稳定试井异常数据的校正

王晋瑶(中国石油西南油气田公司工程项目造价中心，四川 成都 610000)

0 引言

常规的系统在试井过程中对于测井资料来说是至关重要的，它对油田天然气贮层特性做出了非常全面的说明，但同时也与试井研究工作有密不可分的联系。在试井过程中，往往需要依靠测井数据来确定试验的目的层位，而没有测井数据也就不能对贮气层数据、油藏开采数据、流体运动资料等做出全面阐述，也就谈不上对试井说明的科学化、合理化。同时，根据地球物理测量数据的异常现象，建议利用裂隙、溶洞和介质油藏的试井解析模式，根据不同试井分析数据对其加以研究、总结，代替这些可能再发生的错误和偏差[1]。

1 试井现状及其常见的问题分析

1.1 气井修正等时试井测试现状

在做试井分析时，经常发现一些井的测试数据异常，需要分析数据异常的原因，并对异常数据进行合理的校正。

根据渗流力学原理，可以得到二项式产能方程：

对方程(1)两边同除qg可得：

以qg为横坐标为纵坐标做图，可以得到一条直线。

然而，在实际试井过程中，经常会出现试井数据异常，指示曲线也跟着变得异常。用常规的试井分析方法无法进行处理。在本文中，将对数据异常的原因进行分析，并对数据进行校正。

当井筒积液时，因为井底有液柱段存在，由井口计算的井底压力低于实际地层压力，采用此压力计算产能，会造成曲线异常。

在试井测试过程中，井底有液柱，会造成井底流压计算值不准，它同样也和试井的作用有着不可分割的关系。因此，在测试时应直接下压力计，从而进入到油井的底部进行试压工作，但是由于客观条件出现各种各样的因素，因此只能够在井口进行测压工作。当井筒液柱不高时，关井进行压力恢复，液柱在重力作用下又流回地层，此时根据最大关井压力计算的地层压力Pr是准确的。然而，在测试中，由于有井底积液，由井口压力计算得到的井底流压值P′wf比实际的井底流压值Pwf偏小，其误差为Pwf-P′wf。

由于进行常规回压试井时，各个工作制度下的产量是从小到大的，在刚开始测试时，用的是小油嘴。当井底有积液时，小油嘴下的产量较小，井底积液带不出去，随着油嘴的变大，产气量也变大，这样带出的积液也变大，当生产到一定时候最终可将井底的积液全部都带出。当井底没有积液时，按井口计算的井底压力才是准确的。

因此，在求产能方程时，需要对测试数据进行校正。令C=Pwf-P′wf，则

此时二项式产能方程为：

然而，因为并不知道井筒内的液面到底多高，所以很难知道误差C的真实值。此时，可以采取估计的方法将估计值C代入二项式产能特征方程(5)，然后在坐标图上绘图，利用最小二乘法进行线性回归，当线性表达式相关系数最高时，此时代入的C值认为较为准确。

TD26井2004年6月进行了第二次稳定试井，此时的地层压力为44.51 MPa，其测试数据如表1所示。

根据表1的数据和此气井的其他相关资料，可以求出其井底流压及其拟压力，结果如表2所示。

表2 TD26井稳定试井数据

根据TD26井井深结构资料知道，此气井油套环空没有下封隔器，油管和油套环空是连通的，因此当用油管生产时，理论上井口套压要比井口油压高。然而从表1可以看出，在前三个工作制度下井口套压比井口油压低。分析其原因，应该是测试时井底存在积液，并且油套环空里的液面比油管的液面高，随着工作制度的改变，产气量增大，可以带出的液体量也增大。当在第四个工作制度时，井底液体基本已经排完，此时井口压力恢复正常，井口套压比油压高。因此，前三个工作制度下的压力需要进行校正。

表1 TD26井稳定试井原始数据

当井筒有积液时，由井口压力计算得到的井底压力低于实际压力，直接采用测试数据计算，会造成结果偏离真实值或者无法进行试井解释。对异常数据进行合理的校正，方可进行试井解释。

1.2 试井常见问题分析

首先，试井往往会将有界和无界的土壤岩层进行混淆。由于在油气藏中保存的地质较为复杂性，包含了断裂、溶洞、裂隙、高渗透性的地层条件等。其中断裂现象特别突出，在试井曲线上也表现得突出，而实际上，在地质范围中即使根本未有断层发生过，在试井曲线上却依然能够见到界线的出现情况，主要是由于岩层中相对较外地区的物性特征在发生变化。在以往的试井认识上，人们通常以为是由于断层数量太多、相距过近而引起的，而且也因为在一些地区的断层在构造曲线上的宽度比较小(误差接受条件)。在当前分析中，会逐渐产生颠覆这一概念的新情况，这也会引发矫枉过正的提问。在使用均质无限大模式时，必须规避另外的解析模式，这才有利于尽可能地减小偏差。

