产能评价是开发方案设计和合理配产的重要基础工作，气井产能评价的主要方法是基于稳定渗流理论的产能试井方法。气井产能试井的主要目的是确定气井井底流入动态，确定气井的产能方程。
一 产能试井的方法
气井产能试井的方法包括：常规回压试井、等时试井、修正等时试井、一点法。
1.常规回压试井
常规回压试井又称系统试井，也称多点试井，是测量气井在多个产量稳定生产的情况下，相应的稳定井底流压。其具体做法是，用三个以上不同的气嘴连续开井，同时记录气井生产时的井底流动压力。该方法具有资料多，信息量大，分析结果可靠的特点。但测试时间长，费用高。适用于中高渗气藏中应用较多。采用回压试井，需要在施工时使产气量和井底流动压力同时达到稳定，同时应该要求地层压力也是基本不变的，因而所需测试时间较长，放空气量较多。
1）测试内容及步骤
①关井测地层静压：新投产井、长期停产井可以实测，中低渗气藏中的生产井一般由压力恢复解释得到；
②测试定点：测试几个工作制度下得稳定流压，要求井底流压达到稳定，对应的地层流动状态为稳定流动。
③关井测压力恢复：属于不稳定试井范畴，可根据需要选择测或不测。
2.等时试井
等时试井，首先以一个较小的产量开井，生产一段时间后关井恢复地层压力，待恢复到地层压力后，再以一个稍大的产量开井生产相同的时间，然后又关井恢复，如此进行4个工作制度。最后以一个小的产量生产到稳定。适用于中、高渗气藏。井的产量能够建立多个稳定工作制度。等时试井法的采用，大大缩短了开井流动时间，使放空气量大为减少。但是，由于每次开井后都必须关井恢复到地层压力稳定，因此并不能有效地减少测试时间。
3.修正等时试井
修正等时试井是等时试井的改进，二者的最大区别是后者开井生产的时间与关井恢复的时间相等。测试时，要求所有工作制度下的开井生产时间和关井恢复时间一样，从而大大缩短了测试时间。适用于除了超低渗气藏和难以建立多个稳定工作制度的低产井外的各类气藏。
等时试井和修正等时试井的测试理论同样是基于二项式产能方程：假设地层为水平、均质、等厚的圆形气层，在其中心一口井，气井径向流入井底，在拟稳定状态流动下，气井采气全靠供气范围内的气体弹性膨胀供给，满足气体等温压缩条件，则：
令： 为层流项系数
为紊流项系数
可得气井二项式产能方程：
4.一点法测试
一点法测试是测试一个工作制度下的稳定压力及产量。一点法产能试井是在原来指数式产能曲线图上，通过其产量对应的生产压差 画出一点法试井测得的数据点，再过这一点画原产能曲线的平行线，这就是该井当时的产能曲线。一点法适用的前提是必须是位于储层产能方程已知的同一区块，同一层系中。国外一点测试法不用于确定储层无阻流量和气井产能方程。
适用条件：对储层特性和产量没有特别要求，但必须具备下列条件之一：
1）被测试井以前从事过成功的产能试井；
2）一个气田已经成功进行过一大批井的产能试井，积累了丰富的产能试井成果。
5.气井产能测试新方法—回压等时试井
该方法是以回压试井理论和渗流叠加原理为基础的新产能评价方法。该方法以修正等时试井方法进行气井产能测试，所需时间短，而后期资料处理上以渗流叠加原理为基础对每个产量点下井底流压的拟稳定时间作微分叠处理，计算相对更加准确，最后再以延时生产计算的准确流压和稳定的产量确定出的产能方程就能较准确地评价低渗气井。
气井以不少于4个不同的工作制度生产，由小到大依次测得每个工作制度下的产量序列和渗流达到稳定或拟稳定时的井底流压，借鉴修正等时试井方法，不要求每个工作制度下生产达到稳定或拟稳定，每个工作制度生产时间相同，构成等时生产时距。
其早期径向流阶段压力流动状态关系式为：
当气井生产达到稳定时，气井压力动态关系式为：
如果每个工作制度均在不同生产时间取点 、 … 则构成多组不稳定等时点，在直角坐标中可得多条平行直线，截距分别为 、 … ，在半对数坐标系中作 — 为直线，截距为 ，斜率为 。因此可反计算出渗透率 和表皮系数 ：
（用压力平方）
再利用最后工作制度拟稳定点坐标（ ， ）进一步确定稳定产能方程。
两种产能方程
目前常用的产能方程，即：
1.指数式产能方程
Rawlines和Schellhaadt与1936年经过大量的现场观察，根据经验提出了产量与压差的关系式：
