CN108920849A - 一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，涉及缝洞型储层试井技术领域。本发明包括建立缝洞型油藏试井模型，并将地层中的溶洞视作点源；根据试井模型，获得无限大地层中的真实空间井底压力解；根据真实空间井底压力解，采用叠加原理获得地层中多个洞同时存在时的真实空间井底压力；利用真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数及洞到井的距离。本发明通过为缝洞型油藏储层参数计算及储量计算提供了配套的解释方法，能够直接解释缝洞型油藏中溶洞的个数及距离，为油田开发方案的制定提供技术支撑；在拉普拉斯空间可以给出解析解，计算速度快；拟合后的解释结果可直接给出溶洞的个数及流量。
Description
技术领域
本发明属于缝洞型储层试井技术领域，特别是涉及一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法。
背景技术
碳酸盐岩缝洞型油藏基质基本不含油，储集空间以裂缝、溶洞为主，原油在裂缝、溶洞中的流动存在管流和渗流。原油在深大断裂裂缝和溶洞中流动时，垂向流动明显。目前的试井分析方法主要基于三重介质和等势体理论，基于这两种理论都无法判断地层中是否存在溶洞，并给出洞提供的流量。
三重介质是采用宏观统计理论，将缝洞型储层储油空间分为三种渗透率、孔隙度的介质(洞、缝、基质)，其中基质是主要储油空间；裂缝直接与井筒连通，溶洞向裂缝供液、基质向裂缝和溶洞供液。但每个介质中仍然采用达西定律表示其中的流动，是基于渗流理论建立一套较完整的试井理论体系。
等势体理论假设：1)缝洞型储层储集空间只有溶洞，但不考虑流体在溶洞中的流动，压力波在洞中瞬间传播，2)裂缝不是储油空间只是渗流通道，3)基质既不是储油空间、也不是渗流通道。
目前这两种理论都是基于常规试井解释理论，基于常规试井解释给出的结果是渗透率、储容比及窜流系数等参数，这些参数只是地层中裂缝、基质及溶洞参数中的平均值，使用这些参数无法认识缝洞特征，不能确定缝洞大小、个数及距离等直接服务缝洞型油田开发的参数，尤其是当地层中存在多个溶洞时，每个洞提提供的流量是油田开发中重要的参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，通过用基于能量守恒定律及溶洞波动相结合的缝洞型储层试井解释方法，通过压力恢复试井曲线解释，获得地层中洞的个数及洞提供的流量参数，解决了现有不能确定缝洞大小、个数及距离等直接服务缝洞型油田开发的参数的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，包括采用基于能量守恒定律及溶洞波动相结合的缝洞型储层试井解释方法，具体步骤如下：
S000：建立缝洞型油藏试井模型，并将地层中的溶洞视作点源；
S001：根据所述试井模型，获得无限大地层中的真实空间井底压力解；
S002：根据所述真实空间井底压力解，采用叠加原理获得地层中多个洞同时存在时的真实空间井底压力；
S003：利用所述真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数及洞到井的距离；
其中S001具体步骤包括如下过程：
A000：利用拉普拉斯变换对所述试井模型进行求解，获得拉普拉斯空间井底压力解函数
A001：利用Stehfest数值反演技术，根据所述拉普拉斯空间井底压力解函数得到真实空间井底压力解pwD(tD)；
其中，所述试井模型为：
所述试井模型中的油藏参数包括：原始地层压力：pi；裂缝压力：pf；溶洞压力：pv；井底压力：pw；外部介质渗透率：k；流体粘度：；外部介质孔隙度：；外部介质压缩系数：Ct；产量：Q；体积系数：B；井筒半径：rw；溶洞半径：rv；井筒储集系数：Cw；为溶洞储集常数：Cv；井筒的表皮系数：sw；溶洞的表皮系数：sv；与井筒相连地层的厚度：h1；与溶洞相连地层的厚度：h2；时间：t；半径：r；溶洞无因次半径：rvD；
