CN108468540B - 一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低渗‑特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法，包括以下步骤：采集油气藏的基本参数，通过试井方法得到试井双对数曲线，并从试井双对数曲线得到得到裂缝地层双线性流开始时间、裂缝地层三线性流开始时间、关井达到拟稳定流动时间，通过计算得到压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间和压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间；再计算导压系数；计算压裂直井椭圆形泄流区域短半轴和压裂直井椭圆形泄流区域长半轴；最后计算出压裂直井泄流面积。本发明基于渗流的基本思想、地下油气渗流基本规律、现代试井解释曲线，更为准确地确定未压裂直井单井泄流面积以及压裂直井泄流区域的单井泄流面积。

Description

一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法
技术领域
本发明属于石油勘探与开发技术领域，具体是一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展与工业化的不断推进，我国对传统能源石油天然气的消耗不断增大。而我国的油气资源经过过去几十年的大量开采，那些储量规模大，资源丰度高，开采难度低的常规油气资源在剩余油气资源中所占的比例越来越小。因此，开采难度较大，开发效益较低的低渗-特低渗油气藏渐渐步入人们的视野。我国低渗透油气资源地质储量约40亿吨，占已探明储量的24.5％，具有较高的开发价值。
现有的确定油气藏直井、压裂直井泄流面积的方法，通常采用等效圆形泄流半径确定圆形泄流区域的单井泄流面积。但是对于压裂直井的泄流面积计算，由于人工裂缝存在，导致油气藏泄流区域形状不为圆形，采用常规计算方法具有较大的误差。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种更好地、更为准确的低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法，包括以下步骤：
S10、采集油气藏的基本参数，所述基本参数包括地层平均孔隙度φ、流体粘度μ、地层综合压缩系数Ct、平均渗透率k、地层原始压力pi、有效厚度h、裂缝半长xf；
S20、通过试井方法得到试井解释双对数曲线，并从试井解释双对数曲线得到裂缝地层双线性流开始时间t1、裂缝地层三线性流开始时间t2、关井达到拟稳定流动时间tpss2，其中关井达到拟稳定流动时间tpss2为试井解释双对数曲线上达到拟稳定流动阶段后的一个半对数周期内对应的时间；
S30、通过下式计算得到压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间Δt2和压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间Δt3；
Δt2＝tpss2-t1
Δt3＝tpss2-t2
式中：tpss2为压裂直井关井达到拟稳定流动时间，h；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h；t1为裂缝地层双线性流开始时间，h；t2为裂缝地层三线性流开始时间，h；
S40、再通过下式计算导压系数η；
Figure GDA0002944030540000021
式中：k为地层平均渗透率，D；φ为地层平均孔隙度，％；μ为流体粘度，mPa·s；Ct为地层综合压缩系数，1/atm；η为导压系数，cm2/s；
S40、通过下式计算压裂直井椭圆形泄流区域短半轴a和压裂直井椭圆形泄流区域长半轴b；
Figure GDA0002944030540000022
Figure GDA0002944030540000023
式中：η为导压系数，m2/h；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m；b′为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动距离，m；xf为裂缝半长，m；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h；
S50、最后通过下式计算出压裂直井泄流面积A2；
A2＝πab