式中 —产气量， ；
—产能方程系数， ；
—产能方程指数，0.5～1.0之间的小数。
适用条件：单相非达西渗流，测试时每一工作制度下得井底压力大于饱和压力。
2.二项式产能方程
式中： ；
；
。
适用性：单相非达西渗流，测试时每一工作制度下的井底压力大于饱和压力。
3.线性产能方程
产能方程：
适用条件：单相非达西渗流。
二 气井产能
气井产能就是指一口气井的产气能力。气井产能指标包括：气井的产能、气井的井口流量、气井的无阻流量等。
1.气井的产能
气井产能泛指气井的产气能力。它既可以指某一特定油嘴下得气井井口产量，也可以用气井无阻流量或气井的流入动态曲线等加以表示。如果从更广义的角度来说，它也可以用限定一定的井底压力或井口压力，例如令井口压力不低于外输压力时，气井的井口产量值及其变化来表示。
2.气井的无阻流量
气井的无阻流量 ,顾名思义是指气井的极限产量，它一般被定义为井底流动压力—指产气气层层面上的表压力降为零时，或者绝对压力将为大气压力 时的气井产量。
描述一口气井的产气能力，有多个方面的指标，特别是随着开井时间的延长，产能指标的含义都不同。
1.初期产能指标
这是指气井刚刚打开，短时间内（例如一两天或两三天内）达到的产气能力。由于此时地层压力还处于较高的原始水平，流动压力有可能仍处在不稳定下降过程，未达到稳定状态，从而使计算出的产能值较高。决定初期产能高低的主要因素是：井底附近地层的产能系数 ，井筒的钻井完井质量 ，同时也与测试点选取时间关系密切。
2.延时产能指标
在运用等时试井法或修正等时试井法进行产能测试时，在不稳定测点后，还要安排一个延时点的测试，得到延时无阻流量，或称拟稳态的无阻流量。这样得到的产能指标，即是延时的产能指标。延时产能指标不仅仅取决于井底的地层参数，更重要的还取决于近井边界形状及单井控制的可动储量。
3.配产产量指标
配产产量是一个经济指标。它既取决于气井的产气能力，又可以在允许的产能范围内根据经济需求调配。
三 气井产能计算公式
1． 气井产能经验方程
Rawlins和Schelhardt根据气井生产数据，总结出气井产能经验方程，也称稳定回压方程或产能方程，国内气田上习惯称之为指数式。它描述在一定的 时， 与 之间的关系式，写为
（1-1）
式中 —日产气量；
—平均地层压力；
—井底流动压力；
—系数；
—指数。
对式（1-1）两边取对数，则
（1-2）
气井产能试井可以实测几组 — 数据。从式（1-2）可知，在双对数纸上作图，纵坐标为 ，横坐标为 ，用几组实测试井数据作出的 — 应为一直线如图（1）所示。该线成为稳定回压直线或产能直线，
现对图（1）作几点说明。
1） 指数 。
为图中直线斜率的倒数， 。对式（1-2）而言
（1-3）
具体确定指数 有两种方法：
①在直线上取两点代入式（1-3）计算；
②在所作图的纵轴上取1个对数周期相对应的横轴读数，则
（1-4）
正确试井取得的 值，通常在0.5～1.0之间。
=1，直线段与横轴成45°，气流入井相当于层流，说明井底附近没有发生与流量相关的表皮效应，完全符合达西渗流规律。
=0.5，直线段与横轴成63.5°，表示气流入井完全符合非达西渗流规律。
由1.0向0.5减小，说明井底附近的视表皮系数可能增大。在测试过程中，如果井下积液随流量的增大而喷净，或者其他工艺等原因，可能出现 ＞1的情况。 ＞1说明试井存在问题，必须查明原因，重新进行试井。
2） 系数
如图（1）所示，延长直线轴到纵轴 的水平衡线相交，交点对应于横轴的 值，即为所求的 值，例如
（1-5）
Ramlins等人最初提出式（1-1）时，未曾给出 的表达式，视而不见经验系数。
当 =1时，有
（1-6）
当0.5＜ ＜1.0时，有
（1-7）
从式（1-6）和式（1-7）可看到，因为 、 与 有关， 与 有关，所以 主要与压力、流量有关。显然，当压力、流量未达稳定时， 是时间的函数。气井通过产能试井确定出 和 ，也就确定了该井的产能经验方程式（1-1）。
有了产能方程，就可以画出气井的流入动态曲线。
利用气井产能方程，也可以求出气井的
2. 稳定状态流动的气井产能公式