第二，对导数曲线变化规律具有一定的主观性认识。由于试井的时间比较短、不安定原因较多，而导致测量资料困难剧烈变化也是很正常的，这样由于在工作过程当中无法看到边缘反射的岩层。但是通过通常的设计方式来进行分析，可以发现边缘反射段也不会很长，并且边缘反射段属于一种低倾角岩层，二者能够在河道形岩层电压指数曲线方面保持高度的一致性。换言之，在测井数据的某一层的信息，这种情况也可以通过建立河道形土壤地层模型，并且对比多角土壤地层模型来进行深入分析以及现象解释，与此同时也可以运用双曲线拟合的测试方法，避免由于工作人员主观臆断而造成的错误分析[2]。

第三，试井时易忽略其建模分析。由于日益多新型技术在油田气体钻探研究中使用，试井能力已获得了较大提高，实质上这一些专门进行的测试项目可以运用多种建模方法进行分析，而并不只是用一个方法这种分析。通常，采用裂隙模拟技术更为可行。

2 试井解释中对测井资料的应用

修正等时试井是气井中重要的产能试井手段之一。不过在等时工作的进行中，经常会发生因为作业错误、仪器失效或冰堵等问题而不得不关井的情况，导致某一或二个等时作业中的压力、生产信息不足或不能完成的时隔取点，对生产研究成果冲击很大，或者造成整个生产试井中资料不能分析。根据这些情况，可以采用对延续期流动初期的水压和生产资料作为生产试井资料，以提高修正等期试井中异常数据的可分析性和分析结论的精度。实例结果表明，经过对延续期流动初期的水压和生产资料的分析，生产产能计算已经可以适应实际工作要求[3]。

也因此，“系统试井”这一种工作方式也可以被称之“常规回压试井”，用这种方式的主要目的就是能够测量油气井。需要经过分析和思考在不同产量的情况下以及平衡的状态下，究竟有何种表现。利用已收集的数据资料，油田天然气公司就能够掌握油井井底压力状态，并对产能进行合理评价，也因此就可以测算油气井单井生产能力、毫无阻碍流量等。而在进行全系统试井研究的过程中，试井研究工作者可以根据试井材料中的孔隙量、渗透率、水饱和度、厚度等信息，甚至反过来说，根据决定与试井研究目的相关的天然物性信息，对整个试井分析过程做出了完整的总结。

首先，根据从目标层位获得的基本物性参数进行试井工程测量。如本文所述，探井数据广泛包括试井工程的一般技术参数和解释数据，包括一般压力、渗透率、孔隙度、厚度等，探井资料提供的数据是否真实，也直接关系到试井研究解释结果是否真实。在更具体的实践中，也可以根据测量曲线中生成的测量层位和结果进行测试。

其次，预测油气井数据。试井结果直接决定油田天然气的经济价格和它是否具备被投资的资格，所以对于预测油气井现状来说非常关键，包括研究难度、储量、地质条件等。通过利用勘探井数据进行试井分析，可以大大减轻试井模型拟合值过程的压力，同时在分析结论的可靠性方面也有了较好提高。

再次，也可推测出石油气藏贮层的动态渗透率。虽然动态渗透性值也是反应石油气井产能情况的主要指标，但由于目前最主要的计算方法，通常是应用在实验室岩芯中的相应渗透率测量法和试井法，因此统计困难度也相当大。

针对此，在许多情形下人们采用了经验估算的方法测算地贮层的相应渗透性，很显然具有很大错误的风险。但问题是，在地质取芯的生产流程中，由于操作难度是一个很大的因素(生产成本因素就是某个技术方面)，因此人们往往偏重油田中重点钻井的部位和关键层的取芯，在其他方面则少有考虑。这样所形成的数据模型也具有很多问题，无法体现“渗透率”的广泛联系，而实际使用中的函数关系式也具有很多局限性。相对的，岩心水相渗透率测试方法包括非饱和水条件下水、油、气渗透率的对比。通过对产水率的实际经验估计，可以建立相对稳定的含水饱和度“经验关系”。从精确度与合理性两个层面的考量，应该选择多级试井、多点勘探钻井的方法，这能够避免了技术的不确定性，但花费的技术成本十分昂贵。一般来说，油气藏的动态渗透率计算需要根据情况并考虑各种因素[4]。