其中，无因次压力：
无因次时间：
无因次半径：
无因次井筒储集系数：
无因次溶洞储集系数：
无因次高度：
无因次波动系数：
无因次阻尼系数：
方程修正系数：α；
数学函数：
其中，f表示裂缝；v表示溶洞；w表示油井；v0为流体初始时刻的速度；D为油管直径；为流体密度；C为管道及流体系统中的波速。
优选地，对所述试井模型进行拉普拉斯变换，解得拉普拉斯空间井底压力解函数如下：
；
其中，
为第二类虚宗量0阶贝塞尔函数；
为第二类虚宗量1阶贝塞尔函数；
为第一类虚宗量0阶贝塞尔函数；
为第一类虚宗量1阶贝塞尔函数；
γ＝0.577216为欧拉常数。
优选地，所述试井模型中最后一个方程是基于能量守恒定律建立的无量纲方程：
优选地，S002包括如下步骤：
B000：确定地层中向试井中提供产量Q1的洞1以及提供产量Q2的洞2；
B001：利用叠加原理得到洞1和洞2同时存在时的真实空间井底压力解；
其中，利用叠加原理得到洞1和洞2同时存在时的真实空间井底压力解包括如下过程：
C000：将所述洞1看作点源1、洞2看作点源2；按照源汇理论得到地层中多源汇的连续性方程为：
其中，qi为第i个源汇的强度；M1为点源1在空间上的位置；M2为点源2在空间上的位置；M为空间上任意点位置；δ函数表示集中分布的物理量；
C001：采用微可压缩假设，并将达西定律代入方程(1)得到：
C002：定义无量纲量并求解无量纲源汇方程，得到源汇在井筒出的无量纲压力：
其中，为无量纲压力；为无量纲时间；为洞1的无量纲距离；为洞2的无量纲距离；为指数积分函数；为洞2提供的流量比；为洞1提供的流量比；
C003：洞1和洞2同时存在时的试井的真实空间井底压力为：
优选地，所述真实空间井底压力解pwD(tD)由Stehfest数值反演技术获得：
其中，N为偶数且N的范围为8-16。
优选地，S003中利用所述真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数具体过程如下：
利用所述真实空间井底压力解pwD(tD)与实测的井底压力数据进行拟合，获得无量纲流量比QD，由公式Qi＝QiD×Q计算洞提供的流量Q，从实测曲线中上翘的段数即为洞的个数。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过地层中溶洞个数和流量试井解释方法，为缝洞型油藏储层参数计算及储量计算提供了配套的解释方法，能够直接解释缝洞型油藏中溶洞的个数及距离，为油田开发方案的制定提供技术支撑；
2、本发明模型简单，求解方便，在拉普拉斯空间可以给出解析解，并且解析解不涉及复杂函数的计算，计算速度快；拟合后的解释结果可直接给出溶洞的个数及流量，提高油田开发的效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法的流程图；
图2为本发明中的流量比对典型曲线影响的曲线图；
图3为本发明中的缝洞型油藏双对数压力及导数拟合图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，包括采用基于能量守恒定律及溶洞波动相结合的缝洞型储层试井解释方法，具体步骤如下：
S000：建立缝洞型油藏试井模型，并将地层中的溶洞视作点源；
S001：根据试井模型，获得无限大地层中的真实空间井底压力解；
S002：根据真实空间井底压力解，采用叠加原理获得地层中多个洞同时存在时的真实空间井底压力；
S003：利用真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数及洞到井的距离；
其中S001具体步骤包括如下过程：
A000：利用拉普拉斯变换对试井模型进行求解，获得拉普拉斯空间井底压力解函数
A001：利用Stehfest数值反演技术，根据拉普拉斯空间井底压力解函数得到真实空间井底压力解pwD(tD)；
其中，试井模型为：