为了建立气体从外边界流到井底时流入气量与生产压差的关系式，首先讨论服从达西定律的平面径向流。服从达西定律的气体平面径向流，其基本微分表达式为
（2-1）式中 —在半径 处的气体体积流量， ；
—气层有效渗透率， ；
—气体粘度， ；
—气层有效厚度， ；
—距井轴的任意半径， ；
—压力， 。
根据连续方程 和偏差系数状态方程 ，可将半径 处的流量 折算为标准状态下得流量
（2-2）
将式（2-1）代入式（2-2），分离变量得
（2-3）
对于稳定状态流动，外边界压力恒定，各过水断面的质量流量不变。因此，式（2-3）中的 可以用标准状态下的气井产量 置换，并对式（2-4）积分
（2-4）
式（2-4）可代入任何一种单位制和标准状态。采用法定计量单位，标准状态取为 ，同时采用目前气田上实际使用的单位，式（2-4）可写为 （2-5）
同理可得
（2-6）
（2-7）
上式就是气体稳定流动的达西产能公式，简称气体平面径向流方程。
3. 非达西流动产能公式
井轴周围的高速流动相当于紊流流动，成为非达西流动。Forchheimer通过实验，提出下面的二次方程来描述非达西流动。
（2-6）
对于平面径向流，有
（2-7）
式中 —渗流速度， ， ；
—线性渗流距离， ；
—径向渗流半径， ；
—描述孔隙介质紊流影响的系数，称为速度系数， 。
3. 拟稳定状态流动的气井产能公式
在一定范围的排气面积内，气井定产量生产一段较长时间，层内各点压力随时间的变化相同，不同时间的压力分布曲线依时间变化互成一组平行的曲线族。此时这种情况称为拟稳定状态。由气体等温压缩的定义式可以推得
（2-8）
设想圆形气层中心一口井定产量采气，在任一半径 ，流过的流量 与 到边界半径之间的气层体积成正比，为
（2-9）
式中 —折算到标准状态 处的流量。
当 时，为
（2-10）
当 ＜＜ ，可忽略 ，为
（2-11）
将式（2-11）代入式（2-3）中，可得
（2-12）
或 （2-13）
因为 ＜＜ ，故忽略 ，则
（2-14）
当 时，则
（2-15）
如果平均地层压力用 表示，则有
(2-16)
（2-17）
上面两式就是拟稳定状态流动气井产能公式的两种常见的表达式，常用于处理产能试井资料。
4. 水平气井产能公式
根据气相渗流与液相渗流的相似原理，以气相拟压力 代替油相压力 ，气相 代替油相 ，当 和 按 的值计算，用压力平方法表示的压力和用拟压力表示的压力相等，即
式中 ； 。
则油藏水平井产能解析公式可改进为适用于气藏的压力平方形式的水平井产能公式。
（1）Borisov公式
（ ＜ ， ＞＞ ） （1）
适用条件：
①各项同性的均质气藏，不考虑地层伤害；
②单向流，流体不可压缩；
③稳态流动；
④非偏心井。
局限性：方程假设水平井为一条具有无限导流能力的裂缝，井筒压力为常数，水平段无限长时，采气指数可无限大。但实际上水平段长度超过一定长度后，由于井筒中的摩擦损失、混合损失，井筒压力会下降，产能也会下降。
（2）Giger公式
（ ＜ ， ＞＞ ） （2）
适用条件与Borisov公式相同，只是以等效渗透率 代替 ，可用于非均质性气藏。同样没有考虑水平井段内摩擦损失、混合损失对井筒压力降的影响。
（3）Jo shi公式
（ ＜ ， ＞＞ ） （3）
式中， 。
适用条件：
①各向异性、均质气藏，不考虑地层伤害；
②单相稳态流，流体微可压缩；
③外边界和井筒压力为常数；
④水平井段与上边界距离一定。
局限性：该公式中水平井产能随气层厚度线性增大，但这是不可能的。所以，公式适用于储层厚度不大的气藏。
（4）Babu和Odeh公式
（4）
式中，
；
当 ＜ 时， ＞ ；当 时， 。
适用条件：
①各向异性、均质气藏，具有封闭条件；
②单相拟稳态流，流体微可压缩；
③箱形泄流区域。
局限性：实际计算中需要考虑的影响因素较多，形状因子和表皮因子较难确定，故实际应用的效果不是很好。
（5）Renard和Dupuy公式
（5）
式中， ；当 时，公式（5）分母中的反双曲余弦函数可表示为
。
该方程只能适用于圆形、椭圆形、方形泄流区域。
（6）Frick和Econom ides公式
水平井段首端因与钻井液及处理液接触时间长，水平井段周围易行成锥状损害带椭圆体，其椭圆面子较大。
