CN104246127A - 采用流入控制装置完井的油井的不稳定试井方法 - Google Patents
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Abstract
所公开的是油井的不稳定试井方法，以确定表观表皮因子的单独、不同的表皮因子分量，该方法包括打开井到第一预定节流设置以允许储层流体在第一预定时段内流过井，并且当第一预定时段期满时，测量储层流体流过井的生产速度。所述方法还包括在第一预定恢复时段内对井执行关井，并且当第一预定恢复时段期满时，针对至少两个额外节流设置重复所述流过井、所述测量和所述执行的步骤。每个额外节流设置依顺序地低于前面的节流设置。此外，所述方法包括针对每个测得的生产速度确定表观表皮因子。所述表观表皮因子是所测得的生产速度的函数。当绘制出所确定的表观表皮因子中的每一个与相应的测得生产速度值的平方之间的关系时，所绘制的数值形成线性关系。所述方法还包括基于所确定的表观表皮因子来确定井表皮因子和完井表皮因子。所述井表皮因子由所述线性关系在所测得的生产速度的平方是0时的截距来定义，并且所述完井表皮因子由所述线性关系的斜率和所测得的生产速度的平方的乘积来定义。
Description
发明人：N·M·阿尼斯·拉赫曼
费萨尔·M·阿勒-塔瓦德
沙特·A·比纳克拉什
技术领域
本发明的实施例大体上涉及针对采用流入控制装置(ICD)完井的油井进行的不稳定试井方法，更具体地，涉及针对采用一个或多个ICD完井的油井进行的不稳定试井方法，该不稳定试井方法确定储层和井参数来判定油井的增产措施是否会改进井产能。
背景技术
不稳定试井提供了对储层和井参数的间接确定以优化油井产能。不稳定试井是石油工程师用于表征油气资产并预测它们的未来性能的一系列的诊断工具中最重要的工具之一。
油井的长期产能受到许多因素的影响，包括例如，石油的岩石物理性质或流体性质、井中的地层损害程度和/或井的增产措施、井几何形状、完井特点、井眼中的流体相数量以及流过井眼的流体的流速类型。
当钻井时，优选地具有从井眼向地层作用的正压差以防止储层流体的流入。因此，一些钻井流体可渗透地层并且泥浆中悬浮的颗粒可以部分地渗透到井眼中的孔隙，这降低了地层的渗透性并导致井眼周围的地层损害。井眼周围的地层损害导致流体流过井眼的额外阻力，这可产生流入和流过井眼的流体的额外压降或损失，使得井产能最小化。
另一方面，增产操作，例如，在井中使用专门设计的流体可以 通过改善井眼周围的地层的渗透性来降低靠近井眼区域中由于地层损害所引起的压降效应。由钻井、生产和增产操作所导致的井眼周围的渗透性损害/改善的影响可以根据机械表皮因子进行量化。
ICD是被部署为完井的一部分的完井硬件装置，目的在于使流入的石油均匀分布地流过井。尽管各种设计已用于ICD，但是每个ICD的原理都是相同的：通过建立使由例如地层损害所引起的井眼压降平衡或均衡的额外压降来实现沿着井的长度均匀分布的流量剖面。采用更加均匀分布的流量剖面，可以降低例如水锥或气锥、出砂，并且解决生产期间井中遇到的其他涉及油平面下降的生产问题。
传统的不稳定试井方法已被用于评估储层和石油参数来确定采用ICD完井的井是否应当被施加增产措施以改善井的产能。传统的不稳定试井方法测量井的一个或多个生产速度来确定表观表皮因子，表观表皮因子是井表皮因子(即，表示与未改变的储层相比井眼周围的改变区域所引起的(钻孔中的)压力的变化)和完井表皮因子(即，表示单个ICD或多个ICD下游的生产油管中的点处的压力读数)之和。由于这些传统的不稳定试井方法只能够确定作为井表皮因子和完井表皮因子之和的表观表皮因子(即，在单独的井表皮因子和完井表皮因子之间不区分)，因此石油工程师无法具体地确定井是否应当被施加增产措施以改善井的产能。
因此，所需要的是对采用一个或多个ICD完井的油井(或如同相关领域的普通技术人员所预期的气井)进行的不稳定试井方法，该方法确定机械表皮因子的单独分量(例如，各个井表皮因子和完井表皮因子)，以便操作员能够根据井表皮因子确定井的增产措施是否会改善井的产能。
发明内容
本发明的实施例涉及针对采用一个或多个ICD完井的井进行的不稳定试井方法。特别是，本发明的不同实施例提供了针对采用一个或多个ICD完井的油井进行的不稳定试井方法，该不稳定试井方法确定例如储层渗透性、井表皮因子以及现场条件下的井的ICD特征参 数，使得储层管理和生产工程人员以更高概率的确定性评定地层损害对井的影响，并确定井的增产措施是否会改善井的产能。