式中：A2为压裂直井泄流面积，m2；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m。
进一步的是，所述步骤S20的具体步骤为：
S201、通过试井方法得到试井解释双对数曲线；
S202、通过试井方法得到试井解释双对数曲线上划分相应的地层流体流动阶段，所述地层流体流动阶段包括如下5个阶段；
阶段Ⅰ：纯井筒储集阶段；
阶段Ⅱ：井筒储集、裂缝线性流、裂缝表皮效应，裂缝线性流作用时间很短，通常被井筒储集效应所掩盖，因而试井曲线上很难观测到裂缝线性流的线性流动特性；
阶段Ⅲ：裂缝地层双线性流阶段，裂缝越长，双线性流持续的时间越长；
阶段Ⅳ：裂缝地层三线性流阶段，裂缝越长，三线性流出现的时间越晚，三线性流持续的时间也越长；
阶段Ⅴ：地层拟径向流阶段；
S203、最后得到裂缝地层双线性流开始时间为t1、定义裂缝地层三线性流开始时间为t2、关井达到拟稳定流动时间tpss2，其中关井达到拟稳定流动时间tpss2为试井解释双对数曲线上达到拟稳定流动阶段后的一个半对数周期内对应的时间。
本发明的有益效果为：本发明基于渗流的基本思想、地下油气渗流基本规律、现代试井解释曲线，能够即时反映地下流体渗流情况，更为准确地确定未压裂直井单井泄流面积以及压裂直井泄流区域的单井泄流面积，导出了一种低渗-特低渗油气藏直井、压裂直井泄流面积的新计算方法；当下，低渗-特低渗油气藏的开发开采在世界范围内越来越受到重视，更好地、更为准确地确定油气藏单井泄流面积更加适应当下发展形式。
附图说明
图1为典型的压裂直井模型试井双对数试井特征曲线图；
图2为裂缝线性流模型图；
图3为裂缝地层双线性流模型图；
图4为裂缝地层三线性流模型图；
图5为地层拟向流模型图；
图6为未压裂直井和压裂直井的泄流区域示意图；
图7为实施例1的双对数曲线图；
图8为实施例2的双对数曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
本发明主要是解决低渗-特低渗油气藏储层中单一一口直井或者压裂直井泄流面积的计算，导出了一种新的、更好的计算直井以及压裂直井单井泄流面积的公式，油田现场根据本发明导出的新的计算泄流面积公式，结合相关数据，即可求得直井或者压裂直井单井泄流面积。
本发明的一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法，包括以下步骤：包括以下步骤：
S10、采集油气藏的基本参数，所述基本参数包括地层平均孔隙度φ、流体粘度μ、地层综合压缩系数Ct、平均渗透率k、地层原始压力pi、有效厚度h、裂缝半长xf；
S20、通过试井方法得到试井解释双对数曲线，并从试井解释双对数曲线得到裂缝地层双线性流开始时间t1、裂缝地层三线性流开始时间t2、关井达到拟稳定流动时间tpss2，其中关井达到拟稳定流动时间tpss2为试井解释双对数曲线上达到拟稳定流动阶段后的一个半对数周期内对应的时间；
具体的是根据地层流体基本渗流规律，在试井解释双对数曲线上划分相应的地层流体流动阶段，可以清楚地确定每一流动阶段开始或结束时间。从而求取直井圆形泄流半径及压裂直井椭圆形长短半轴上流体流动时间。
S201、分析试井双对数曲线上压裂直井中流体流动阶段与流动形态划分；
如图1所示，压裂直井地层流体流动包含以下几个流动阶段：
阶段Ⅰ：纯井筒储集阶段；
阶段Ⅱ：井筒储集、裂缝线性流、裂缝表皮效应，裂缝线性流作用时间很短，通常被井筒储集效应所掩盖，因而试井曲线上很难观测到裂缝线性流的线性流动特性(图2)(试井压力和压力导数曲线呈平行直线的特征)；
阶段Ⅲ：裂缝地层双线性流阶段(图3)，裂缝越长，双线性流持续的时间越长；
阶段Ⅳ：裂缝地层三线性流阶段(图4)，裂缝越长，三线性流出现的时间越晚，三线性流持续的时间也越长；
阶段Ⅴ：地层拟径向流阶段(图5)。
S202、确定地层流体各个流动阶段开始或者结束时间。
其试井解释双对数曲线上，地层流体流动至阶段Ⅴ时，即达到拟稳定流动阶段后的一个半对数周期内对应的时间为关井达到拟稳定流动时间tpss(Pseudo-steady StateTime)；阶段Ⅲ裂缝地层双线性流阶段开始时间为t1；阶段Ⅳ：裂缝地层三线性流阶段开始时间为t2。
S30、计算直井径向方向上以及压裂直井长短半轴上流体流动时间；
在无限大均质低渗-特低渗油气藏储层中一口直井开井生产，地层流体首先经过井筒储集效应以及表皮影响阶段，然后进入平面径向流动阶段。因此，关井达到拟稳定流动时间tpss即为直井圆形泄流区域流体径向流动时间。
在压裂直井生产过程中，椭圆形泄流区域短半轴上的流体在裂缝地层双线性流动开始时开始流动，直到压裂直井中流体进入平面径向流动阶段；同理，椭圆形泄流区域长半轴上的流体在裂缝地层三线性流动开始时开始流动，直到压裂直井中流体进入平面径向流动阶段。
