穩定試井異常數據的校正

王晉瑤(中國石油西南油氣田公司工程項目造價中心，四川 成都 610000)

0 引言

常規的系統在試井過程中對于測井資料來說是至關重要的，它對油田天然氣貯層特性做出了非常全面的說明，但同時也與試井研究工作有密不可分的聯系。在試井過程中，往往需要依靠測井數據來確定試驗的目的層位，而沒有測井數據也就不能對貯氣層數據、油藏開采數據、流體運動資料等做出全面闡述，也就談不上對試井說明的科學化、合理化。同時，根據地球物理測量數據的異常現象，建議利用裂隙、溶洞和介質油藏的試井解析模式，根據不同試井分析數據對其加以研究、總結，代替這些可能再發生的錯誤和偏差[1]。

1 試井現狀及其常見的問題分析

1.1 氣井修正等時試井測試現狀

在做試井分析時，經常發現一些井的測試數據異常，需要分析數據異常的原因，并對異常數據進行合理的校正。

根據滲流力學原理，可以得到二項式產能方程：

對方程(1)兩邊同除qg可得：

以qg為橫坐標為縱坐標做圖，可以得到一條直線。

然而，在實際試井過程中，經常會出現試井數據異常，指示曲線也跟著變得異常。用常規的試井分析方法無法進行處理。在本文中，將對數據異常的原因進行分析，并對數據進行校正。

當井筒積液時，因為井底有液柱段存在，由井口計算的井底壓力低于實際地層壓力，采用此壓力計算產能，會造成曲線異常。

在試井測試過程中，井底有液柱，會造成井底流壓計算值不準，它同樣也和試井的作用有著不可分割的關系。因此，在測試時應直接下壓力計，從而進入到油井的底部進行試壓工作，但是由于客觀條件出現各種各樣的因素，因此只能夠在井口進行測壓工作。當井筒液柱不高時，關井進行壓力恢復，液柱在重力作用下又流回地層，此時根據最大關井壓力計算的地層壓力Pr是準確的。然而，在測試中，由于有井底積液，由井口壓力計算得到的井底流壓值P′wf比實際的井底流壓值Pwf偏小，其誤差為Pwf-P′wf。

由于進行常規回壓試井時，各個工作制度下的產量是從小到大的，在剛開始測試時，用的是小油嘴。當井底有積液時，小油嘴下的產量較小，井底積液帶不出去，隨著油嘴的變大，產氣量也變大，這樣帶出的積液也變大，當生產到一定時候最終可將井底的積液全部都帶出。當井底沒有積液時，按井口計算的井底壓力才是準確的。

因此，在求產能方程時，需要對測試數據進行校正。令C=Pwf-P′wf，則

此時二項式產能方程為：

然而，因為并不知道井筒內的液面到底多高，所以很難知道誤差C的真實值。此時，可以采取估計的方法將估計值C代入二項式產能特征方程(5)，然后在坐標圖上繪圖，利用最小二乘法進行線性回歸，當線性表達式相關系數最高時，此時代入的C值認為較為準確。

TD26井2004年6月進行了第二次穩定試井，此時的地層壓力為44.51 MPa，其測試數據如表1所示。

根據表1的數據和此氣井的其他相關資料，可以求出其井底流壓及其擬壓力，結果如表2所示。

表2 TD26井穩定試井數據

根據TD26井井深結構資料知道，此氣井油套環空沒有下封隔器，油管和油套環空是連通的，因此當用油管生產時，理論上井口套壓要比井口油壓高。然而從表1可以看出，在前三個工作制度下井口套壓比井口油壓低。分析其原因，應該是測試時井底存在積液，并且油套環空里的液面比油管的液面高，隨著工作制度的改變，產氣量增大，可以帶出的液體量也增大。當在第四個工作制度時，井底液體基本已經排完，此時井口壓力恢復正常，井口套壓比油壓高。因此，前三個工作制度下的壓力需要進行校正。

表1 TD26井穩定試井原始數據

當井筒有積液時，由井口壓力計算得到的井底壓力低于實際壓力，直接采用測試數據計算，會造成結果偏離真實值或者無法進行試井解釋。對異常數據進行合理的校正，方可進行試井解釋。

1.2 試井常見問題分析

首先，試井往往會將有界和無界的土壤巖層進行混淆。由于在油氣藏中保存的地質較為復雜性，包含了斷裂、溶洞、裂隙、高滲透性的地層條件等。其中斷裂現象特別突出，在試井曲線上也表現得突出，而實際上，在地質范圍中即使根本未有斷層發生過，在試井曲線上卻依然能夠見到界線的出現情況，主要是由于巖層中相對較外地區的物性特征在發生變化。在以往的試井認識上，人們通常以為是由于斷層數量太多、相距過近而引起的，而且也因為在一些地區的斷層在構造曲線上的寬度比較小(誤差接受條件)。在當前分析中，會逐漸產生顛覆這一概念的新情況，這也會引發矯枉過正的提問。在使用均質無限大模式時，必須規避另外的解析模式，這才有利于盡可能地減小偏差。

