CN109033519A - 一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法及装置 - Google Patents

Abstract

本说明书提供了一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法及装置，该解释方法包括：建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；根据所述地层模型建立试井解释模型；获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据所述试井解释模型对其进行解释。该方案考虑了裂缝因素，并采用双重介质进行描述，建立了异常高压碳酸盐岩地层模型。在该地层模型的基础上进一步建立的试井解释模型可对异常高压碳酸盐岩挥发性油藏进行可靠的解释。

Description

一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法及装置

技术领域

本说明书涉及一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法及装置。

背景技术

试井是为了获取井或地层的参数将压力计下入井下测量压力或流量随时间的变化，并进行测试资料分析处理的总过程。试井包括矿场测试和资料分析处理两部分。矿场测试设计测试仪器和测试工艺，测试资料的分析处理涉及油气渗流理论及其应用。试井解释方法是利用渗流理论分析测试资料，评价地层或井参数的方法，是油气渗流理论在油气田开发中的实际应用。多年来，针对不同测试类型和油藏已形成了较多的、实用的试井解释方法。

异常高压碳酸盐岩油藏由于具有特殊的性质，导致常规的试井解释方法得到的解释结果与实际储层特征往往不符。

发明内容

本说明书的目的在于提供一种可有效对异常高压碳酸盐岩挥发性油藏进行试井解释的方法及装置。

为达到上述目的，一方面，本说明书提供了一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，包括：

建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；

根据所述地层模型建立试井解释模型；

获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据所述试井解释模型对其进行解释。

另一方面，本说明书还提供了一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，包括：

第一模块，用于建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；

第二模块，用于根据所述地层模型建立试井解释模型；

第三模块，用于获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据所述试井解释模型对其进行解释。

本说明书提供的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方案，考虑了裂缝因素，并采用双重介质进行描述，建立了异常高压碳酸盐岩地层模型。在该地层模型的基础上进一步建立的试井解释模型可对异常高压碳酸盐岩挥发性油藏进行可靠的解释。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中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说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1a是本说明书一种实施方式提供的异常高压碳酸盐岩地层模型的第一部分示意图；

图1b是本说明书一种实施方式提供的异常高压碳酸盐岩地层模型的第二部分示意图；

图2是本说明书一种实施方式提供的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏双对数试井曲线图；

图3是本说明书一种实施方式提供的不同储容比下异常高压碳酸盐岩挥发性油藏试井模型特征曲线图；

图4是本说明书一种实施方式提供的不同窜流系数下异常高压碳酸盐岩挥发性油藏试井模型特征曲线图；

图5是本说明书一种实施方式提供的不同应力敏感系数下异常高压碳酸盐岩挥发性油藏试井模型特征曲线图；

图6是本说明书一种实施方式根据试井解释模型得到的压力及其导数双对数图版。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

考虑到异常高压碳酸盐岩油藏具有弹塑性或塑性形变特征，当油田投入开发以后，随着地层压力的释放，储层和流体性质，岩石形态和结构都可能发生变化；另外，异常高压油藏一般发育微裂缝，在地层压力下降过程中，裂缝会发生闭合，从而导致渗透率的降低，因此对异常高压油田进行衰竭开发理论研究，如果能考虑地层弹塑性或塑性变形的影响，建立试井解释数学模型，将获得一种可靠的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方案。

在本说明书提供的一种实施方式中，提供的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法的流程，包括：

S1：建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；

S2：根据地层模型建立试井解释模型；

S3：获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据试井解释模型对其进行解释。

在上述实施方式中，地层模型采用双重介质进行描述，并且设定了必要的假设条件。在此基础上，可根据本领域的常规方式建立试井解释模型。

在该实施方式中，对于S1步骤，考虑到衰竭开发试井模型在异常高压碳酸盐岩地层中，原油满足达西定律渗流，地层中有一口直井，原油渗流过程是以井为中心往井底作平面径向流动，该井以定产量进行生产，井筒中存在井筒存储效应和表皮效应，根据渗流基本方程们可以建立这种地层和井筒条件下的试井模型。对于异常高压油藏，可用所建立的试井模型研究异常高压油藏试井问题。对裂缝比较发育的异常高压碳酸盐岩油藏，一般用双重介质来描述。在开发过程中，由于压力下降导致大量裂缝闭合，弹性储容比和窜流系数下降，会导致不稳定试井曲线也在发生变化。异常高压挥发性油藏为双重介质油藏，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油，该实施方式建立的异常高压碳酸盐岩地层模型示意图如图1a和图1b所示。