Δt1＝tpss1
Δt2＝tpss2-t1
Δt3＝tpss2-t2
式中：Δt1为直井圆形泄流区域流体径向流动时间，h；tpss1为直井关井达到拟稳定流动时间，h；tpss2为压裂直井关井达到拟稳定流动时间，h；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h；t1为裂缝地层双线性流开始时间，h；t2为裂缝地层三线性流开始时间，h。
又由于地层流体在裂缝中流动时间，即裂缝地层线性流结束时间相较于整个地层流体达到拟稳定流动阶段时间短，可忽略不计。因此压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间为：
Δt2＝tpss2
S40、确定直井圆形泄流区域泄流半径，压裂直井椭圆形泄流区域长、短半轴；
在确定直井以及压裂直井单井泄流面积时，需要直井圆形泄流区域泄流半径、压裂直井椭圆形泄流区域长、短半轴三个参数，本发明方法通过地层中任意一点处的压力关于距井筒距离和时间的表达式，推导出压力波传播距离与时间的公式。当开井生产极短时间后立即关井，关井后地层流体达到拟稳定流动状态时，直井圆形泄流区域流体径向流动时间Δt1，压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间Δt2，压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间Δt3。通过Δt1、Δt2、Δt3、xf与压力波传播距离与时间的公式即可确定直井圆形泄流区域泄流半径、压裂直井椭圆形泄流区域长、短半轴的大小；
S401、井底压力波传播半径公式；
一口井开井生产极短时间之后立即关井，井底所产生的压力变化将以波的形式不断地向地层传播，压力波所传播的区域也不断扩大。在压力波传播过程中，地层任意一处的压力p(r，t)是距离r和时间t的函数：
Figure GDA0002944030540000071
Figure GDA0002944030540000072
式中：p(r，t)为地层中距井底r处在时间t时的压力，MPa；pi为原始地层压力，MPa；q为井的产量，m3/d；μ为流体黏度，mPa·s；B为体积系数，无因次量；k为地层渗透率，D；h为地层厚度，m；φ地层为孔隙度，％；Ct为地层综合压缩系数，MPa-1；r为距井底径向距离，m；t为压力波传播时间，h；Ei(u)为幂积分函数。
本发明令
Figure GDA0002944030540000073
由上述地层压力关于距离与时间的分布函数可以计算出压力波传播距离公式；
Figure GDA0002944030540000081
Figure GDA0002944030540000082
Figure GDA0002944030540000083
式中：ri为地层压力波传播距离，m；k为地层渗透率，D；φ地层为孔隙度，％；Ct为地层综合压缩系数，MPa-1；η为导压系数，m2/h；t为压力波传播时间，h。
根据上述公式即可计算得到导压系数η；
S402、直井泄流半径、压裂直井长、短半轴确定；
通过地层流体渗流规律在试井双对数曲线上反映的流动阶段，就可以确定直井圆形泄流区域流体径向流动时间Δt1，压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间Δt2，压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间Δt3。
进而确定出直井泄流半径、压裂直井长、短半轴长度。
Figure GDA0002944030540000084
Figure GDA0002944030540000085
Figure GDA0002944030540000086
Figure GDA0002944030540000087
式中：re1为直井圆形泄流区域泄流半径，m；η为导压系数，m2/h；Δt1为直井圆形泄流区域流体径向流动时间，h；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m；b′为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动距离，m；xf为裂缝半长，m；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h；re2为压裂直井椭圆形泄流区域等效圆形半径，m；
S50、计算直井、压裂直井单井泄流面积；