3 试井对异常资料的应对措施

修正等时步骤试井由于测量周期较短、对天然气资源耗费较低，因此在低渗特低渗气藏一直成为高生产能力试井的首选之一。可以通过修正等时试井在等时步骤得到的产量数据，以及与此相应的油井井底流压力数值，进而得出气井产能方程、毫无阻碍流速以及油井井底水流向动态曲线等，以判断气井的开发方法与范围。不过在等时步骤测量过程中，常常会发生因为现场操作条件不良、管道刺漏或冰堵等原因而被迫闭井的现象，致使某一项管理制度甚至是前二套体系的压力、质量信息不足。并且，由于在气井的流动过程中广泛产水，因此往往会发生由于井筒内积液因素而引起的生产与水压数值波动很大，甚至不能通过等时隔取点，从而使得所有等时试井状态的数值都无从解析。

根据上述开井期内等时机制反常的情况，把延续期开井初期以及测试期在同一等时机制内的产出信息和水压都视为一种不稳定机制，来替换由于某些机制出现异常引起的生产信息无从解决的等时状态，以便使无法解释的试井资料有所解。

勘探井中获得的数据出现异常也属于常规问题，但根据系统的试井作业研究，基本上每一个作业制度变更，系统都会提出关井后对油嘴的更换要求。同时，基于对产品安全性的需要考虑，公司一般都在油气井上安装二套闸门，并采取备用措施加以管理。由于在使用环境中，阀门的运行通常要求防爆机构的介入，而一些装置的工作也会改变开井的时间，这一流程中的压力计算也可能出现异常。另外，由于油气井在实际投产的流程中，可能带有在大部分液态或油气藏地层产状中普遍地出现的油水混合物，因此一旦混合液随空气流入分离设备，就会导致高温锅炉熄灭以及气体运输不顺利的问题。以高压锅炉为例，当其刚刚结束工作熄灭时，油井底部的废气在停止工作后会吸收热量并膨胀，从而导致输送管道堵塞和结冰。因此，在系统试井中进一步提高数据的准确性是非常必要的。特别是在油气井开发的中后期，由于压力变化更频繁，液体排放的监测更为重要，这将影响天然气的供应质量。根据此，人们可把试井对特殊资源产生的现状分成了人力可控与人力不可控二个类别，而具体情况采取的解决方法则有以下四个方面。

首先，在气井试井过程中，由于排水口的存在，导致数据异常，往往会形成排水面体积和油水比的计算误差。因此，可以通过安装在北京航空航天大学新媒体艺术与产品设计研究院的相应方法，在对排液口实施测量，并提供一个稳定的、可以统计实际排液量和统计气体当量，这样就可以很好防止信息不准确的现象。

第二，在改进工作制度流程中，由于主要涉及到控制系统中的油嘴滑舌切换、闸门切换等工作流程繁琐所带来的不确定性，因此对在这些情形下产生的非正常数据情况，可采用完全替代部分技术的方法，如将闸门切换至高角阀。

其三，在开展排液实践的进程中，应该使用分离器的放空闸开关完成排液，这样一来便不会对水压产生过大干扰，而无须采用闭井作业。首先观察排污口里有没有空气，如果在通气情况下说明电话或电脑分离器液已排除，接着就可以通过放空闸进行循环操作。

其四，在对流体参数压力的测试控制过程中，还需要通过压力测试数据来研究油气藏中流体参数压力混合物的活跃度，从而提出适当的解决方法[5]。

4 结语

综上所述，在整个勘探井的工作过程中，数据资源的分析起着十分关键的作用。因此如何充分发掘相关数据资源的价值，充分利用这些数据就能够很大程度上节约劳动力，并且能够大幅度地提高分析结果的准确性。与此同时，勘探油井常常受到各种因素的影响，比如：油气层界面、行洪情况、水分饱和度等，这些因素在一种贮层垂直和非稳定形态下作为分析的重要基础。在进行事情分析的工作过程中，还能够通过相关勘探井获取信息和资源的分析，最终来确定测试目标层位的相关情况。但是由于在中国油田天然气勘探和发展过程中存在的土壤地层条件比较复杂多变，再加上在试井时本身所具有的局限性和限制性，使得非例行资源存在处于合理的科学范围内，这也就造成了试井分析过程中出现多方向、多解性。所以，笔者认为问题最重的还是选择一个相对合理的分析模型，才可以得出较为科学合理的结论，实战中要强调针对性，避免试井数据解析的经验主义和主观臆断。