对于S1步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，建立异常高压碳酸盐岩地层模型时的假设条件进一步包括：油藏无限大，水平等厚，中心一口油井，半径为rw；流体和岩石均为微可压缩，且压缩系数为常数；流体为单相，且在基质系统和裂缝系统中的流动均满足达西定律；不考虑重力和毛管力的影响，并假设地层中的压力梯度较小；基于裂缝系统的渗透率远大于基质系统，假设只有裂缝系统向井筒供液；不考虑基质系统内部的流动。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，可根据以下步骤建立试井解释模型：建立无因次试井解释数学模型；对试井解释数学模型进行求解，得到无因次井底压力解；根据无因次井底压力解绘制特征曲线；对特征曲线进行敏感性分析。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，建立无因次试井解释数学模型包括：建立基本渗流方程，并设定初始条件、内边界条件和外边界条件；对基本渗流方程、初始条件、内边界条件和外边界条件进行无量纲转化，得到无因次试井解释数学模型。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，基本渗流方程为：

所述初始条件为：

p_f(r,0)＝p_m(r,0)＝0；

所述内边界条件为：

所述外边界条件为：

p_f(∞,t)＝p_w(∞,t)＝p_i；

上述公式中：c_tm为基质系统综合压缩系数，MPa^-1；c_tf为裂缝系统综合压缩系数，MPa^-1；为基质系统孔隙度，小数；为裂缝系统孔隙度，小数；k_m为基质系统渗透率，mD；k_f为裂缝系统渗透率，mD；p_m为基质系统压力，MPa；p_f为裂缝系统压力，MPa；α为形状因子，无因次；μ为粘度，mPa·s；r为距井眼的距离，m；t为时间，s；

q为井底流量，m³/d；B为体积系数，无因次；C为井筒储存系数，m³/MPa；S为污染系数，无因次；p_w为考虑污染效应后的井底压力，MPa；p_i为原始地层压力，MPa；r_w为井筒半径，m。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，建立的无因次基本渗流方程为：

无因次初始条件为：

p_Df(r_D,t_D＝0)＝p_Dm(r_D,t_D＝0)＝0；

无因次所述内边界条件为：

无因次外边界条件为：

p_Df(∞,t_D)＝p_Dw(∞,t_D)＝0；

上述公式中：p_Dm为基质系统无因次压力；p_Df为裂缝系统无因次压力；t_D为无因次时间；ω为弹性储容比，无因次；r_D为无因次距离；C_D为无因次井筒储存系数；p_wD为无因次井底压力。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，对试井解释数学模型进行求解，得到的无因次井底压力解包括：

(1)对无因次试井解释数学模型进行Laplace变换，得在Laplace空间上的无因次井底压力为：

上述公式中：u为Laplace变量；f(u)为函数，且K₀和K₁分别为零阶、一阶的虚宗量贝塞尔函数；

(2)采用Sthfest数值反演方法，得到真实空间的无因次井底压力为：

上述公式中：V_i为系数；n为数据点数。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，根据无因次井底压力解绘制的特征曲线为双对数试井曲线，具体如图2所示。从图2可看出，该试井模型的拟压力及其导数的特征曲线由四部分构成，这四部分的特征及所反映的井和地层的信息分别为：