S501、计算直井单井泄流面积；
如图6所示，对于无限大、均质低渗-特低渗油气藏中的一口单一直井生产，在其开井生产过程中，地层中各个方向上的流体同时朝着井筒(圆心)流动，形成典型的平面径向流。计算直井泄流面积时，近似认为直井泄流区域为圆形，当得到直井圆形泄流区域泄流半径时，就可直接计算直井单井泄流面积：
Figure GDA0002944030540000091
式中：A1为直井泄流面积，m2；re1为直井圆形泄流区域泄流半径，m。
S502、计算压裂直井单井泄流面积A2；
低渗-特低渗油气藏储层中单一一口压裂直井生产，在其开井生产过程中，地层流体首先在裂缝中流入井筒，进而垂直于裂缝方向上的流体流入裂缝，再由裂缝流入井筒内，然后裂缝两端的流体开始流动，最后到平面径向流阶段。由于在井筒的各个方向上流体开始流动的时间不一致，再加上裂缝半长对泄流半径的影响，就导致了压裂直井单井泄流区域形状由圆形转变为了椭圆形(图6)，垂直于裂缝方向上的流体最远响应距离称作椭圆形泄流区域的短半轴，与裂缝重合方向上，裂缝半长与此方向上流体最远流动距离之和为椭圆形泄流区域的长半轴。因此，其泄流面积表达式为：
A2＝πab
b＝b′+xf
A2＝πa(b′+xf)
式中：A2为压裂直井泄流面积，m2；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m；b′为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动距离，m；xf为裂缝半长，m。
上述直井、压裂直井单井泄流面积计算公式还可为：
Figure GDA0002944030540000092
Figure GDA0002944030540000093
式中：A1为直井泄流面积，m2；re1为直井圆形泄流区域泄流半径，m；η为导压系数，m2/h；直井圆形泄流区域流体径向流动时间Δt1，h；k为地层渗透率，D；φ地层为孔隙度，％；Ct为地层综合压缩系数，MPa-1；Δt1为直井圆形泄流区域流体径向流动时间，h；tpss1为直井关井达到拟稳定流动时间，h；A2压裂直井泄流面积，m2；re2为压裂直井椭圆形泄流区域等效圆形半径，m；tpss2为压裂直井关井达到拟稳定流动时间，h；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m；b′为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动距离，m；xf为裂缝半长，m；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h。
实施例1
选取一口低渗致密气藏压裂直井，通过本发明方法计算计算泄气面积。
元坝气田储层总体为低孔低渗，其中盒3段储层物性相对最好，平均孔隙度10.27％、平均渗透率1.36mD；其次为盒2，盒2平均孔隙度为8.66％，平均渗透率0.73mD，太2平均孔隙度为8.58％，平均渗透率0.7mD；总体表现为低孔低渗致密气藏。
选取元坝气田RE12井区盒2层的R4-3-14井，地层原始压力pi为25.38MPa，平均地层压力p为13.27MPa，地层孔隙度φ为0.0718，流体粘度μ为0.02mPa·s，地层综合压缩系数Ct为0.033MPa-1，产层厚度h为8.5m，原始含气饱和度Sgi为0.585，裂缝半长xf为121.62m。
2012年对其进行了试井解释，模型选用的是均质无穷大储层有限导流垂直裂缝三线性流气井试井模型，试井解释拟合了双对数曲线图，如图7所示。反映出典型的垂直裂缝井三线性流动渗流特性。通过试井双对数曲线可以读取，气藏刚达到拟稳定流动时间tpss为3890h，刚开始裂缝地层三线性流动时间t2为14.95h。从图7可以看出，井筒储集效应和地层流体在裂缝中线性流动时间t1小于1个小时，对椭圆形泄气区域短半轴影响较小，可以忽略不计。
表1元坝气田RE12井区R4-3-14井泄气面积
Figure GDA0002944030540000111
由上表可以看出，通过在试井双对数曲线(图7)上读取的t2、tpss，计算得到的低渗压裂直井椭圆泄气面积和动态储量，符合实际低渗致密的地层特点。
实施例2
选取一口低渗致密油藏压裂直井，通过本发明方法计算计算泄油面积。
选取塔里木油田某一区块，该区块具有典型的低孔特低渗透、异常高压、深层的特征。选取GD-4-15井进行分析，该井为采油压裂直井，测试井段3835-3844m，测试日期2016/7/23。原始地层压力pi为45.09MPa，地层渗透率为0.44mD，裂缝半长xf为36.74m，导压系数η为5.46m2/h。
