(10842. 1)(11131.1.达西定律达西定律2.2.镜像法则镜像法则3.3.叠加原理叠加原理（2）时间上的叠加形式（3）空间和时间上的同时叠加形式 SqttqqBPPKhnnjDjnjjwfni)(4ln)(2110842. 1)(11134.4.反叠加原理反叠加原理5.5.卷积与反卷积原理卷积与反卷积原理（1）卷积方法（2） 反卷积方法tdtftqP0)()

7、()()(1tqZLtPLLf 无因次压力、无因次时间、无因次井筒储集常数或储存系数 、无因次距离 )(24)(21tPLCZqtPLLfr6.6.模拟反卷积原理模拟反卷积原理7.7.无因次变量无因次变量 通常情况下，在井筒周围有一个很小的环状区域。由于种种原因，譬如钻井泥浆的侵入、射开不完善或酸化压裂的影响等，这个小环状区域的渗透率与油层不同。因此当原油从油层流入井筒时，在这里产生一个附加压力降。这种现象叫表皮效应表皮效应(或趋肤效应)。把这个附加压降()无因次化，可以得到无因次附加压降，用它来表征一口井表皮效应的性质和严重程度，称之为表皮系数表皮系数(或趋肤因子，污染系数等)，用S表示:S

8、PBqKhS310842.18.8.表皮效应与表皮系数表皮效应与表皮系数9.9.井筒储集效应井筒储集效应表示井筒储集效应的强弱程度，用c表示 :9.9.流动阶段流动阶段00VCPPVCPVC 单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等厚、各向同性的均质弹性孔隙介质中渗流，压力变化服从如下偏微分方程偏微分方程( (扩散方程扩散方程) )： 在定解条件下的解为： 把它写成压差的形式为： tPKCrPrrPt6 .3122)4 .14(6 .345),(2trEKhBqPtrPPii2)4 .14(6 .345)(2StrEKhBqtPPPwiwfi1.1.基本微分方程和压降公式基本微分方程和压降

9、公式应用叠加原理叠加原理可以导出压力恢复公式。 )8686. 09077. 0(lg10121. 2)()(23SrCtKKhBqtPtPwtPwfws)8686. 09077. 0(lg10121. 2)(lg10121. 2233SrCKKhBqtPtKhBqwtPwf 0008 .172)()()()(6 .31122tttKhBqrPrPrPPttPtPrPrrPPrriiPw叠加原理示意图叠加原理示意图 2.2.压力恢复公式压力恢复公式 若画出压力降落曲线( 曲线，称为MDH曲线)；或压力恢复曲线( 曲线，称为Horner曲线)；或 在时，画出 曲线(称为MDH曲线)，并量出其直线段

10、的斜率，就可以算出： 流动系数：流动系数： 地层系数：地层系数： 有效渗透率：有效渗透率： 表皮系数：表皮系数：tPwflgtttPPwslgtPwslg9077. 0lg)(151. 1200wtwfirCKtmtPPSmqBKh310121. 2mBqKhKh310121. 2)(mhBqhKhK310121. 2)(maxttP3.3.由压降曲线或压力恢复曲线求参数由压降曲线或压力恢复曲线求参数 试井解释试井解释就是根据试井中所测得的资料，包括压力和产量等，结合其它资料来判断油气藏类型、测试井类型和井底完善程度，并确定测试井的特性参数，如渗透率、储量、地层压力等。 (1)常规的试井解释方

11、法。 (2)现代试井解释方法。 试井分析示意图试井分析示意图 1.1.系统分析与试井解释系统分析与试井解释某一产油井的压力恢复数据见生产测井原理P334 表5-1。MPatttPhtPPwsws76.21)45.23()1(SmPammmqBKh233685. 0492. 025. 12 .12710121. 210121. 2208249. 0mK)1lg9077. 0lg)1(151. 12PPwtwsittrCKmhtPPS77. 4赫诺曲线(Horner) 2.2.压力恢复分析应用实例压力恢复分析应用实例 对压力恢复Horner分析方法进行续流校正的具体方法： 方法一：采用卷积(褶积)