l、在第1段，拟压力及其导数重合为一条直线段，其斜率为1.0，反映的是井筒中纯井筒存储效应作用的结果。

2、在第2段，拟压力导数为一条有一极大值点的上凸曲线，反映的是井筒附近井筒存储效应和表皮效应共同作用的结果，极大值点受井筒储集系数C_D和井筒的表皮S所控制。

3、第3段，拟压力导数出现下凹的趋势，这是由于拟稳态窜流现象所引起的；

4、第4段，拟压力导数呈现平缓上升的趋势，反映的是地层中原油作径向流动的情况，压力导数值大于0.5的水平直线段，这是由于地层存在应力敏感。

对于S2步骤，在本说明书提供的一种实施方式中，对特征曲线进行敏感性分析时包括通过不同储容比、不同窜流系数、不同应力敏感系数下异常高压碳酸盐岩挥发性油藏试井模型特征曲线进行敏感性分析。具体地，图3为不同储容比下异常高压碳酸盐岩挥发性油藏试井模型特征图，从图中可以看出储容比主要影响的是第三阶段的窜流阶段，随着储容比小，曲线下凹点越低；从图4可以看出，窜流系数主要影响的是第三阶段的窜流阶段，随着窜流系数减小，曲线下凹点并未降低，而是使得窜流段向右移动；从图5以看出，应力敏感系数主要影响的是第四阶段的径向流阶段，随着应力敏感系数的增大，曲线上翘地越厉害。

对于S3步骤，在在本说明书提供的一种实施方式中，获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据试井解释模型对其进行解释的过程为：

1、根据试井解释模型得到压力及其导数双对数图版(见图6)；

2、利用得到的对数图版进行试井压力数据及其导数的拟合；

3、根据拟合结果得到储层表皮因子、调查半径、裂缝半长等参数，得到储层表皮因子为-2.25，调查半径为300m，裂缝半长为73m。

本说明书实施方式提供的一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，包括：

第一模块，用于建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；

第二模块，用于根据地层模型建立试井解释模型；

第三模块，用于获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据试井解释模型对其进行解释。

在本说明书提供的一些实施方式中，在所述第一模块中，地层模型的假设条件进一步包括：

油藏无限大，水平等厚，中心一口油井，半径为rw；

流体和岩石均为微可压缩，且压缩系数为常数；

流体为单相，且在基质系统和裂缝系统中的流动均满足达西定律；

不考虑重力和毛管力的影响，并假设地层中的压力梯度较小；

基于裂缝系统的渗透率远大于基质系统，假设只有裂缝系统向井筒供液；

不考虑基质系统内部的流动。

在本说明书提供的一些实施方式中，在第二模块中，根据地层模型建立试井解释模型包括：

建立无因次试井解释数学模型；

对所述无因次试井解释数学模型进行求解，得到无因次井底压力解；

根据所述无因次井底压力解绘制特征曲线；

对所述特征曲线进行敏感性分析。

在本说明书提供的一些实施方式中，在第二模块中，建立无因次试井解释数学模型包括：

建立基本渗流方程，并设定初始条件、内边界条件和外边界条件；

对基本渗流方程、初始条件、内边界条件和外边界条件进行无量纲转化，得到无因次试井解释数学模型。

在本说明书提供的一些实施方式中，在第二模块中，基本渗流方程为：

初始条件为：

p_f(r,0)＝p_m(r,0)＝0；

内边界条件为：

所述外边界条件为：

p_f(∞,t)＝p_w(∞,t)＝p_i；

上述公式中：c_tm为基质系统综合压缩系数，MPa^-1；c_tf为裂缝系统综合压缩系数，MPa^-1；为基质系统孔隙度，小数；为裂缝系统孔隙度，小数；k_m为基质系统渗透率，mD；k_f为裂缝系统渗透率，mD；p_m为基质系统压力，MPa；p_f为裂缝系统压力，MPa；α为形状因子，无因次；μ为粘度，mPa·s；r为距井眼的距离，m；t为时间，s；

q为井底流量，m³/d；B为体积系数，无因次；C为井筒储存系数，m³/MPa；S为污染系数，无因次；p_w为考虑污染效应后的井底压力，MPa；p_i为原始地层压力，MPa；r_w为井筒半径，m。

