试井

1

试井理论基础及技术应用

摘要试井是油气藏工程的组成部分，它涉及到油层物理、储层物性、流体性质、渗流理论、计算机技术、

测试工艺、测试工艺和仪器仪表、设备等各个领域，是勘探开发油气田的主要技术手段和基础工作之一。

为了给油藏综合治理和制定单井措施提供重要依据，各油田不断改进抽油井试井工艺，完善解释方法。

目前主要通过起泵测压、环空测压、液面监测和随泵测压等方法进行抽油井试井。起泵测压主要用于测静

压；环空测压受井深、井斜的影响不能大面积推广；液面监测简便易行,但折算井底压力的精度受到泡沫

段和油液界面位移的影响；随泵测压可准确地反映井底压力的波动变化，能够指导抽油井措施的实施。对

井底压力的折算方法进行了探讨，提出要分别确立适合各区块的液面折算井底压力的经验公式和计算方法，

同时用环空实测压力与液面恢复方法进行对比验证其准确性。现场实践证明，准确的试井资料在油藏动态

分析和油井措施制定中发挥了重要作用。

关键词：抽油井试井；折算井底压力；分析方法

概述

1.1试井分析的含义

所谓“试井”，顾名思义，就是对油井、气井、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(WELLTESTINGORWELLTEST)是一种以渗流力学理论为基

