温度对气井试井解释参数的影响探讨

张凤歧，周淑华，何　芳

(大庆油田有限责任公司测试分公司　黑龙江　大庆　163453)



·经验交流·

温度对气井试井解释参数的影响探讨

张凤歧，周淑华，何芳

(大庆油田有限责任公司测试分公司黑龙江大庆163453)

针对气井压力测试对温度的敏感性，根据气体压力与温度的关系，建立了考虑温度影响的井底压力资料校正方法。分析了两种不同温度变化范围对气井试井解释参数及结果影响的变化规律。对比分析表明，当测试井温变化大于10℃时，温度差异对压力的影响校正不可忽略。该研究为现场试井压力资料解释提供了技术支持。

气井试井；温度；校正方法

0　引　言

Ramey等在1962年提出了符合实际情况的简化井筒传热模型,建立了井内温度与井深和生产试井的函数关系式。近年来，许多学者对温度在气井试井测试分析的影响开展了大量的研究工作。郭春秋等基于质量、动量、能量守恒原理,导出了描述气井流动气柱的压力、温度、流速及密度分布的常微分方程组,建立了符合气井的实际情况的压力温度预测模型，直观地反映了气井的流动规律和地层的传热特征，为高温高压气井试井工艺设计和生产动态分析提供技术依据[1]。卢德唐等将井筒热效应考虑成一维热对流,将地层简化成热传导,使用Ramey定义的综合换热系数将井筒温度与地层温度联系起来,从而建立温度方程,通过解析求解得到温度变化函数[2-4]。蒋凯军等通过对实测深层气井井筒温度资料分析,揭示了气井不同生产状态下井筒内温度变化情况[5],并结合气藏渗流力学和热力学相关理论,建立考虑井筒热效应影响的气井试井渗流模型[6],通过数值求解得到新型气井试井理论图版。

大庆深层火山岩气藏具有埋藏深、温度高、储层致密的特点,在气井生产和压力恢复过程中,井筒温度会发生较大变化,从而造成压力恢复曲线异常。尤其是在对深层气井进行试井测试过程中，当压力计远离设计深度或目标层段时，由于井筒中温度分布得不均匀，而气体的压力与渗流规律对温度非常敏感，因此，在建立渗流模型时必须考虑温度的因素，分析温度对气井试井解释参数的影响变化规律，在试井分析时对资料进行校正，以便选取正确的模型与参数，对气井试井资料在实际中的应用具有重大的指导意义。

1　考虑温度变化的井底压力曲线校正方法

1.1气体压力与温度关系

根据克拉柏龙方程，得到如下压力与温度的关系

pV=nRT

(1)

式中，p为压强，Pa；V为气体体积，m3；n为物质的量，mol；T为热力学温度，K；R为气体常数， J/(mol·K)。

因为n=m/M、ρ=m/v，所以克拉伯龙方程式也可以转化为p=ρZRT/M

式中，n为物质的量；m为物质的质量；M为物质的摩尔质量，数值上等于物质的分子量；ρ为气态物质的密度；Z为偏差因子。

1.2温度影响的压力资料校正方法

在开展渗流力学方程求解及气体PVT式(1)计算研究的基础上，研究考虑井温的试井分析方法并开发了评价软件。为解决温度对压力的影响，软件中特定义了两个系数：

换热系数Ta：井筒温度偏离地层原始温度的程度；

温度系数Tb ：达到稳定温度的时间。

换热系数(Ta)、温度系数(Tb)作用下的相关图版如图1、图2所示。

图1　未考虑温度变化的井底压力典型曲线

图2　考虑温度变化后的井底压力典型曲线

2　资料的解释与分析

2.1气井试井测试温度变化不大时(5℃左右时)

以升深2-21井为例，对该井进行了偏心静压测试，用压力计实测的方式下放到目的层，根据井底压力双对数拟合曲线图，利用开发的试井评价软件得到该井的解释成果对比表，见表1。

表1　压力恢复双对数拟合解释成果对比表

从表1对比结果可以看出，在考虑与不考虑井温情况下，渗透率、流动系数、地层系数变化并不明显，压力没有变化,说明该井处于岩性较为封闭状态的区域。结合火山岩沉积相平面图及地质静态资料分析，说明该区块地层能量没有变化，可继续进行弹性能量开采。因而在气井试井测试期间井温变化不大时(5℃左右)，考虑与不考虑井温，解释参数大小虽略有变化，但并不影响解释成果，可忽略。