在本说明书提供的一些实施方式中，在第二模块中，无因次基本渗流方程为：

无因次初始条件为：

p_Df(r_D,t_D＝0)＝p_Dm(r_D,t_D＝0)＝0；

无因次所述内边界条件为：

无因次外边界条件为：

p_Df(∞,t_D)＝p_Dw(∞,t_D)＝0；

上述公式中：p_Dm为基质系统无因次压力；p_Df为裂缝系统无因次压力；t_D为无因次时间；ω为弹性储容比，无因次；r_D为无因次距离；C_D为无因次井筒储存系数；p_wD为无因次井底压力。

在本说明书提供的一些实施方式中，在第二模块中，对试井解释数学模型进行求解，得到的无因次井底压力解包括：

(1)对无因次试井解释数学模型进行Laplace变换，得在Laplace空间上的无因次井底压力为：

上述公式中：u为Laplace变量；f(u)为函数，且K₀和K₁分别为零阶、一阶的虚宗量贝塞尔函数；

(2)采用Sthfest数值反演方法，得到真实空间的无因次井底压力为：

上述公式中：V_i为系数；n为数据点数。

本说明书示例性实施方式的装置与上述实施例的方法对应，因此，有关于本说明书的装置细节，请参见上述实施例的方法，在此不再赘述。

Claims (12)

1.一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，包括：

建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；

根据所述地层模型建立试井解释模型；

获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据所述试井解释模型对其进行解释。

2.根据权利要求1所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，在所述建立异常高压碳酸盐岩地层模型的步骤中，

所述地层模型的假设条件进一步包括：

油藏无限大，水平等厚，中心一口油井，半径为rw；

流体和岩石均为微可压缩，且压缩系数为常数；

流体为单相，且在基质系统和裂缝系统中的流动均满足达西定律；

不考虑重力和毛管力的影响，并假设地层中的压力梯度较小；

基于裂缝系统的渗透率远大于基质系统，假设只有裂缝系统向井筒供液；

不考虑基质系统内部的流动。

3.根据权利要求1所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，所述根据所述地层模型建立试井解释模型包括：

建立无因次试井解释数学模型；

对所述无因次试井解释数学模型进行求解，得到无因次井底压力解；

根据所述无因次井底压力解绘制特征曲线；

对所述特征曲线进行敏感性分析。

4.根据权利要求3所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，所述建立无因次试井解释数学模型包括：

建立基本渗流方程，并设定初始条件、内边界条件和外边界条件；

对所述基本渗流方程、初始条件、内边界条件和外边界条件进行无量纲转化，得到无因次试井解释数学模型。

5.根据权利要求4所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，所述基本渗流方程为：

所述初始条件为：

p_f(r,0)＝p_m(r,0)＝0；

所述内边界条件为：

所述外边界条件为：

p_f(∞,t)＝p_w(∞,t)＝p_i；

上述公式中：c_tm为基质系统综合压缩系数，MPa^-1；c_tf为裂缝系统综合压缩系数，MPa^-1；为基质系统孔隙度，小数；为裂缝系统孔隙度，小数；k_m为基质系统渗透率，mD；k_f为裂缝系统渗透率，mD；p_m为基质系统压力，MPa；p_f为裂缝系统压力，MPa；α为形状因子，无因次；μ为粘度，mPa·s；r为距井眼的距离，m；t为时间，s；

q为井底流量，m³/d；B为体积系数，无因次；C为井筒储存系数，m³/MPa；S为污染系数，无因次；p_w为考虑污染效应后的井底压力，MPa；p_i为原始地层压力，MPa；r_w为井筒半径，m。

6.根据权利要求5所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，无因次基本渗流方程为：

无因次初始条件为：

p_Df(r_D,t_D＝0)＝p_Dm(r_D,t_D＝0)＝0；

无因次所述内边界条件为：

无因次外边界条件为：

p_Df(∞,t_D)＝p_Dw(∞,t_D)＝0；

上述公式中：p_Dm为基质系统无因次压力；p_Df为裂缝系统无因次压力；t_D为无因次时间；ω为弹性储容比，无因次；r_D为无因次距离；C_D为无因次井筒储存系数；p_wD为无因次井底压力。

7.根据权利要求6所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释方法，其特征在于，对试井解释数学模型进行求解，得到的无因次井底压力解包括：

