CN107237626B - 一种井钻遇溶洞体积的确定方法 - Google Patents

一种井钻遇溶洞体积的确定方法 Download PDF

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Abstract

一种井钻遇溶洞体积的确定方法，包括：井筒存储系数确定步骤，根据获取到待分析井的动态试井数据确定待分析井的井筒存储系数；流体总体积确定步骤，根据待分析井的井筒存储系数确定待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积；溶洞体积确定步骤，获取待分析井井筒内的流体体积，结合待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，确定待分析井钻遇溶洞内的流体体积，从而得到待分析井钻遇溶洞的体积。该方法能克服静态法确定溶洞体积或纵向大小的不足，并且利用动态试井分析法，能够准确地确定井钻遇溶洞体积的大小，这样也就对以后缝洞型碳酸盐岩油藏溶洞储集体的开发提供了更加准确的依据。

Description

一种井钻遇溶洞体积的确定方法
技术领域
本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种井钻遇溶洞体积的确定方法。
背景技术
缝洞型油藏储集空间存在大型溶洞，当井钻遇溶洞时会表现出放空漏失现象，而溶洞体积大小的确定对于后期有效开发可以提供重要的参考依据。目前用于确定井钻遇溶洞体积大小的方法主要是静态法，具体包括地震资料解释法和测井数据分析法两大类。
然而对于现有方法来说，由于目前地震精度在15m左右，而溶洞的大小分布范围可以从几米到几十米，因此当溶洞大小小于15m时，用利用地震资料将无法确定溶洞体积大小。进一步地说，即使溶洞大小大于15m，通过地震解释资料确定出的溶洞大小也将不够精确。
此外，常规测井或成像测井只能判断溶洞垂向上的大小，不能确定溶洞的平面展布，也就很难确定溶洞体积的大小。
因此，仅靠地球物理和测井手段，很难准确确定溶洞体积的大小。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种井钻遇溶洞体积的确定方法，所述方法包括：
井筒存储系数确定步骤，根据获取到待分析井的动态试井数据确定所述待分析井的井筒存储系数；
流体总体积确定步骤，根据所述待分析井的井筒存储系数确定所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积；
溶洞体积确定步骤，获取所述待分析井井筒内的流体体积，结合所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，确定所述待分析井钻遇溶洞内的流体体积，从而得到所述待分析井钻遇溶洞的体积。
根据本发明的一个实施例，在所述溶洞体积确定步骤中，根据所述待分析井的井深结构确定所述待分析井井筒内的流体体积。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述待分析井井筒内的流体体积：
Figure BDA0000952734620000021
其中，Vw表示待分析井井筒内的流体体积，n表示待分析井井筒所包含的段数，hi和ri分别表示待分析井的第i段井筒的长度和内半径。
根据本发明的一个实施例，所述井筒存储系数确定步骤包括：
根据获取到待分析井的动态试井数据确定压差与时间的双对数曲线；
根据所述双对数曲线获取所述待分析井的井筒存储系数。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述待分析井的井筒存储系数：
Figure BDA0000952734620000022
其中，C表示井筒存储系数，ΔP表示压差，t表示时间，q表示产量，B表示体积系数。
根据本发明的一个实施例，所述流体总体积确定步骤包括：
获取所述待分析井的井筒内流体的平均含有率和对应的压缩系数；
根据所述井筒内流体的平均含有率和对应的压缩系数，结合所述井筒存储系数确定所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积：
Figure BDA0000952734620000023
其中，V表示待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，m表示待分析井的井筒内所包含的流体类型的总数，fj和Cj分别表示井筒内第j类流体的平均含有率和压缩系数。
根据本发明的一个实施例，所述待分析井的井筒内所含有的流体包括以下所列项中的至少一项：
油、水和气。
根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述待分析井钻遇溶洞内的流体体积：
Vc＝V-Vw
其中，Vc表示待分析井钻遇溶洞内的流体体积，V表示待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，Vw表示待分析井井筒内的流体体积。
本发明所提供的井钻遇溶洞体积的确定方法建立了油气水三相流存在时井筒储存系数与溶洞体积大小的关系式，提出利用动态法确定缝洞型油藏井钻遇溶洞体积，从而克服静态法确定溶洞体积或纵向大小的不足。