12、计算（杜哈默原理）： 方法二：Meunier等人1985年提出的，以下压力恢复形式的卷积积分方程。dtPqttPtSqttPDDtDDPDDDDDPDDSD)( )(1 )()()(0303. 21)lg()(tatttmtPPPwsi)()()(0DDtDDDDDDSDtSqdtPqttPPDDwsiqSMmPP3.3.涡轮流量计在试井中的应用涡轮流量计在试井中的应用 钻柱测试钻柱测试( (试井试井) )分析分析(Drillstem Testing)是近二十多年来发展起来的一项测试技术，简称DSTDST测试测试。DST是一种临时性的完井方法。 测试层段的选择测试层段的选择是根据裸眼井测井、录

13、井和取心资料，由地质人员按照不同要求提出的，通常是测井解释的可疑层。 DST测试要求有一套完整的流动期和恢复期，并且井口总是与大气相通的，一个DST试井的流动期可以作为是一次段塞流试井 1.1.测试原理测试原理2.2.测试资料分析测试资料分析 如果流动进入了无限作用径向流阶段，Correa等人1987年给出了以下分析方法，DST试井流动期的井底压力可用下式近似表示： 与 关系在直角坐标上成一条直线，其斜率与流动系数成反比，外推这一直线到无限大生产时间(=0 )可得原始地层压力。 注意：注意：此方法只适用于非自喷测试井，不适用于高产水井和已产生消耗的储层。 tmPPiwfKhPPCmoif)(0

14、221. 029716.101PfrC)(tPwft13.DST流动期的分析流动期的分析 Correa等人1987年提出了以下DST恢复方法。 如果 ，则： 对上面两边取对数得， 表皮系数用下式计算： tt tttmPPcwsiKhqBmc41021. 9045. 1)lg(5 . 0)(22wtcoirCKttqamPPS)lg()lg()lg(tttmPPcwsi4.DST恢复期资料分析方法恢复期资料分析方法测试仪器：测试仪器： 斯伦贝谢：重复式地层测试器称作RFT( Repeat Formation Tester) 贝克阿特拉斯公司：FMT( Formation Multi Tester

15、) 主要应用：主要应用： 确定油层渗透率的纵向分布； 确定压力纵向剖面； 确定油水界面及地层的连通性。 取样抽取地层流体。 RFTRFT工作原理示意图工作原理示意图 FMTFMT井下仪器结构示意图井下仪器结构示意图 1.1.井下仪器工作原理井下仪器工作原理FMTFMT仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线仪器在渗透率中等时理想的压力与流量关系曲线2.2.曲线定性分析曲线定性分析在高渗透地层中在高渗透地层中测试响应测试响应 在低渗透地层中在低渗透地层中的测试响应的测试响应 探管堵塞探管堵塞 密封失效密封失效 液体可压缩性的影响液体可压缩性的影响 3.RFT3.RFT仪器在不同条件下测试曲线仪

16、器在不同条件下测试曲线在球状坐标中，球形流动的压力扩散方程压力扩散方程为：定解条件：采用贝克阿特拉斯公司的FMT仪器资料进行压降分析时：tPKCrPrrrdt)(122达西定律外边界条件内边界条件drriewfPKqrPrPrrPPrrPe2)()()(2PqKd5660PdCqKd1842各种流动条件 1.1.理论基础及压降分析理论基础及压降分析1.表皮效应 井眼附近的渗透率测量值受井眼周围地层损害影响的现象称为“表皮效应表皮效应” 。考虑 的影响后，压降渗透率表示为：2.压降期间最大流量上限3.探测半径4.含水饱和度)2(4SCPrqKPd)2(1170)(maxSCPPrKqbiPdS绝

17、对渗透率与相对渗透率的关系绝对渗透率与相对渗透率的关系 2.2.影响压降分析的因素影响压降分析的因素 当两次预测完毕后，预测试室内充满流体，地层流体停止向探头方向流动(相当于试井中的关井)，此时压力很快开始升高，并逐步向原始地层压力恢复。刚开始时，压力恢复以球形方式向外传播。传播到上下夹层(非渗透隔层界面)时，由球形变成径向或柱形传播。压力扰动的球形传播压力扰动的球形传播 压力扰动过渡到柱形传播压力扰动过渡到柱形传播 在球坐标系中，压力扩散方程的表示形式为：定解条件为：利用叠加原理，对于只有一个预测试室的情况 对于有两个预测试室的仪器，利用叠加原理，tPKCrPrrPSt)(222)(4)()