第二，對導數曲線變化規律具有一定的主觀性認識。由于試井的時間比較短、不安定原因較多，而導致測量資料困難劇烈變化也是很正常的，這樣由于在工作過程當中無法看到邊緣反射的巖層。但是通過通常的設計方式來進行分析，可以發現邊緣反射段也不會很長，并且邊緣反射段屬于一種低傾角巖層，二者能夠在河道形巖層電壓指數曲線方面保持高度的一致性。換言之，在測井數據的某一層的信息，這種情況也可以通過建立河道形土壤地層模型，并且對比多角土壤地層模型來進行深入分析以及現象解釋，與此同時也可以運用雙曲線擬合的測試方法，避免由于工作人員主觀臆斷而造成的錯誤分析[2]。

第三，試井時易忽略其建模分析。由于日益多新型技術在油田氣體鉆探研究中使用，試井能力已獲得了較大提高，實質上這一些專門進行的測試項目可以運用多種建模方法進行分析，而并不只是用一個方法這種分析。通常，采用裂隙模擬技術更為可行。

2 試井解釋中對測井資料的應用

修正等時試井是氣井中重要的產能試井手段之一。不過在等時工作的進行中，經常會發生因為作業錯誤、儀器失效或冰堵等問題而不得不關井的情況，導致某一或二個等時作業中的壓力、生產信息不足或不能完成的時隔取點，對生產研究成果沖擊很大，或者造成整個生產試井中資料不能分析。根據這些情況，可以采用對延續期流動初期的水壓和生產資料作為生產試井資料，以提高修正等期試井中異常數據的可分析性和分析結論的精度。實例結果表明，經過對延續期流動初期的水壓和生產資料的分析，生產產能計算已經可以適應實際工作要求[3]。

也因此，“系統試井”這一種工作方式也可以被稱之“常規回壓試井”，用這種方式的主要目的就是能夠測量油氣井。需要經過分析和思考在不同產量的情況下以及平衡的狀態下，究竟有何種表現。利用已收集的數據資料，油田天然氣公司就能夠掌握油井井底壓力狀態，并對產能進行合理評價，也因此就可以測算油氣井單井生產能力、毫無阻礙流量等。而在進行全系統試井研究的過程中，試井研究工作者可以根據試井材料中的孔隙量、滲透率、水飽和度、厚度等信息，甚至反過來說，根據決定與試井研究目的相關的天然物性信息，對整個試井分析過程做出了完整的總結。

首先，根據從目標層位獲得的基本物性參數進行試井工程測量。如本文所述，探井數據廣泛包括試井工程的一般技術參數和解釋數據，包括一般壓力、滲透率、孔隙度、厚度等，探井資料提供的數據是否真實，也直接關系到試井研究解釋結果是否真實。在更具體的實踐中，也可以根據測量曲線中生成的測量層位和結果進行測試。

其次，預測油氣井數據。試井結果直接決定油田天然氣的經濟價格和它是否具備被投資的資格，所以對于預測油氣井現狀來說非常關鍵，包括研究難度、儲量、地質條件等。通過利用勘探井數據進行試井分析，可以大大減輕試井模型擬合值過程的壓力，同時在分析結論的可靠性方面也有了較好提高。

再次，也可推測出石油氣藏貯層的動態滲透率。雖然動態滲透性值也是反應石油氣井產能情況的主要指標，但由于目前最主要的計算方法，通常是應用在實驗室巖芯中的相應滲透率測量法和試井法，因此統計困難度也相當大。

針對此，在許多情形下人們采用了經驗估算的方法測算地貯層的相應滲透性，很顯然具有很大錯誤的風險。但問題是，在地質取芯的生產流程中，由于操作難度是一個很大的因素(生產成本因素就是某個技術方面)，因此人們往往偏重油田中重點鉆井的部位和關鍵層的取芯，在其他方面則少有考慮。這樣所形成的數據模型也具有很多問題，無法體現“滲透率”的廣泛聯系，而實際使用中的函數關系式也具有很多局限性。相對的，巖心水相滲透率測試方法包括非飽和水條件下水、油、氣滲透率的對比。通過對產水率的實際經驗估計，可以建立相對穩定的含水飽和度“經驗關系”。從精確度與合理性兩個層面的考量，應該選擇多級試井、多點勘探鉆井的方法，這能夠避免了技術的不確定性，但花費的技術成本十分昂貴。一般來說，油氣藏的動態滲透率計算需要根據情況并考慮各種因素[4]。