同时，由于动态试井测试是对储层直接的动态反映，能够直接真实的反映储层的物性参数，因此，该方法利用动态试井分析法，能够准确地确定井钻遇溶洞体积的大小，这样也就对以后缝洞型碳酸盐岩油藏溶洞储集体的开发提供了更加准确的依据。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是根据本发明一个实施例的井钻遇溶洞体积的确定方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的井筒储集效应示意图；
图3是根据本发明一个实施例的确定井筒存储系数的流程图；
图4是根据本发明一个实施例的确定井筒和钻遇溶洞内的流体总体积的流程图；
图5是根据本发明一个实施例的井筒的结构示意图；
图6是根据本发明一个实施例的W-1井的压恢试井解释双对数曲线示意图；
图7是根据本发明一个实施例的W-2井的压恢试井解释双对数曲线示意图；
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
地震资料解释法是通过大量的地震资料解释，综合考虑溶洞储层地震反射特征，通过分析缝洞异常体边界，从而得到缝洞储集体异常体积大小。
例如，现有的一些学者采用以属性提取和模式识别为核心的波形分析技术，来对缝洞异常体的边界进行研究，从而计算得到缝洞异常体体积大小；一些学者通过大量正演模拟，明确了碳酸盐岩串珠状强振幅、羊排状强振幅、杂乱反射和弱振幅等各类复杂地震响应特征的地质意义，形成了一套基于正演模拟校正下溶洞体积计算方法；一些学者从地震发射振幅入手，通过研究碳酸盐岩缝洞型储集层在空间上的展布规模、连通性，定量计算了碳酸盐岩储集空间的大小；一些学者在岩溶缝洞体的地震资料分辨率和定量化计算理论分析的基础上，通过对“串珠状”反射异常体的雕刻和体积估算，以及由大量数值模拟结果统计获得的体积校正系数的校正，定量计算了有效缝洞体的体积。
测井数据分析法是利用常规测井资料、成像测井资料识别判断溶洞在井周围附近纵向大小。例如一些学者建立了一套溶洞型储层测井识别方法，该方法可以判断溶洞纵向上的大小。
然而通过对上述现有技术的分析发现，由于目前地震精度在15m左右，而溶洞的大小分布范围可以从几米到几十米，因此当溶洞大小小于15m时，用利用地震资料将无法确定溶洞体积大小。进一步地说，即使溶洞大小大于15m，通过地震解释资料确定出的溶洞大小也将不够精确。同时，常规测井或成像测井只能判断溶洞垂向上的大小，不能确定溶洞的平面展布，这也就导致利用常规测井或成像测井很难确定溶洞体积的大小。
因此，仅靠地球物理和测井手段，很难准确确定溶洞体积的大小。动态数据是地下储层特征的直接反应，因此本发明提供了一种利用动态法确定井钻遇溶洞体积的方法。
具体地，本发明为了避免静态法中地震精度以及测井解释只能判断溶洞纵向上大小的缺陷，提供了一种可以准确确定溶洞体积大小的动态计算方法，即利用建立的动态试井资料解释得到的井筒储存系数与溶洞体积之间的关系式确定溶洞体积大小的方法。
动态试井资料是对储层直接的动态反映，其能够直接真实地反映储层的物性参数(包括井筒储存系数)。通过分析研究发现，当油井钻遇大型溶洞时，利用试井资料解释得到的井筒储存系数将因为溶洞的存在而变大，因此基于两者的关系可以有效确定油井钻遇溶洞体积的大小。
图1示出了本实施例所提供的井钻遇溶洞体积的确定方法。
如图1所示，本实施例所提供的方法首先在井筒存储系数确定步骤S101中根据获取到的待分析井的动态试井数据确定该待分析井的井筒存储系数。
一般情况下，油气井试井测试都是在地面开(关)井情况下进行的。油井刚开井或刚关井时，由于井筒内流体的压缩性等原因，地面产量与井底产量不相等，这样也就发生“井筒储集效应”。
如图2所示，以井筒充满单相原油的情形为例。对于开井过程来说，当油井一打开，从井口采出的原油(其产量q1＝q)完全是靠充满井筒的压缩原油膨胀(井筒泄压)而采出来的，此时还没有原油从底层流入井筒。这时，井底产量q2为0，而地面产量(即井口产量)q1为q。然后随着井筒中原油弹性能量的释放，井底产量逐渐增加，过渡到地面产量相等，即q1＝q2＝q。因此对于地层来说，这就好像开井生产出现了一个“滞后”。
而对于关井过程来说，当油井一关闭，地层产量q1立即由q变为0。然而在井底，由于井筒周围地层和井底的压力尚未平衡，或者说它们之间还存在着压差，原油仍然源源不断地由地层流入井筒，使井筒压力逐渐增大(载压)。直到最后井底的压力与井筒周围地层压力达到平衡，这时井底产量才变为0，即q1＝q2＝0，从而真正实现了井底关井。对于地层来说，这就好像关井停产出现了一个“滞后”。显然，这就是“续流效应”。
井筒储集效应的强弱用井筒存储系数来表示，其定义为改变单位井底压力时井筒储存或释放的流体体积。即存在：
其中，C表示井筒储集系数，ΔV表示流体体积，ΔP表示压差。
假定原油充满整个井筒，井底流量为qsf，井口流量(折算到井底)为q′，井口产量为q，体积系数为B，在开井或关井t时间段内，根据物质平衡原理，井筒中原油体积的变化ΔV为：
Figure BDA0000952734620000062
将表达式(2)代入表达式(1)可得：