18、()()0(02内边界满足达西定律外边界条件初始条件SriiKqrPrPrPPtPtTttfS111)()11(11)(212212tTtqqtTTtTtfS已知各向异性已知各向异性d d及及 ，求，求 和和 sKvKhK1.1.球形压力恢复球形压力恢复压力扩散方程： 定解条件为： 对于只有一个预测试室的仪器(FMT)，柱形压力恢复时间函数为：对于有两个预测试室的仪器(RFT)，tPKCrPrrPc122内边界条件初始条件外边界条件hKqrPrPtPPrPcrriiP2)()0()()lg()(1ttTtfc)lg()lg()(21221ttTqqttTTtfc图图5-36 5-36 柱状流时

19、的压力恢复数据柱状流时的压力恢复数据与与 及及 的关系的关系sfcf2.2.柱形压力恢复柱形压力恢复(1)地层厚度及计算模型利用下式可以估算出地层的有效厚度地层的有效厚度 ：31*)(4(2 .1tiCPPVAh球形压力恢复曲线球形压力恢复曲线 球状流时的压力恢复球状流时的压力恢复数据与数据与 及及 的关系的关系)( tfs)( tfc3.3.影响压力恢复分析的因素及其它相关参数影响压力恢复分析的因素及其它相关参数(2)压力恢复法的探测深度和探测半径 探测半径的表达式为： 定义流量最大值处距探头的距离为最大作用半径最大作用半径，2%总流量发生的部位距探头的距离为最小作用最小作用半径半径，则可按

20、下式估算(RFT)：对于FMT仪器： 3146 . 02tPiCqThr31min)(0047.0TtTtCKrt51max)(0205. 0TttTtCKrt5121max)()(0205. 0ttTCtKrts不同探测距离处的恢复不同探测距离处的恢复压力与恢复时间的关系压力与恢复时间的关系 由恢复法测出的渗透率的最大值与压力计的精度有关。可测量的渗透率的最大上限为 ： 由上式可知，抽取速度越快，所用时间越短，分辨率抽取速度越快，所用时间越短，分辨率越高，则可测渗透率越大。越高，则可测渗透率越大。 实际上，T不能任意缩短，以防脱气等现象发生。3132max)()(390TCPqKt(3)测量

21、渗透率的上限1.1.超压作用超压作用 是指泥浆滤液侵入井眼附近地层后使其压力显示高于实际地层压力的现象。其估算公式如下： 计算表明，渗透率越大，超压越小。由于是一个稳定值，因此不影响压力恢复曲线的斜率，所以不影响由此计算的渗透率（见右图） 2.2.侵入带内多相流动侵入带内多相流动影响影响)23. 3lg(lglg(62.442 trCKttTqqKqPwthha.a.关井后的压力响应关井后的压力响应 增压的效果增压的效果 (4)泥浆滤液侵入的影响 续流效应：续流效应：由于流体具有压缩性，与试井类似，当预测室停止抽吸后，流体不是立即停止流动，而是仍然持续向探头流动，直至探头压力与地层压力平衡。这

22、就是续流效应 通常定义一个时间常数，用于分析续流的作用。 通常情况下，预测试室关闭后，恢复时间时，续流影响可以忽略不计。 如果流动系统中有气体存在，由于气体压缩系数远大于液体，此时总的压缩系数为：PftKrCVSC)2(1170ggllfCVCVC(5)续流影响用模拟记录曲线确定 ：（如右图所示）把 、 代入球形压力恢复方程并整理得：统计资料表明， 与 有以下近似关系 ：当时 当 时，obTTTtobPwsiPP3221214)11()(108obobtsbTTTCqKobTsbK3 . 00256. 01obsbTKsTob100401obsbTK预测试压力记录预测试压力记录 根据上述计算渗