2.2气井试井测试温度变化较大时(10℃左右时)

以升深2-5井为例，对该井进行了偏心静压测试，用压力计实测的方式下放到目的层中部，录取了相应压力测试曲线，并作出了无量纲化压力和温度的双对数拟合曲线(无量纲化是利用相对的概念代替物理量的绝对值)，如图3、图4所示。没考虑温度变化对压力的影响时，可以看出，双对数曲线后期呈现下掉趋势，呈现水驱特征。

图3　没考虑温度变化的井底压力双对数拟合曲线图

图4　考虑温度变化后的井底压力双对数拟合曲线图

利用开发的试井评价软件得到该井的解释成果对比表，见表2。

表2　升深2-5井解释成果对比表

图3、图4所示双对数拟合压力曲线在后期出现下降后上翘，反应了边界类型发生了变化，可能由于长期弹性能量开采，使压力持续降低，致使其地层能量出现严重损耗，该区块需要能量补充。故该井解释模型选取为变井储+表皮+均质介质+半无限大地层+定压边界。从表2升深2-5井解释成果对比表可见，该井目的层渗透率、流动系数等都出现明显减小，而本次测试不考虑温度解释结果边底水距离为53.66 m。查地质升深2-5综合评价图知，该井纵向上产层下部161Ⅱ、161Ⅳ号层为气、水同层和水层，隔层 160号层较薄，仅为12.8 m，且位于气藏边部，孔渗在平面发育较差，并且该井射孔最底部与油水界面之间的距离较小，预测边底水距离仅为28 m。

本次测试不考虑温度解释结果边底水距离为53.66 m与测井解释结果存在较大差别，而本次测试考虑温度解释结果边底水距离为22.50 m与测井解释结果基本一致。

3　结　论

通过对考虑井温与不考虑井温变化对气井资料的分析研究，可以得出：

1)在压力测试期间井温变化不大时(5℃左右)，考虑与不考虑井温，地层压力都没有变化，说明地层能量没有变化，而其他地层参数及解释参数略有变化，变化可忽略；解释成果基本一致。

2)在压力测试期间井温变化较大时(10℃以上)，要考虑井温对压力的影响，因为两种情况下的解释成果差别较大。温度的大幅变化，反应出地层压力的变化，渗透率、流体系数以及地层能量、解释参数都有较大变化，考虑井温的影响使解释结果更接近地层的实际情况。

3)两口井在压力测试期间，压力的持续降低，反应出该区块气体开采过程中地层能量的持续损耗，温度变化影响到解释成果，正确的解释成果可为地质部门采取更加适当的措施提供保障。

[1]郭春秋,李颖川.气井压力温度预测综合数值模拟[J].石油学报,2001,22(3):100-104.

[2]卢德唐,侯彬彬，王磊考.虑井筒热效应的气体井底压力计算[J].中国科学技术大学学报,2010,40(3):259-265.

[3]卢德唐,曾亿山，郭永存.多层地层中的井筒及地层温度解析解[J].水动力学研究与进展,2002,17(3):382-390.

[4]姜晓燕,卢德唐,王平.温度试井解释方法的研究与应用[J].油气井测试,2000,9(3):32-36.

[5]蒋凯军,马华丽，张雁.考虑热效应影响的深层气井试井评价方法[J].油气井测试,2011,20(4):18-21.

[6]汪泓.电加热井的井筒温度场数学模型[J].油气井测试,2003,12(3):1-4.

Discussion on the Influence of Formation Temperature on Interpretation Parameters in Gas Well Testing

ZHANG Fengqi, ZHOU Shuhua，HE Fang

(Logging&TestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163453,China)

Formation temperature is a sensitive factor in gas pressure testing. Correction method is established considering the influence of temperature on the pressure according to the relationship between pressure and temperature. Practical data interpretations show that two different kinds of temperature changing range have different effects on the interpretafion parameters.When the temperature variation is more than 10℃，temperature correction cannot be ignored. This study provides technical support for the gas well testing interpretation.

gas well testing；temperature；correction method

张凤歧 男，1973年生，高级工程师，工程硕士，1996年毕业于大庆石油学院矿场地球物理专业，目前在大庆测试技术服务分公司工作。E-mail：646479854@QQ.com

P631.8+4

A

2096-0077(2016)04-0085-03

2015-12-23编辑：姜婷)