特别是，提供了油井的不稳定试井的方法以确定表观表皮因子的单独、不同的表皮因子分量，该方法包括打开井到第一预定节流设置以允许储层流体在第一预定时段内流过井，当该第一预定时间段期满时，测量储层流体流过井的生产速度。所述方法进一步包括在第一预定恢复时段内对所述井执行关井，并且当第一预定恢复时段期满时，针对至少两个额外节流设置重复所述流动、所述测量和所述执行的步骤。所述额外节流设置中的每一个依顺序地低于前面的节流设置。此外，所述方法包括针对每个测得的生产速度来确定表观表皮因子。所述表观表皮因子是所测得的生产速度的函数。当绘制出所确定的表观表皮因子中的每一个与相应的测得生产速度值的平方之间的关系时，所绘制的数值形成线性关系。所述方法还包括基于所确定的表观表皮因子来确定井表皮因子和完井表皮因子。井表皮因子由线性关系在所测得的生产速度的平方是0时的截距来定义，并且完井表皮因子由线性关系的斜率与所测得的生产速度的平方的乘积来定义。
附图说明
通过参考形成本说明书的一部分的附图中示出的其实施例，可以对上述简略地总结的本发明作出更详细的描述，从而使得本发明的特点和优点及其他变得显而易见，进而可以理解更多的细节。然而，需要注意到的是，附图仅示出本发明的不同实施例，因此不应当被认为是限制本发明的范围，因为本发明还可以包括其他有效实施例。
图1示出根据本发明的实施例的采用一个或多个ICD完井时的储层流体流动的机制。
图2示出根据本发明的实施例的对采用一个或多个ICD完井的井进行的不稳定试井方法。
图3是示出根据本发明的实施例的不稳定试井方法和传统不稳定试井方法之间的压降顺序的比较的示意图。
图4是示出根据本发明的实施例的不稳定试井方法的表观表皮 因子和生产速度平方值之间的关系的曲线图。
具体实施方式
尽管下面的详细说明为了示出的目的包括很多具体的细节，但是应当理解的是，相关领域的普通技术人员将认识到对下面细节的很多示例、变形和改变是在本发明的精神和范围内的。因此，本文描述的本发明的示例性实施例是具有普遍性的阐述，不外加与要求保护的发明相关的限制。全文中相同的数字指代相同的元件。撇号(如果使用)表示替代实施例的相似元件。
本文使用的术语“流入控制装置”或“ICD”将用来指在井中使用的完井硬件装置，该完井硬件装置使例如石油或天然气之类的物质的流入均匀分布地流过井。ICD可建立使由例如地层损害所引起的井眼压降平衡或均衡的额外压降，以实现沿着井的长度的均匀分布的流量剖面。采用更加均匀分布的流量剖面，可以降低例如水锥或气锥、出砂，并且解决生产期间井中遇到的其他涉及油平面下降的生产问题。术语“表观表皮因子”将用来指用于预测井性能的参数。例如，表观表皮因子可指根据对井进行压力测试而计算出的参数，其定义井中的地层损害程度。表观表皮因子表示例如机械(井)表皮因子和完井表皮因子的线性组合。
术语“井表皮因子”将用来指井的参数，其定义了与原始储层相比由井眼周围的改变区域(改善或损害)所引起的流过井眼的储层流体的压力变化(正或负)。井表皮因子在井眼周围的地层被损害时为正，在井眼周围的地层被改善时为负，在井眼周围的地层未被损害或改善时为0。
术语“完井表皮因子”将用来指井的参数，其定义了由ICD的操作所引起(即，与由地层损害所引起的压降不同)的流过井眼的储层流体的压力变化。完井表皮因子通常为正。
图1示出了根据本发明的实施例的储层流体流过采用一个或多个ICD完井的井的机制。根据本发明的不同实施例，流过井眼102的储层流体由于与原始储层相比在井眼102周围的改变区域104(改 善或损害)经历了压力变化(正或负)。如上所述，该压力变化由井表皮因子表征。储层流体从未损害的地层106流过井眼的改变区域104，进入井眼102的环形部分108，并经过途中井眼的一个或多个ICD 110和油管112到达井眼的采油管114。ICD 110的数量例如基于使用于优化石油开采的井眼压降平衡或均衡所需要的额外压降来选定。根据至少一个实施例，一个或多个封隔器116被设置在例如井眼102的环形部分108中以将一个或多个ICD的部分隔离在适当位置。
图2示出根据本发明的实施例的对采用一个或多个ICD完井的井进行的不稳定试井方法。根据本发明的实施例，不稳定试井方法包括选择不稳定试井测量所采用的至少三个节流设置以用于控制生产速度的不同数值。根据本发明的实施例，所测试的每个生产速度之间的差异应当是彼此之间间隔特定的距离，例如，至少500油罐桶/天，这将产生用于计算井的表观表皮因子的扩散数据点。