试井模型中的油藏参数包括：原始地层压力：pi；裂缝压力：pf；溶洞压力：pv；井底压力：pw；外部介质渗透率：k；流体粘度：；外部介质孔隙度：；外部介质压缩系数：Ct；产量：Q；体积系数：B；井筒半径：rw；溶洞半径：rv；井筒储集系数：Cw；为溶洞储集常数：Cv；井筒的表皮系数：sw；溶洞的表皮系数：sv；与井筒相连地层的厚度：h1；与溶洞相连地层的厚度：h2；时间：t；半径：r；溶洞无因次半径：rvD；
其中，无因次压力：
无因次时间：
无因次半径：
无因次井筒储集系数：
无因次溶洞储集系数：
无因次高度：
无因次波动系数：
无因次阻尼系数：
方程修正系数：α；
数学函数：
其中，f表示裂缝；v表示溶洞；w表示油井；v0为流体初始时刻的速度；D为油管直径；为流体密度；C为管道及流体系统中的波速。
其中，对试井模型进行拉普拉斯变换，解得拉普拉斯空间井底压力解函数如下：
；
其中，
为第二类虚宗量0阶贝塞尔函数；
为第二类虚宗量1阶贝塞尔函数；
为第一类虚宗量0阶贝塞尔函数；
为第一类虚宗量1阶贝塞尔函数；
γ＝0.577216为欧拉常数。
其中，试井模型中最后一个方程是基于能量守恒定律建立的无量纲方程：
其中，S002包括如下步骤：
B000：确定地层中向试井中提供产量Q1的洞1以及提供产量Q2的洞2；
B001：利用叠加原理得到洞1和洞2同时存在时的真实空间井底压力解；
其中，利用叠加原理得到洞1和洞2同时存在时的真实空间井底压力解包括如下过程：
C000：将洞1看作点源1、洞2看作点源2；按照源汇理论得到地层中多源汇的连续性方程为：
其中，qi为第i个源汇的强度；M1为点源1在空间上的位置；M2为点源2在空间上的位置；M为空间上任意点位置；δ函数表示集中分布的物理量；
C001：采用微可压缩假设，并将达西定律代入方程(1)得到：
C002：定义无量纲量并求解无量纲源汇方程，得到源汇在井筒出的无量纲压力：
其中，为无量纲压力；为无量纲时间；为洞1的无量纲距离；为洞2的无量纲距离；为指数积分函数；为洞2提供的流量比；为洞1提供的流量比；
C003：洞1和洞2同时存在时的试井的真实空间井底压力为：
其中，真实空间井底压力解pwD(tD)由Stehfest数值反演技术获得：
其中，N为偶数且N的范围为8-16。
其中，S003中利用真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数具体过程如下：
利用真实空间井底压力解pwD(tD)与实测的井底压力数据进行拟合，获得无量纲流量比QD，由公式Qi＝QiD×Q计算洞提供的流量Q，从实测曲线中上翘的段数即为洞的个数。
本发明中由步骤1、步骤2和步骤3计算地层中有一个溶洞时不同流量比下的井底压力及导数，同时绘制无量纲量双对数图。图2是地层中有一个洞且LD＝400，流量比分别为0.2、0.5和0.8时的典型曲线，从图2可以看出：不同的流量比影响导数曲线上翘的高度，流量比越大导数曲线上翘越高。通过图2可知，当地层存在溶洞时，压力导数曲线上翘，流量比是导数曲线上翘的主要原因，当对缝洞型油藏压力恢复试井曲线进行拟合时，可以通过曲线拟合值得到流量比值，最终得到地层中洞提供的流量。
步骤4中通过对实际压力恢复曲线的求导，并绘制成压力及导数双对数曲线，与图2给出的图版进行拟合。表1给出了该井例的基本参数，图3给出了该井例的双对数压力及导数拟合图。
图版的计算参数为：
流量比为：QD＝0.403。
(1)由表1中的参数及无量纲量的定义，可以计算出洞提供的流量为：Q1＝Q1D×Q＝0.403×109＝43.927(m3/D)；
(2)从实测曲线上翘的段数只有一个，地层中只有一个溶洞。
表1：地层及流体基本参数表
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，其特征在于，包括采用基于能量守恒定律及溶洞波动相结合的缝洞型储层试井解释方法，具体步骤如下：
S000：建立缝洞型油藏试井模型，并将地层中的溶洞视作点源；
S001：根据所述试井模型，获得无限大地层中的真实空间井底压力解；
