石油工程概论

前 言

石油是一种重要的战略资源，对国民经济的发展具有特殊的意义。石油工程是知识密 集、技术密集、资金密集的工业，是综合应用多种学科的巨大工程。它主要涉及地质、物 探、钻井、采油、油藏、储运等部门。

本教材应西南石油大学教学改革的需要，根据部分非石油专业人才培养方案和教学计划 的要求而编写。它是石油院校相关专业学生学习石油工程专业知识的教材，同时也可作为石 油工程专业学生学习主干专业课程之前学习石油工程导论选修课程的教材。

本教材共分八章，内容包括绪论、石油地质、石油勘探、石油开发、石油钻井、采油方 法、油井增产原理、油品储存和运输等。教学中，可根据各专业课程教学大纲的具体要求而 有所取舍。本教材适用于32～64学时的石油工程概论课。

本教材第一章、第六章、第七章、第八章由孙艾茵副教授编写，第二章、第三章、第四 章由刘蜀知教授编写，第五章由刘绘新教授编写。全书由孙艾茵修改和统稿。

在本教材编写和出版过程中，得到了西南石油大学石油工程学院和教务处的大力支持， 在此表示感谢!

由于本教材内容涉及领域广，加之编者水平有限、经验不足，错误和不妥之处在所难 免，热忱希望广大师生提出宝贵意见。 编者 2007年11月

第四节 试井分析

所谓“试井”，顾名思义，就是对油井、气井或水井进行测试。测试的内容包括产量、 压力、温度和取样等等。试井以渗流力学理论为基础，以各种测试仪表为工具，对油井、气 井或水井的生产动态进行测试，从而获得测试井的各种物理参数、生产能力以及油层、气 层、水层之间的连通关系，研究油层、气层、水层的动态特征。 一、试井的作用

在勘探开发的不同阶段，结合勘探开发部署和油田调整挖潜等工作中注采井要解决的问 题，试井的目的不同，如探井地层评价、油气藏开发动态评价、增产措施效果评价、边界特 征评价及井间连通评价等。结合其他资料，应用试井资料可以解决的问题有： (1)确定原始地层压力和平均地层压力；

(2)确定流体在地层内的流动能力，即流动系数(K)等；

(3)判断完井效率、油井实施增产措施的效果，如酸化和压裂的效果； (4)探边测试，了解油藏边界的性质，如断层、尖灭和油水边界等；

(5)探测井与井之间的地层连通情况； (6)估算油井的单井控制储量。

因此，试井是油气田勘探开发过程中认识地层和油气井特性，确定油气层参数不可缺少 的重要手段。试井资料对于制定油气田开发方案，进行油气藏动态预测和监测等具有非常重 要的作用。在我们所能取得的岩心分析、电测解释、试井等各种资料中，只有试井资料是在 动态条件下测得的，所以求得的参数能较好地表征油气藏动态条件下的特征。因此，试井资 料的解释和应用是每个油藏工程师和相关科技人员必备的基本知识和技能。 二、试井的分类

目前，试井主要按以下五种方法进行分类。 按测试目的可将试井分为产能试井和不稳定试井。

(1)产能试井：改变油井、气井或水井的工作制度若干次，在各个不同的工作制度下测 量稳定产量及相应的井底压力，从而确定测试井和测 试层的产能方程或无阻流量。产能试井包括稳定试井 (常规产能试井)、等时试井和修正等时试井。 (2)不稳定试井：改变测试井的产量，测量由此 而引起的井底压力随时间的变化，从而确定测试井和 测试层的特性参数。不稳定试井又可分为压降试井、 压力恢复试井、变产量试井、干扰试井、脉冲试井及 DST试井等。

按流体性质可将试井分为油井试井、气井试井和 注水井试井等。

按地层类型可将试井分为均质油藏试井、双孔介质油藏试井、双渗介质油藏试井、复合 油藏试井等。

按井的类型可将试井分为垂直井试井、水平井试井以及压裂井试井等。 按试井资料的处理方式可将试井分为常规试井分析方法和现代试井分析方法。 我们通常所说的某种试井分析方法是其中几种方法的组合。一般“垂直井”、“油 井”几个字可省略。例如：均质油藏的现代试井分析方法；双孔介质油藏的常规试 井分析方法。

三、不稳定试井的发展概况

不稳定试井分析方法开始于20世纪20年代，主要是研究晚期资料以推算油藏平均压 力。50年代，以分析中期资料为主的不稳定试井分析方法得到了发展。这就是以Horner为 主创立的常规试井分析方法。我国油田从60年代初期开始大量使用常规试井分析方法，用