其中 ；
式中 —损害带椭圆体短轴。
该公式考虑了井筒周围锥状损害带椭圆体的影响，但目前该表皮效应的计算还比较困难，因此实际应用性不强。
（7）Elgaghad公式
式中， —常数，当 ＜ ， ；当 ＞ 时， 。
适用于比椭圆或矩形更复杂的泄流区域（一系列半圆和两个矩形）。该方程也假设沿水平井段井筒压力为常数，只有Badu和Odeh认为这一任务是错误的。
（8）徐景达公式和窦宏恩公式
（10）
徐景达公式和窦宏恩公式唯一不同的地方是，用等效渗透率代替了水平渗透率，可用于非均质地层。
（9）郎兆新公式
这种损害带形成的表皮效应可表示为
该方法采用一种特殊的儒可夫斯基函数进行保角变换，再运用等值渗流阻力确定其产能。在一定程度上补充和完善了现有的方法。
（10）陈元千公式
（12）
基于Jo shi和Giger对水平井产量公式的研究思路推导而来，适用条件与之相同。
5. 凝析气井的产能方程
在凝析气井生产过程中，随着生产时间的增加，井底压力不断下降，当井底压力和近井带压力小于露点压力时，井筒附近将有凝析液析出，地层中流体将发生相态变化，即气液的组成不断发生变化。这时，地层中凝析气、液同时参与流动。分别考虑油气两相，得出了产能公式：
其中： —惯性阻力系数， ；
—两相拟压力函数。
对上式变形，同时令
得二项式产能方程为
将 代入上式，可求得绝对无阻流量为
任何形状（径向、垂直裂缝或水平）的凝析气井的拟稳定状态产能方程都适合组分公式：
式中
对于国际标准单位而言， 。
6. 低渗透气藏气井的产能方程
由于低渗透气藏具有孔隙度低、渗透率低的特点，气体渗流时存在启动压力梯度 ，只有在外加压力梯度大于 时，气体才能流动，这已被实验所证实，其渗流数学模型应表示为
结合气体体积系数表达式，并对上式积分求解，同时取标准状态 ， ，并采用目前气田上实际使用的单位，可得
式中 ；
；
。
此方程即为低渗透气藏气井考虑启动压力梯度的稳态三项式产能方程。
7. 压裂后气井的产能方程
1） 压裂井垂直裂缝线性流下得气井产能方程
由于压裂井生产初期, 地层流体渗流状态不稳定, 需要采用不稳定产能评价理论, 结合压裂井不稳定试井理论, 进行公式推导, 得到不稳定产能方程。
地层线性流期间有限传导裂缝达西流无因次拟压力为
（7-1）
其中
式中： —无因次裂缝传导率（当 ＞300，显示无限传导垂直裂缝特征）。
则地层线性流期间有限传导裂缝非达西流条件下无因次拟压力为
（7-2）
其中
有因次化整理后得到产能方程，即
（7-3）
换算成法定单位，并将 代入整理后，有限传导裂缝地层线性流期不稳定产能方程为
（7-4）
其中
2）压裂井地层径向流下不稳定产能二项式方程
当达到地层径向流时，压力变化与均质井底无量纲拟压力为
（7-5）
无因次公式如下：
标准单位制下，将上述三个无因次公式及 代入，得
（7-6）
将 代入，压裂后地层径向流生产产能二项式方程为
（7-7）
其中
8 高速流气井产能的产能方程
传统气藏的高压气藏单井产能预测方法：实验发现，在高压气藏中，当渗流速度增大到一定程度之后，渗流速度与压力梯度 （气体）之间不成线性关系，出现紊流状态，达西定律被破坏，即表现出“高速非达西渗流”。仅用二项式解释不了高速流动情况下的实验结果，于是提出了描述气体在多孔介质中渗流的三项式定律，即在二项式的基础上面再加上三次项以表示脉动流，得到计算高速流气井产能的产能方程：
（1）
式中 —开井前的地层中部压力， ；
—产气量， ；
—井底流压， 。
运用试井资料，通过试凑法和交会法求出公式（1）中的系数 、 、 值，那么就确定了该井的流入动态，并进行产能分析。但三项式方程并未考虑介质变形这个不可忽略的影响因素，因此计算出的结果与实际情况相差较大。
考虑渗透率和孔隙度应力敏感及高速非达西渗流产能方程：在水平、等厚和均质气藏中有一口气井，气体渗流满足达西定律，则气井产量：
式中 —距离井 处在 时刻的平均压力， ；
—标准状况下得气井产量， ；
—气层温度， ；
—气层渗透率， ；
—气层厚度；
—平均压力和温度下的天然气粘度， ；
—平均压力和温度下的天然气偏差因子。