23、透率的基本公式，需要预先计算以下参数 ： (1) 压力 (2) 流量 (3) 压缩系数 (4) 粘度 对于水基泥浆，斯伦贝谢公司利用下面的经验公式计算值： 2410642. 00243. 055. 06)100833. 21 (TTeCl 右图是FMT的压力实测模拟曲线，探头直径为0.562英寸，预测试从第31秒开始，第39秒关闭。抽取到的是泥浆滤液，电阻率为0.027m，地层温度为76（170 ），NaCl的当量浓度为120000ppm，稳定状态的流动压力为900psi，压力恢复至3930 psi。计算地层粘度，压降渗透率，球形压力恢复渗透率，柱形压力恢复渗透率。 预测试压力记录预测试压力记

24、录1.1.实例实例1 1解：由矿化度（120000ppm）与地层温度（170）求得流体的粘度为0.5cp， cm3/s，(1) 计算压降渗透率：(2) 计算球形压力恢复渗透率：(3) 计算有效厚度：(4) 计算柱形压力压力恢复渗透率：25. 1810qmdPdqCKd51. 0)(1842mdKs19. 0)10316. 0()93025. 1(5 . 0185631532mdhmqKcc18.059.11985.025.14.884.881psiPPPwfi3030cmcmh57.4810316. 0)39385 .3940(14. 341102 . 13153球形压力恢复曲线实例球形压力恢

25、复曲线实例 圆柱形压力恢复曲线实例圆柱形压力恢复曲线实例 1.1.实例实例1 1 用斯伦贝谢的RFT进行测试，已知预测试室关闭后的压力为5895psi，第一次预测试流动导致的压降为 =5895-5761=134psi，第二预测试室流动导致的压降为 =5895-5544=351 psi。第一预测试室的流动时间 s，第二预测试室的流动时间 s。求压降渗透率。（见书中P367图5-45）解：流入第一预测试室的流量为：流入第二预测试室的流量为泥浆滤液的粘度为0.5cp。所以得到：5 .41011ttT2P16122ttTscmq/24. 05 .411031scmq/62. 0161032mdKKKd

26、dd05. 520 . 51 . 52211P2.2.实例实例2 2mdKs61. 3)000015. 021. 0()76. 124. 0(18563132 以左图的RFT测试结果为例，利用球形压力恢复公式计算地层渗透率 。 由预测室关闭后的恢复时间及读出的（恢复压力数据见课本表5-2）可以算得：RFTRFT测试压力记录测试压力记录 3.3.实例实例3 3 图a是一口井的测试实例，用柱形压力恢复模型求渗透率。已知，层厚40 cm，压力记录显示 =15.4秒， =5.6秒， =10/15.4=0.65cm3/s， =1.8cm3/s =40cm=1.31ft。 作出Horner图得到如图b所示

27、的曲线。1T2T1q2qhmdKc06. 031. 12203 . 065. 04 .88b.b.预测试室压力记录预测试室压力记录 a.a.圆柱形流动情圆柱形流动情况下的压力曲线况下的压力曲线 4.4.实例实例4 4表表 5 5- -3 3 某某油油田田 D DS ST T 与与 R RF FT T 测测试试结结果果对对比比 DST RFT 射孔井段 (m) 平均有效渗透率 )(2mK 油气日产量 测试号 深度 (m) sK )(2m 55 1909 0.004 73 1919 0.047 1921 0.08 1908-1910 1919-1920 1921-1923 0.107 气 29.7

28、105m3 凝析油 36.6 m3 1922 0.08 表表 5 5- -4 4 渤渤海海某某油油田田 DST 与与 RFT 测测试试结结果果对对比比 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.压降渗透率与岩心分析渗透率的关系压降渗透率与岩心分析渗透率的关系2.2.球形压力恢复渗透率与球形压力恢复渗透率与DSTDST测试结果的比较测试结果的比较 右图以深度为纵坐标，以泥浆压力为横坐标作图。该图反映了对应于泥