以确定油层压力和地层参数，判断油藏边界状况，估算酸化、压裂效果等。

常规试井方法是将实测井底压力和对应时间数据绘制在半对数坐标系中(图4—10)， 找出直线段进行分析。可按测压时间将压力资料分为早期、中期和晚期三个阶段。早期 资料主要反映井筒附近的污染、增产措施等动态状况；中期资料反映总的油藏状况，分 析这段数据可求得地层参数；晚期资料受边界影响，可判断油藏边界形状与性质，求得 油藏平均压力。

常规试井分析方法起步早，发展比较完善，原理简单又易于使用，但也存在不足之处： (1)以分析中、晚期资料为主，要求的测压时间较长。对低渗油气藏来说要取得中、晚 期资料尤其困难。

(2)半对数坐标图上直线段的起始点难以准确确定，判断错误必将严重影响分析结果。 (3)难以分析早期资料，不能取得井筒附近的详细信息。 (4)当续流影响大、井筒附近污染严重时使用困难。

20世纪70年代以来，随着科学技术的飞速发展，特别是计算机和高精度测试仪表的发 展，在原来常规方法的基础上，试井解释方法取得了长足的进步。各国试井专家研制成功了许 多试井解释图版。图版拟合分析方法引起了广泛的关注和高度的重视。特别是压力导数解释图 版及其拟合分析方法的创立，使试井解释获得了突破性的发展。一套比较完整的现代试井解释 分析方法已经建立起来，并日臻完善。概括起来，现代试井解释分析方法具有以下几个特点： (1)系统考虑了早、中、晚期的资料，建立了更完善的数学物理模型。

(2)建立了双对数分析方法，确立了早期资料的解释，从过去认为无法应用的数据中得 到了许多有用的信息。

(3)包含并进一步完善了常规试井分析方法，给出了半对数直线段开始出现的大致时 间，提高了半对数分析的可靠性。

(4)采用实测曲线与理论图版互相拟合的方法。

(5)整个过程是一个边解释边检验的过程，几乎每个流动阶段的识别及每个参数的计算 都要借助于两种不同的方法获取，然后进行分析比较，保证了解释的可靠性。 (6)能对解释结果进行模拟检验，提高了解释结果的可靠性。 第五节 开发层系的划分

世界上所发现的绝大多数油田是属于多油层或多油藏的。合理地划分和组合开发层系可 以减少层间干扰，提高注水的纵向波及系数。因此，开发层系的划分是开发多油层油田的一 项根本性措施。

一个开发层系是由一些独立的、上下有良好隔层、油层性质相近、驱动方式相近， 具备一定储量和生产能力的油层组合而成。它用一套独立的井网开发，是最基本的开

发单元。

一、划分开发层系的目的

一个油田地下的油层通常不仅只有一个，而是有许多个油层，甚至十几层、几十层。每 个油层的性质也并不相同，有的油层渗透性好、油层压力高、含油饱和度高；有的油层渗透 性差、压力低、含油饱和度也低。如果不区别好与差，把这许多油层放在一起进行开采，就 会造成有些层出油多，有些层出油少甚至不出油。如果需要对油田实施注水，将一口井所有 的层放在一起不加区别地进行笼统注水，则在同一注水压力下，高渗透油层注进去的水量 多、水沿着油层推进速度快、油层压力明显上升，形成高压油层。在采油井中，这种高渗透 层的产量高、压力高、见水早。而低渗透油层注进去的水量少、推进速度慢，形成低压油 层。反映在采油井中，低渗透层的产量低、压力低、见水晚。在同一口油井中，由于高渗透 油层出油压力高，会使低渗透层的生产压差降低，使产油能力本来就差的低渗透油层的出油 受到严重影响。若造成井底压力高于低渗透油层的压力，就根本产不出油来。因此，多层合 采不能充分发挥每一个油层的作用，致使油井产量递减快、含水上升快，会影响油田的开发 效果。

为了调动每一个油层出油的积极性，把渗透率等性质相似、延伸分布情况差别不大、油 层压力相近的油层组合在一起，用同一套井网进行开发。在开发地质储量极为丰富的多油层 油田时，可以根据油层的性质划分为几个层系。对每一个层系都使用单独井网分别进行开 发。这种方式叫做划分开发层系。对每一套开发层系要采用适当的开发方式和井网部署，以 利于减少好油层与差油层之间的相互干扰，提高采油速度和采收率。 二、划分开发层系的原则

划分开发层系就是要把特征相近的油层组合在一起，用一套井网单独开采。那么具备什 么特点的油层可组合在同一个开发层系内呢?根据大庆油田在层系划分方面的试验研究，并 总结国内外的经验教训，得出合理地组合与划分开发层系应考虑的主要原则是： (1)同一层系内各油层的性质应相近，以保证各油层对注水方式和井网具有共同的适应 性，减少开采过程中的层间矛盾。

(2)一个独立的开发层系应具有一定的储量，以确保达到较高的经济指标。 (3)各开发层系间必须具有良好的隔层，以便在注水开发条件下，层系间能严格地分 开，确保层系间不发生窜通和干扰。