通过图8塔里木油田GD-4-15井试井解释双对数曲线，利用本发明计算方法，获得三线性流动开始时间t2，关井达拟稳定流动时间tpss，椭圆形泄油区域短、长半轴a、b以及该油井泄油面积A2，如下表：
表2塔里木油田GD-4-15井泄油面积计算结果
t<sub>2</sub>，h t<sub>pss</sub>，h a，m b，m A<sub>2</sub>，m<sup>2</sup>
13 634 55.67 92.41 16162
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭露，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、采集油气藏的基本参数，所述基本参数包括地层平均孔隙度φ、流体粘度μ、地层综合压缩系数Ct、平均渗透率k、地层原始压力pi、有效厚度h、裂缝半长xf；
S20、通过试井方法得到试井解释双对数曲线，并从试井解释双对数曲线得到裂缝地层双线性流开始时间t1、裂缝地层三线性流开始时间t2、关井达到拟稳定流动时间tpss2，其中关井达到拟稳定流动时间tpss2为试井解释双对数曲线上达到拟稳定流动阶段后的一个半对数周期内对应的时间；
S30、通过下式计算得到压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间Δt2和压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间Δt3；
Δt2＝tpss2-t1
Δt3＝tpss2-t2
式中：tpss2为压裂直井关井达到拟稳定流动时间，h；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h；t1为裂缝地层双线性流开始时间，h；t2为裂缝地层三线性流开始时间，h；
S40、再通过下式计算导压系数η；
Figure FDA0002944030530000011
式中：k为地层平均渗透率，D；φ为地层平均孔隙度，％；μ为流体粘度，mPa·s；Ct为地层综合压缩系数，1/atm；η为导压系数，cm2/s；
S40、通过下式计算压裂直井椭圆形泄流区域短半轴a和压裂直井椭圆形泄流区域长半轴b；
Figure FDA0002944030530000021
Figure FDA0002944030530000022
式中：η为导压系数，m2/h；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；Δt2为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴上流体流动时间，h；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m；b′为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动距离，m；xf为裂缝半长，m；Δt3为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴上流体在非裂缝段流动时间，h；
S50、最后通过下式计算出压裂直井泄流面积A2；
A2＝πab
式中：A2为压裂直井泄流面积，m2；a为压裂直井椭圆形泄流区域短半轴，m；b为压裂直井椭圆形泄流区域长半轴，m。
2.根据权利要求1所述的一种低渗-特低渗油气藏单井泄流面积的计算方法，其特征在于，所述步骤S20的具体步骤为：
S201、通过试井方法得到试井解释双对数曲线；
S202、通过试井方法得到试井解释双对数曲线上划分相应的地层流体流动阶段，所述地层流体流动阶段包括如下5个阶段；
阶段Ⅰ：纯井筒储集阶段；
阶段Ⅱ：井筒储集、裂缝线性流、裂缝表皮效应，裂缝线性流作用时间很短，通常被井筒储集效应所掩盖，因而试井曲线上很难观测到裂缝线性流的线性流动特性；
阶段Ⅲ：裂缝地层双线性流阶段，裂缝越长，双线性流持续的时间越长；
阶段Ⅳ：裂缝地层三线性流阶段，裂缝越长，三线性流出现的时间越晚，三线性流持续的时间也越长；
阶段Ⅴ：地层拟径向流阶段；
S203、最后得到裂缝地层双线性流开始时间为t1、定义裂缝地层三线性流开始时间为t2、关井达到拟稳定流动时间tpss2，其中关井达到拟稳定流动时间tpss2为试井解释双对数曲线上达到拟稳定流动阶段后的一个半对数周期内对应的时间。
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