根据至少一个实施例，一个或多个测量计靠近给油储层而插入到井眼中以例如最小化完井管柱端处的位置和测量计之间的摩擦压降量，以及例如最小化井眼存储效应。
根据本发明的实施例，所述方法包括将井打开到所选定的最高节流设置以允许储层流体流动指定的时段，例如，72小时，在该指定的时段期间的任意时间不允许井眼内的压力降低到储层中的泡点压力以下。在该指定的时段结束时，针对储层流体的每个单独相测量生产速度。井被关闭第一恢复时段，第一恢复时段应当足够长以建立无限作用径向流态。
一旦无限作用径向流态被建立，所述方法进一步包括将井打开到所选定的下一个最高节流设置以允许储层流体流动指定时段，例如，24小时，在该指定时段期间的任意时间不允许井眼中的压力降低到储层中的泡点压力以下。在该指定时段结束时，针对储层流体的每个单独相测量生产速度。井被关闭第二恢复时段，第二恢复时段应当足够长以建立无限作用径向流态。
所述方法还包括将井打开到所选定的最低节流设置以允许储层 流体流动指定时段，例如，24小时，在该指定时段期间的任意时间不允许井眼中的压力降低到储层中的泡点压力以下。在该指定时段结束时，针对储层流体的每个单独相测量生产速度。
在第三迭代结束时，从井眼中移除每个测量计。从三次迭代的每次测得的生产速度、井下压力数据和温度数据被采集以计算所测得的生产速度的相应的表观表皮因子。如下面将要详细讨论的，在笛卡尔图中绘制出所计算的每个表观表皮因子与相应的生产速度的平方之间的关系(即，s’与q2的关系曲线)以确定单独、不同的表皮因子分量(例如，井表皮因子s和与ICD特征参数a相关的完井表皮因子)，对于表观表皮因子s’，其中在s’轴(q2＝0)上划过绘制点的线的截距定义了井表皮因子s，线的斜率定义了ICD的特征参数a，其可被用于使用下面讨论的等式1来估计完井表皮因子。
根据本发明的实施例，每个流动/恢复顺序可以在指定时段内进行，只要井表皮因子可被认为在该指定时段未变化。根据另一实施例，可以选定多于三个节流设置以获取测得生产速度、井下压力数据和温度数据来确定不同生产速度的表观表皮因子。
图3是示出根据本发明的实施例的不稳定试井方法和传统的不稳定试井方法之间的压降顺序的比较的示意图。如图3所示，传统的不稳定试井方法，例如，单速度、不稳定试井产生由有效压降310(其是第一压降320(例如，井表皮因子s)和第二压降330(例如，ICD特征参数a)之和)引起的表观表皮因子s’。因此，表观表皮因子表示在改变区域(即，由损害地层引起)处井眼的入口点(A)和一个或多个ICD的下游的生产油管中的点(B)之间的总压降。由于通过传统的不稳定试井方法确定的表观表皮因子包括由于一个或多个ICD存在所引起的额外压降，所以储层和生产工程师仅基于井表皮因子数值无法精确地确定井的增产措施是否会改善井的产能。因此，传统的不稳定试井方法无法精确地确定对哪口(哪些)井采取增产措施。
如图2示出和以上讨论的，本发明的某些实施例提供了不稳定试井方法，该不稳定试井方法确定不同生产速度下的表观表皮因子，该表观表皮因子能够根据其单独、不同的表皮因子分量(井表皮因子 320和与ICD特征参数330相关的完井表皮因子)来定义。因此，根据本发明的某些实施例，所述不稳定试井方法允许储层和生产工程师基于井表皮因子320分量更加肯定地确定井的增产措施是否会改善井的产能。此外，根据本发明的某些实施例，所述不稳定试井方法向ICD设计工程师提供了ICD特征参数330分量来改善用于未来完井的ICD的设计。此外，一旦ICD特征参数330已知，基于ICD特征参数330将不会在一段时间内显著变化的假设，则ICD的未来设计和布置可以极大地优化。
图4是示出根据本发明的实施例的不稳定试井方法的表观表皮因子和生产速度平方值之间的关系的曲线图。根据本发明的实施例，如图2所示的根据本发明实施例的多个(例如，三个或以上)不稳定测试可以针对流过井眼的储层流体在不同生产速度(即，在不同q值以产生扩散数据点)下进行，如图1所示，以产生针对每个单独生产速度的表观表皮因子s’(参见图4，其中大约11,000,000的生产速度平方q2与大约2.75的表观表皮因子s’相关联，等等)。
根据本发明的某些实施例，对于给定生产速度q，表观表皮因子s’可以由下面的等式表示：
s’(q)＝s+aq2 (1)
其中s＝井表皮因子而a＝现场条件下ICD的特征参数(两个未知参数)。等式1的第二项(例如，aq2)定义了归因于在井眼中由一个或多个ICD所引起的压降的完井表皮因子。根据本发明的实施例，不期望井表皮因子的数值变化，而一个或多个ICD的特征参数是井眼中的生产速度的函数。