Figure BDA0000952734620000063
表达式(3)可以写为：
Figure BDA0000952734620000064
在纯井筒存储阶段，当关井时，有qsf＝q·B且q′＝0；在开井时，有qsf＝0且q′＝q·B。因此也就存在：
Figure BDA0000952734620000065
将表达式(5)代入表达式(4)可以得到：
Figure BDA0000952734620000066
两边取对数，可得：
Figure BDA0000952734620000067
根据表达式(7)可以看出，在井筒存储阶段，lgΔp与lgt的关系曲线为一条斜率为1的直线。而井筒存储系数C可以根据这条双对数曲线井筒存储阶段直线段的截距确定出。
因此为了确定待分析井的井筒存储系数C，如图3所示，本实施例所提供的方法首先在步骤S301中根据获取到的待分析井的动态试井数据确定压差Δp与时间t的双对数曲线，随后在步骤S302中根据该双对数曲线确定待分析井的井筒存储系数C。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理方式来确定待分析井的井筒存储系数C，本发明不限于此。
再次如图1所示，当得到待分析井的井筒存储系数C后，本实施例所提供的方法在步骤S102中根据待分析井的井筒存储系数C确定待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V。
图4示出了本实施例中确定待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V的具体流程图。
如图4所示，本实施例中，在确定待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V时，首先在步骤S401中获取待分析井的井筒内流体的品均含有率和对应的压缩系数，随后在步骤S402中根据步骤S401中所获取到的数据以及井筒存储系数C来确定待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V。
当井筒中的流体为单相原油(即井口压力高于饱和压力)时，井筒储存系数C与待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V之间的关系式为：
Figure BDA0000952734620000071
其中，C0表示原油的压缩系数。
由于塔河缝洞型油藏油井生产过程中，原油在井筒中脱气，因此本实施例中井筒内优选地存在油、气和水三相流体。由此可以建立三相流体井筒储存系数C与流体总体积V之间的表达式：
Figure BDA0000952734620000072
其中，Co和fo分别表示油的压缩系数和井筒中的平均含油率，Cw和fw分别表示水的压缩系数和井筒中的平均含水率，Cg和fg分别表示气的压缩系数和井筒中的平均含气率。
根据表达式(9)可以得到：
Figure BDA0000952734620000081
其中，Vw表示井筒内的流体体积，Vc表示待分析井钻遇溶洞内的流体体积。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据实际情况，井筒内含有的流体类型还可以包含其他合理类型，本发明不限于此。对应地，在该实施例中，待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V可以根据如下表达式计算得到：
Figure BDA0000952734620000082
其中，m表示待分析井的井筒内所包含的流体类型的总数，fj和Cj分别表示井筒内第j类流体的平均含有率和压缩系数。
当得到待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V，只要确定出井筒内的流体体积Vw，也就可以确定出待分析井钻遇溶洞内的流体体积Vc。因此再次如图1所示，本实施例所提供的方法在步骤S103中根据待分析井的井深结构来确定待分析井井筒内的流体体积Vw。
具体地，待分析井的井深结构如图5所示，其井深结构由多个井段构成。因此，确定待分析井井筒内的流体体积Vw也就是确定待分析井井深结构所形成的空间大小，即存在：
Figure BDA0000952734620000083
其中，n表示待分析井井筒所包含的段数，hi和ri分别表示待分析井的第i段井筒的长度和内半径。
在步骤S104中，根据步骤S102中所得到的待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V以及步骤S103中所得到的井筒内的流体体积Vw计算待分析井Vc表示待分析井钻遇溶洞内的流体体积Vc。即存在：
Vc＝V-Vw (13)
而待分析井钻遇溶洞内的流体体积Vc也即表示待分析井钻遇溶洞体积。
为了更加清楚地阐述本实施例所提供的井钻遇溶洞体积的确定方法的适用性，以下分别利用该方法来对不同的井的钻遇溶洞体积进行分析。
W-1井是某油田的一口生产井，该井钻遇的为典型的缝洞型油藏。完钻后对该井进行了压力恢复测试，试井测试过程中，压力一直上升，其压恢试井解释双对数分析如图6所示。该井钻井过程发生放空、井漏、井涌等现象。该井初期产量高，产量稳定。