(1)对无因次试井解释数学模型进行Laplace变换，得在Laplace空间上的无因次井底压力为：

上述公式中：u为Laplace变量；f(u)为函数，且K₀和K₁分别为零阶、一阶的虚宗量贝塞尔函数；

(2)采用Sthfest数值反演方法，得到真实空间的无因次井底压力为：

上述公式中：V_i为系数；n为数据点数。

8.一种异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，其特征在于，包括：

第一模块，用于建立异常高压碳酸盐岩地层模型；所述地层模型包含基质系统和裂缝系统，基质假设为板状，向裂缝供油，最终原油通过裂缝流入井筒，其中基质不向井筒供油；

第二模块，用于根据所述地层模型建立试井解释模型；

第三模块，用于获取异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井数据，然后根据所述试井解释模型对其进行解释。

9.根据权利要求8所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，其特征在于，在所述第一模块中，

所述地层模型的假设条件进一步包括：

油藏无限大，水平等厚，中心一口油井，半径为rw；

流体和岩石均为微可压缩，且压缩系数为常数；

流体为单相，且在基质系统和裂缝系统中的流动均满足达西定律；

不考虑重力和毛管力的影响，并假设地层中的压力梯度较小；

基于裂缝系统的渗透率远大于基质系统，假设只有裂缝系统向井筒供液；

不考虑基质系统内部的流动。

10.根据权利要求8所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，其特征在于，在所述第二模块中，根据所述地层模型建立试井解释模型包括：

建立无因次试井解释数学模型；

对所述无因次试井解释数学模型进行求解，得到无因次井底压力解；

根据所述无因次井底压力解绘制特征曲线；

对所述特征曲线进行敏感性分析。

11.根据权利要求10所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，其特征在于，在所述第二模块中，所述建立无因次试井解释数学模型包括：

建立基本渗流方程，并设定初始条件、内边界条件和外边界条件；

对所述基本渗流方程、初始条件、内边界条件和外边界条件进行无量纲转化，得到无因次试井解释数学模型；

所述基本渗流方程为：

所述初始条件为：

p_f(r,0)＝p_m(r,0)＝0；

所述内边界条件为：

所述外边界条件为：

p_f(∞,t)＝p_w(∞,t)＝p_i；

上述公式中：c_tm为基质系统综合压缩系数，MPa^-1；c_tf为裂缝系统综合压缩系数，MPa^-1；为基质系统孔隙度，小数；为裂缝系统孔隙度，小数；k_m为基质系统渗透率，mD；k_f为裂缝系统渗透率，mD；p_m为基质系统压力，MPa；p_f为裂缝系统压力，MPa；α为形状因子，无因次；μ为粘度，mPa·s；r为距井眼的距离，m；t为时间，s；

q为井底流量，m³/d；B为体积系数，无因次；C为井筒储存系数，m³/MPa；S为污染系数，无因次；p_w为考虑污染效应后的井底压力，MPa；p_i为原始地层压力，MPa；r_w为井筒半径，m；

所述无因次基本渗流方程为：

无因次初始条件为：

p_Df(r_D,t_D＝0)＝p_Dm(r_D,t_D＝0)＝0；

无因次所述内边界条件为：

无因次外边界条件为：

p_Df(∞,t_D)＝p_Dw(∞,t_D)＝0；

上述公式中：p_Dm为基质系统无因次压力；p_Df为裂缝系统无因次压力；t_D为无因次时间；ω为弹性储容比，无因次；r_D为无因次距离；C_D为无因次井筒储存系数；p_wD为无因次井底压力。

12.根据权利要求11所述的异常高压碳酸盐岩挥发性油藏的试井解释装置，其特征在于，在所述第二模块中，对试井解释数学模型进行求解，得到的无因次井底压力解包括：

(1)对无因次试井解释数学模型进行Laplace变换，得在Laplace空间上的无因次井底压力为：

上述公式中：u为Laplace变量；f(u)为函数，且K₀和K₁分别为零阶、一阶的虚宗量贝塞尔函数；

(2)采用Sthfest数值反演方法，得到真实空间的无因次井底压力为：

上述公式中：V_i为系数；n为数据点数。