S002：根据所述真实空间井底压力解，采用叠加原理获得地层中多个洞同时存在时的真实空间井底压力；
S003：利用所述真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数及洞到井的距离；
其中S001具体步骤包括如下过程：
A000：利用拉普拉斯变换对所述试井模型进行求解，获得拉普拉斯空间井底压力解函数
A001：利用Stehfest数值反演技术，根据所述拉普拉斯空间井底压力解函数得到真实空间井底压力解pwD(tD)；
其中，所述试井模型为：
所述试井模型中的油藏参数包括：原始地层压力：pi；裂缝压力：pf；溶洞压力：pv；井底压力：pw；外部介质渗透率：k；流体粘度：；外部介质孔隙度：；外部介质压缩系数：Ct；产量：Q；体积系数：B；井筒半径：rw；溶洞半径：rv；井筒储集系数：Cw；为溶洞储集常数：Cv；井筒的表皮系数：sw；溶洞的表皮系数：sv；与井筒相连地层的厚度：h1；与溶洞相连地层的厚度：h2；时间：t；半径：r；溶洞无因次半径：rvD；
其中，无因次压力：
无因次时间：
无因次半径：
无因次井筒储集系数：
无因次溶洞储集系数：
无因次高度：
无因次波动系数：
无因次阻尼系数：
方程修正系数：α；
数学函数：
其中，f表示裂缝；v表示溶洞；w表示油井；v0为流体初始时刻的速度；D为油管直径；为流体密度；C为管道及流体系统中的波速。
2.根据权利要求1所述的一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，其特征在于，对所述试井模型进行拉普拉斯变换，解得拉普拉斯空间井底压力解函数如下：
其中，
为第二类虚宗量0阶贝塞尔函数；
为第二类虚宗量1阶贝塞尔函数；
为第一类虚宗量0阶贝塞尔函数；
为第一类虚宗量1阶贝塞尔函数；
γ＝0.577216为欧拉常数。
3.根据权利要求1所述的一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，其特征在于，所述试井模型中最后一个方程是基于能量守恒定律建立的无量纲方程：
4.根据权利要求1所述的一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，其特征在于，S002包括如下步骤：
B000：确定地层中向试井中提供产量Q1的洞1以及提供产量Q2的洞2；
B001：利用叠加原理得到洞1和洞2同时存在时的真实空间井底压力解；
其中，利用叠加原理得到洞1和洞2同时存在时的真实空间井底压力解包括如下过程：
C000：将所述洞1看作点源1、洞2看作点源2；按照源汇理论得到地层中多源汇的连续性方程为：
(1)
其中，qi为第i个源汇的强度；M1为点源1在空间上的位置；M2为点源2在空间上的位置；M为空间上任意点位置；δ函数表示集中分布的物理量；
C001：采用微可压缩假设，并将达西定律代入方程(1)得到：
C002：定义无量纲量并求解无量纲源汇方程，得到源汇在井筒出的无量纲压力：
其中，为无量纲压力；为无量纲时间；为洞1的无量纲距离；为洞2的无量纲距离；为指数积分函数；为洞2提供的流量比；为洞1提供的流量比；
C003：洞1和洞2同时存在时的试井的真实空间井底压力为：
5.根据权利要求1所述的一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，其特征在于，所述真实空间井底压力解pwD(tD)由Stehfest数值反演技术获得：
；
其中，N为偶数且N的范围为8-16。
6.根据权利要求1所述的一种缝洞型储层试井确定地层中洞流量方法，其特征在于，S003中利用所述真实空间井底压力解与实测的井底压力数据进行拟合，获得洞的个数具体过程如下：
利用所述真实空间井底压力解pwD(tD)与实测的井底压力数据进行拟合，获得无量纲流量比QD，由公式Qi＝QiD×Q计算洞提供的流量Q，从实测曲线中上翘的段数即为洞的个数。
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