3 試井對異常資料的應對措施

修正等時步驟試井由于測量周期較短、對天然氣資源耗費較低，因此在低滲特低滲氣藏一直成為高生產能力試井的首選之一。可以通過修正等時試井在等時步驟得到的產量數據，以及與此相應的油井井底流壓力數值，進而得出氣井產能方程、毫無阻礙流速以及油井井底水流向動態曲線等，以判斷氣井的開發方法與范圍。不過在等時步驟測量過程中，常常會發生因為現場操作條件不良、管道刺漏或冰堵等原因而被迫閉井的現象，致使某一項管理制度甚至是前二套體系的壓力、質量信息不足。并且，由于在氣井的流動過程中廣泛產水，因此往往會發生由于井筒內積液因素而引起的生產與水壓數值波動很大，甚至不能通過等時隔取點，從而使得所有等時試井狀態的數值都無從解析。

根據上述開井期內等時機制反常的情況，把延續期開井初期以及測試期在同一等時機制內的產出信息和水壓都視為一種不穩定機制，來替換由于某些機制出現異常引起的生產信息無從解決的等時狀態，以便使無法解釋的試井資料有所解。

勘探井中獲得的數據出現異常也屬于常規問題，但根據系統的試井作業研究，基本上每一個作業制度變更，系統都會提出關井后對油嘴的更換要求。同時，基于對產品安全性的需要考慮，公司一般都在油氣井上安裝二套閘門，并采取備用措施加以管理。由于在使用環境中，閥門的運行通常要求防爆機構的介入，而一些裝置的工作也會改變開井的時間，這一流程中的壓力計算也可能出現異常。另外，由于油氣井在實際投產的流程中，可能帶有在大部分液態或油氣藏地層產狀中普遍地出現的油水混合物，因此一旦混合液隨空氣流入分離設備，就會導致高溫鍋爐熄滅以及氣體運輸不順利的問題。以高壓鍋爐為例，當其剛剛結束工作熄滅時，油井底部的廢氣在停止工作后會吸收熱量并膨脹，從而導致輸送管道堵塞和結冰。因此，在系統試井中進一步提高數據的準確性是非常必要的。特別是在油氣井開發的中后期，由于壓力變化更頻繁，液體排放的監測更為重要，這將影響天然氣的供應質量。根據此，人們可把試井對特殊資源產生的現狀分成了人力可控與人力不可控二個類別，而具體情況采取的解決方法則有以下四個方面。

首先，在氣井試井過程中，由于排水口的存在，導致數據異常，往往會形成排水面體積和油水比的計算誤差。因此，可以通過安裝在北京航空航天大學新媒體藝術與產品設計研究院的相應方法，在對排液口實施測量，并提供一個穩定的、可以統計實際排液量和統計氣體當量，這樣就可以很好防止信息不準確的現象。

第二，在改進工作制度流程中，由于主要涉及到控制系統中的油嘴滑舌切換、閘門切換等工作流程繁瑣所帶來的不確定性，因此對在這些情形下產生的非正常數據情況，可采用完全替代部分技術的方法，如將閘門切換至高角閥。

其三，在開展排液實踐的進程中，應該使用分離器的放空閘開關完成排液，這樣一來便不會對水壓產生過大干擾，而無須采用閉井作業。首先觀察排污口里有沒有空氣，如果在通氣情況下說明電話或電腦分離器液已排除，接著就可以通過放空閘進行循環操作。

其四，在對流體參數壓力的測試控制過程中，還需要通過壓力測試數據來研究油氣藏中流體參數壓力混合物的活躍度，從而提出適當的解決方法[5]。

4 結語

綜上所述，在整個勘探井的工作過程中，數據資源的分析起著十分關鍵的作用。因此如何充分發掘相關數據資源的價值，充分利用這些數據就能夠很大程度上節約勞動力，并且能夠大幅度地提高分析結果的準確性。與此同時，勘探油井常常受到各種因素的影響，比如：油氣層界面、行洪情況、水分飽和度等，這些因素在一種貯層垂直和非穩定形態下作為分析的重要基礎。在進行事情分析的工作過程中，還能夠通過相關勘探井獲取信息和資源的分析，最終來確定測試目標層位的相關情況。但是由于在中國油田天然氣勘探和發展過程中存在的土壤地層條件比較復雜多變，再加上在試井時本身所具有的局限性和限制性，使得非例行資源存在處于合理的科學范圍內，這也就造成了試井分析過程中出現多方向、多解性。所以，筆者認為問題最重的還是選擇一個相對合理的分析模型，才可以得出較為科學合理的結論，實戰中要強調針對性，避免試井數據解析的經驗主義和主觀臆斷。