通过对早期纯井筒存储直线段阶段的拟合，利用表达式(7)可以确定出W-1井的井筒存储系数C为63.1m3/MPa。而基于建立出的三相流井筒储存系数与体积之间的表达式，可以确定出该井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V为2579m3。同时，根据该井的井筒结构可以计算得到该井的井筒内的流体体积为350m3。
根据表达式(13)，可以计算得到W-1井的钻遇溶洞内的流体体积Vc为2229m3，也即该井钻遇溶洞的体积为2229m3。
W-2井位于某油田一口生产井，其完钻层位为奥陶系，测井解释为Ⅰ类储层。对该井进行压恢测试，在测试时间内，导数曲线有轻微下掉，其压恢试井解释双对数分析如图7所示。该井的日产油89.44t，不含水，稳产期长。
通过对早期纯井筒存储直线段阶段的拟合，利用表达式(7)可以确定出W-1井的井筒存储系数C为30.2m3/MPa。而基于建立出的三相流井筒储存系数与体积之间的表达式，可以确定出该井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积V为1235m3。同时，根据该井的井筒结构可以计算得到该井的井筒内的流体体积为400m3。
根据表达式(13)，可以计算得到W-1井的钻遇溶洞内的流体体积Vc为835m3，也即该井钻遇溶洞的体积为2229m3。
从上述描述中可以看出，本实施例所提供的井钻遇溶洞体积的确定方法建立了油气水三相流存在时井筒储存系数与溶洞体积大小的关系式，提出利用动态法确定缝洞型油藏井钻遇溶洞体积，从而克服静态法确定溶洞体积或纵向大小的不足。
同时，由于动态试井测试是对储层直接的动态反映，能够直接真实的反映储层的物性参数，因此，该方法利用动态试井分析法，能够准确地确定井钻遇溶洞体积的大小，这样也就对以后缝洞型碳酸盐岩油藏溶洞储集体的开发提供了更加准确的依据。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (7)

1.一种井钻遇溶洞体积的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
井筒存储系数确定步骤，根据获取到待分析井的动态试井数据确定所述待分析井的井筒存储系数，其中，根据获取到待分析井的动态试井数据确定压差与时间的双对数曲线，根据所述双对数曲线获取所述待分析井的井筒存储系数，其中，根据如下表达式计算所述待分析井的井筒存储系数
Figure FDA0002491992800000011
其中，C表示井筒存储系数，ΔP表示压差，t表示时间，q表示产量，B表示体积系数；
流体总体积确定步骤，根据所述待分析井的井筒存储系数确定所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积；
溶洞体积确定步骤，获取所述待分析井井筒内的流体体积，结合所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，确定所述待分析井钻遇溶洞内的流体体积，从而得到所述待分析井钻遇溶洞的体积。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述溶洞体积确定步骤中，根据所述待分析井的井深结构确定所述待分析井井筒内的流体体积。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述待分析井井筒内的流体体积：
Figure FDA0002491992800000012
其中，V w 表示待分析井井筒内的流体体积，n表示待分析井井筒所包含的段数，h i 和r i 分别表示待分析井的第i段井筒的长度和内半径。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体总体积确定步骤包括：
获取所述待分析井的井筒内流体的平均含有率和对应的压缩系数；
根据所述井筒内流体的平均含有率和对应的压缩系数，结合所述井筒存储系数确定所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积：
Figure FDA0002491992800000021
其中，V表示待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，m表示待分析井的井筒内所包含的流体类型的总数，f j 和C j 分别表示井筒内第j类流体的平均含有率和压缩系数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待分析井的井筒内所含有的流体包括以下所列项中的至少一项：
油、水和气。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述待分析井钻遇溶洞内的流体体积：
V c ＝V-V w
其中，V c 表示待分析井钻遇溶洞内的流体体积，V表示待分析井的井筒和钻遇溶洞内的流体总体积，V w 表示待分析井井筒内的流体体积。
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