29、浆密度的压力梯度变化。 注意：注意：计算压力梯度时，应使用垂直深度，不使用测井深度 422. 1)/()/(3mpsicmgm压力梯度静液柱压力和油藏压力剖面静液柱压力和油藏压力剖面 1.1.静液柱压力分析（泥浆柱压力）静液柱压力分析（泥浆柱压力） 渗透率较高时，压力恢复很快，最后的恢复压力与地层压力相同。 对于低渗透层，压力恢复较慢，需要用恢复曲线外推求地层静压力。把所有测点处的地层压力沿深度连线，即可确定地层的流体性质及界面位置。 流体密度与地层压力梯度的关系为： cos)()(2121ddPPC2.2.确定油气水界面及地层连通性确定油气水界面及地层连通性递减对油藏压力剖面的影响递减对油藏

30、压力剖面的影响 一口油井内产层的压力分布一口油井内产层的压力分布 3.3.分析油藏生产动态分析油藏生产动态自然裂缝性储层的饱和度和压力自然裂缝性储层的饱和度和压力典型分布典型分布 4.4.裂缝性储层的生产特征裂缝性储层的生产特征(1)确定气油比GOR： (2)确定气水比GWR： 地层测试器回收的水一般是钻井液滤液和地层水的混合物。若回收的数量很小，则几乎是钻井泥浆滤液；若回收水的数量较大，则需要准确确定其中地层水的体积 ，假定混合水的电阻由地层水和泥浆滤液两部分电阻并联构成，则：式中， 地层水占混合水的相对体积。 注意：注意： 、 、 应换算到同一温度下。应换算到同一温度下。ogVVGORwg

31、VVGWR mfwzRWRWR11wwfVWVwwfVWW wfVwRzRmfR1.1.确定地层液体性质参数确定地层液体性质参数 判断方法分以下几种情况：（1）回收到的只有油和气（2）回收的是油和水 若有地层水，且其含量超过回收流体体积的15时，则地层产油和水，可按下式估算产水率：（3）回收到的是气和水 （4）回收到的既有油，又有水和气 owfwfwVVVF估计产液性质的经验图版估计产液性质的经验图版 2.2.判断地层流体性质判断地层流体性质套管井电缆地层测试器套管井电缆地层测试器 套管电缆地层测试器的探头部分套管电缆地层测试器的探头部分 1.CWFT仪器概况仪器概况2.CWFT下井仪器下井仪

32、器 组件式地层动态测试器MDT是斯伦贝谢公司1990年推出的一种新型地层测试器，是MAXIS-500车上的一支重要的下井仪器 ，MAXIS全称为“多功能数据采集和成像系统多功能数据采集和成像系统”，MDT（Modular Formation Dynamics Tester）全称为组件式动态测试器。MDTMDT测试记录的一个例子测试记录的一个例子 MDTMDT仪器组件仪器组件 1992年，PAGoode和BKMichael提出了计算垂直和水平渗透率的模型： 点源的位置为( ,0,0)，流量为q，在垂直、水平探头( , , )处的压力变化为 wrZdqGKKrZrKKqPzrwwzr)(),()(

33、4(exp805 . 1225 . 10222)()()cos(8),(2dyJenGnnn2wtrrCtK式中： 及及 =0=0、 = = 的关系曲线的关系曲线 ),(G1.1.计算模型计算模型wr对于水平方向上的探头对于垂直探测器 ，则有：垂直、水平探头的压力差为： )121(4)()(rzVPwzrHPVPKKZrKKqtPtP)(),(8)(05.15.1qGdrKKqtPwzrHPdGKKrZrKKqtPzrwVPwzrVP), 0()(4(exp8)(05 . 1225 . 1)0 ,(wr), 0 ,(rpwZr水平探测器的压力响应水平探测器的压力响应 见下面垂直探测器的压力响应见下面垂直探测器的压力响应图两个探头的压力相关关系图。图两个探头的压力相关关系图。 2.2.水平和垂直探头的压力响应水平和垂直探头的压力响应压力响应图压力响应图垂直探测器的压力响应图垂直探测器的压力响应图 时的时的 、 与与 的对比图的对比图10zrkkVPPHPPt1