础，以各种测试仪表为手段，通过对油井、气井或水井生产动态的测试，来研究油、气、水

层和测试井的各种物理参数、生产能力以及油、气、水层之间的连通关系的方法。

1.2试井方法的种类

1.2.1产能试井

它包括稳定试井和等时试井等，指的是通过改变若干次油井、气井或水井的工作制度，

测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相应的井底压力，从而确定测试井或测试层的

产能方程和无阻流量(AOF)的一种方法。

1.2.2不稳定试井

它指的是通过改变测试井的产量，测量由此而引起的井底压力随时间的变化，并运用此

资料和其它资料，定量解释和分析该测试井和测试层的许多参数，为油气田勘探和开发提供

依据。试井的目的是为了了解本井控制地层特性的，它还可进一步划分为压力恢复试井、

压力下降试井和中途测试(DST)；是为了确定两井之间连通的地层特性的，则还可分为干扰

试井和脉冲试井。

2

1.3试井技术的特色及用途

特色：最直观的寻找油气层即验证勘探成果；提供所测油气层的动态信息；直接指导油

气田的勘探和开发；

用途：确定地层物性渗透率

K

，z

K

，导压系数，双重空隙介质参数

,

，原地层压

力及平均地层压力(压降及压力恢复试井)；利用表皮系数

S

，确定单井是否需要措施及措施

后效果，地层和油井参数的改变状况(压降及压力恢复试井)；确定油藏形态，大小，边界状

况及断层距离(压降试井，探边测试及压力恢复试井)；确定井间连通状况及非均质变化情况

(干扰试井及多井试井)；确定单井生产能力及生产是否正常，充分发挥单井生产能力。

第二章试井理论基础

2.1试井解释的理论基础

试井解释建立在一整套理论之上，要涉及许多相当复杂的数学问题。这里仅对其理论基

础作个简要的介绍。

2.1.1基本微分方程和压降公式

单相弱可压缩且压缩系数为常数的液体在水平、等候、各向同性的均质弹性空隙介质中

渗流，其压力变化服从如下偏微分方程（扩散方程）：

t

p

K

C

r

p

r

r

P

t

















6.3

1

2

2

或

t

p

r

p

r

r

p

















6.3

11

2

2

设在无限大地层有一口井。在这口井开井生产前，整个地层具有的压力1

p

—在勘探初

期，这就是原始地层压力。

导压系数是一个表征地层和流体“传导压力”难易程度的物理量。假定一口井以某一固

定产量

q

开井生产，要离这口井一定距离(譬如说1000米)，压力因此而下降某一数值（譬如

说

MPa108

）所需的时间，将因导压系数的不同而不同；导压系数越大，所需时间越短；

导压系数越小，所需时间越长。

2.1.2迭加原理

应用迭加原理，可以得到多种情形和变产量情形的各种压力变化公式。

所谓“迭加原理”就是：如果某一线性微分方程的定解条件也是线性的，并且它们都可

以分成若干部分，即分解成若干个定解问题，而这几个定解问题的微分方程和定解条件相应

的线性组合，正好是原来的微分方程和定解条件，那么，这几个定解问题的解相应的线性组

合就是原来的定解问题的解。

2.2一些重要的基本概念

3

2.2.1无因次量

一般来说，引进的无因次物理量是这些物理量与别的一些物理量的组合，并

和这些物理量本身成正比。

试井解释常用的无因次量有：

p

Bq

kh

p

D







310842.1

t

r

t

rC

k

t

wwt

D



22

6.36.3



，

22

wt

DhrC

C

C





，w

Dr

r

r

使用无因次量的优点：

(1)由于若干有关的因子已经包含在无因次量的定义之中，所以往往使得关系式变得很

简单，因而易于推导、记忆和应用。

(2)由于使用的是无因次量，所以导出的公式不受单位制的影响和限制，因而使用更为

方便。

(3)可以使得某种前提下的讨论具有普遍意义，这就是说，使得讨论的结果可以适用于

满足该前提的任何实际场合即解释图版成为可能。

2.2.2井筒储集常数

在油井开井阶段和刚关井时，由于流体自身的压缩性，都存在续流影响，这就是“井筒

储集效应”。

从开井或者关井开始，直到地面产量与井底产量完全相同之前的阶段都称为“纯井筒存

储阶段”。

p

v

dp

dv

C







其中

v

是井筒中所储集原油体积的变化，

p

是井筒压力的变化。显然，井筒储集常

数

C

的物理意义，在关井情形，是要使井筒压力升高

MPa1

，必须从地层中流进井筒

3mC

原

油，在开井情形，是当井筒压力降低

MPa1

时，靠井筒中原油的弹性能量可以排出

3mC

原

油。

2.3试井可以解决那些方面的问题

利用试井资料，可以解决以下六个方面的问题：

(1)确定油层压力及其分布；

(2)了解油田各个区块的生产能力；

(3)确定油井的合理工作制度；

(4)确定油层的有关参数(如渗透率、流动系数、采油指数等)；

(5)判断油层内各种边界（如油水界面、断层位置、地层尖灭等）；

(6)了解油层温度及油层内油、气、水的特性等。

第三章试井技术应用

4

3.1抽油井测试资料的数值试井分析方法

抽汲井及容易出现段赛流而导致井底压力发生非常复杂，采用的抽油生产将进一步加剧

井底压力的不可预见性。对这类井，若采用以往自喷井建立的数学模型进行解释，难以准确

的描述整个地层毅力的变化过程，而却试井解释率低，可靠性差。本文建立了原形封闭地层

中心一口抽汲井的定产量试井模型，在考虑井筒储集效应和表皮系数的情况下，建立块中心

网络并应用Crank-Nicholson各式对定解问题离散后编写软件求解。对克拉玛依芳3进行了解

释，得到的地层参数与试井软件得到的参数值拟合非常好。数值模型最大的优点是不需停产

恢复也可以计算出抽汲过程中任意时刻的地层压力、井底压力，具有十分重要的理论和现实

意义。

测试阀打开后，在生产压差的作用下，流体有地层流向井底，经筛管和测试阀进入管柱。

随着流动时间的增加，测试管柱中的流体液面不断增加，井底流动压力也不断升高。增加的

压头是层面流动通过测试阀进入测试管柱形成的，于是得到段塞流段内边界条件：

tg

tpttp

rr

r

p

r

kh

ww

w















)()(

)|(

2

2

0

(3-1)

当

t

非常小时，可以认为：

dt

dp

t

tpttp

www



)()(

(3-2)

因此有：

dt

dp

cr

r

p

r

kh

w

DSTw







)|(

2





(3-3)

3.2抽油井变流量试井技术应用

抽油井在稳定生产达相当长一段时间以后，油层各处（泄油面积内）液流向井筒的聚集

速度与油井的排液速度就达到了相对平衡状态，此时油藏中每一点的压力随时间的变化频率

都相等。如果在地面改变抽油井的工作制度，降低其排液速度，油井的动液面（井底流压）

就会逐渐上升，由此引起油藏内液流及地层压力的不断变化直至建立新的平衡。由不稳定试

井理论，即可推算得出地层压力等一系列参数。

结论

目前抽油井试井技术在各大油田得到了广泛的应用，同时各油田也在不断改善抽油井试

井工艺，完善解释方法，给油藏综合治理和制定单井措施提供了依据。本文通过试井的基本

理论来研究油井试井技术，并通过在各油田的实际应用，得到了准确的试井资料，这对油藏

动态分析和油井措施制定发挥了及其重要的作用。

参考文献

[1]姜礼尚，陈钟祥．试井分析理论基础[M]．北京：石油工业出版社，1983：40-51

5

[2]廖新维，沈平平等．现代试井分析[M]．北京：石油工业出版社，2002：53-64

[3]翟云芳．渗流力学[M]．北京：石油工业出版社，2003：42-95

[4]试井手册编写组．试井手册(下册)[M]．北京：石油工业出版社，1992：50-63

[5]KaijiZhou,JINWang,ationanddesignofFlowParametersForTwo-Phaflow

inAerateddrilling[C]．SPE37044，1990：129-251

[6]王承毅．油气水井测试分析方法(第一版)[M]．北京:地质出版社，2000：23-56

[7]徐春碧，易俊，李文华．抽汲井流体渗流力学模型及精确解[J]．重庆大学学报，2000，23：146-149

[8]HoylandLA，PapatzacosPandSkjaevelandSM．Criticalrateforwaterconing:correlation

andanalyticalsolution[C]．SPE15855，1989：495-502

[9]刘能强．实用现代试井分析方法(第二版)[M]．北京：石油工业出社，1992．

[10]BoyunGuoandRLLee．Asimpleapproachtooptimizationofcompletionintervalinoil/water

coningsystem[C]．SPE23994，1993：249-2