如图4所示，可以在笛卡尔图上绘制出所计算出的每个表观表皮因子与各个生产速度的平方之间的关系以示出如等式1所定义关系，其中所计算出的表观表皮因子应当落在直线上。如上简述的那样，在q2＝0处的s’轴上线的截距定义了井表皮因子s。基于井眼中由地层损害所产生的压降，井表皮因子可具有正、负或0数值。线的斜率定义了一个或多个ICD的特征参数a，其可用于使用等式1来估计完 井表皮因子。该特征参数表示ICD在操作期间如何限制储层流体流动。
因此，根据本发明的不同实施例的不稳定试井方法相对于传统的不稳定试井方法非显而易见性优点在于，表观表皮因子可以根据其单独、不同的井表皮因子和完井表皮因子的表皮因子分量来确定。使用这些表皮因子分量，储层和生产工程师可基于井表皮因子分量更加肯定地确定井的增产措施是否会改善井的产能；ICD设计工程师能基于ICD特征参数分量来改善用于未来完井的ICD的设计。
本发明的实施例可适当地包括所披露的元件、由所披露的元件组成或者主要由所披露的元件组成，并且可以在缺少未披露的元件的情况下实施。例如，本领域的技术人员将认识到的是某些步骤可以组合为单个步骤。
除非另外定义，所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的一样的含义。
单数形态“一个”、“一种”和“所述”包含其复数指示物，除非上下文明确指出例外情况。
本文及所附的权利要求中使用的词汇“包含”、“具有”和“包括”以及其所有语法变形都意在是开放、非限制性的意义，不排除额外的元件或步骤。
尽管已经详细描述了本发明，应当理解的是，各种变化、替换和改变可以在不脱离本发明的原理和范围的情况下做出。因此，本发明的范围应当通过权利要求及其恰当的法律等同物来确定。
Claims (7)
1.一种不稳定试井的方法，所述方法包括步骤：
打开井到第一预定节流设置以允许储层流体在第一预定时段内流过该井；
在所述第一预定时段期满时，测量所述储层流体流过所述井的生产速度；
在第一预定恢复时段内对所述井执行关井；
当所述第一预定恢复时段期满时，针对至少两个额外节流设置重复进行打开井步骤、测量所述储层流体流过所述井的生产速度步骤和对所述井执行关井步骤，其中所述额外节流设置中的每一个依顺序地低于前面的节流设置；
针对每个测得的生产速度确定表观表皮因子，其中所述表观表皮因子是所测得的生产速度的函数，其中，当绘制出所确定的表观表皮因子中的每一个与相应的测得的生产速度值的平方之间的关系时，所绘制的数值形成线性关系；和
基于所确定的表观表皮因子来确定井表皮因子和完井表皮因子，其中所述井表皮因子由所述线性关系在所测得的生产速度的平方是0时的截距来定义，并且所述完井表皮因子由所述线性关系的斜率和所测得的生产速度的平方的乘积来定义。
2.根据权利要求1所述的方法，其中打开井步骤包括：在72小时的所述第一预定时段内控制所述储层流体流过所述井，并且针对所述至少两个额外节流设置中的每一个，在至少24小时的预定时段内控制所述储层流体流过所述井。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的方法，其中打开井步骤还包括：控制所述储层流体流过所述井，在所述第一预定时段期间的任意时间不允许所述井的井眼中的压力降低到所述井的储层中的泡点压力以下。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中所述测量步骤包括针对所述储层流体的每个单独相确定所述生产速度。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中所述执行步骤包括：在所述第一恢复时段内控制所述井的关井以及针对所述至少两个额外节流设置中的每一个控制所述井的关井，以建立无限作用径向流态。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述重复包括：针对所述至少两个额外节流设置重复所述流过井步骤、所述测量步骤和所述执行步骤，其中所述额外节流设置中的每一个与前面的节流设置差距至少每天500油罐桶。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中所述针对每个测得的生产速度确定表观表皮因子包括基于等式s’(q)＝s+aq2来计算作为所测得的生产速度的函数的所述表观表皮因子。
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