CN109441415A - 基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及试井测试技术领域,是一种基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,步骤1采集测试井的基础数据并记录;步骤2建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,在此基础上建立数学模型,包括压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型;步骤3:对数学模型进行求解;步骤4:计算差分形式数学模型,绘制测试井典型曲线并对相邻井的干扰进行敏感性分析;步骤5:对测试井进行关井测试;步骤6:测试井的试井数据曲线拟合,将实测压力数据和根据数学模型计算得到的压力数据通过软件拟合,得到地层参数。本发明通过拟合存在邻井干扰的测试井压力动态,为聚合物驱油藏注聚井动态调整提供了理论基础,有效提高了试井解释的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及试井测试技术领域,是一种基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法。
背景技术
目前,聚合物驱是一种提高原油采收率的重要技术,在我国大庆油田、新疆油田和渤海油田等大油田广泛应用,能显著提高原油采收率。作为一种认识油藏的重要方法,聚合物驱单井试井解释方法的研究如今已较为成熟,但是这些试井方法只适用于不存在井间干扰或干扰很小的情况,针对聚合物多井试井的研究还比较少,而且未考虑流变性导致的聚合物粘度变化。采用聚合物驱的油藏多属于开发后期,存在多井系统,试井测试容易受到相邻生产井或注聚井的干扰,这种情况下仍采用单井试井方法进行解释很可能得到错误的结果。
发明内容
本发明提供了一种基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有的测试井的试井开采时存在相邻生产井或注聚井的干扰,导致对测试井的试井解释存在错误的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,包括以下步骤:
步骤1:采集测试井的基础数据并记录;
步骤2:建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,在此基础上建立数学模型,包括压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型;
步骤3:对数学模型进行求解,步骤如下:
(1)进行二维网格划分,确定时间步长;
(2)分别对压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型进行差分离散;
(3)采用显隐结合的方式求解压力、聚合物浓度与粘度,显式处理是在求取第n步的聚合物浓度时,使用第n-1步的压力;再采取隐式处理,根据用求得的粘度计算第n步的压力;
步骤4:计算差分形式数学模型,绘制测试井典型曲线并对相邻井的干扰进行敏感性分析;
步骤5:对测试井进行关井测试,包括:
(1)测试前保持测试井与相邻干扰井流量稳定;
(2)测试井关井后,测量存在相邻井干扰的测试井的井底压力,记录相邻干扰井流量;
步骤6:测试井的试井数据曲线拟合,基于敏感性分析结果,将邻井干扰的测试井的实测压力数据和根据数学模型计算得到的压力数据通过软件拟合,得到地层参数。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
上述步骤S2中,根据测试井的实测基础数据,建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,依据以下基础条件:
(1)平面上无限延伸的地层中的测试井在以恒定流量q1注入聚合物溶液t1时间后,进行t2时间的关井井底压力测试,该测试井附近另有干扰井以恒定流量q2注入或生产t1+t2时间;
(2)油层顶底界面封闭,平面上各点油层厚度均相等,并且各向同性,测试井未投产的情况下地层压力为原始地层压力;
(3)岩石和流体均微压缩且综合压缩系数恒定;
(4)聚合物溶液存在剪切变稀、扩散、对流的物化作用,地层中聚合物溶液的粘度随聚合物的浓度和流速变化而变化。
上述在步骤4中,对差分形式数学模型进行计算,得到压力和压力导数,根据求解出的压力和压力导数绘制测试井典型曲线,对存在相邻井干扰的测试井进行敏感性分析。
本发明考虑了聚合物溶液剪切、扩散、对流等物化作用的影响,更符合实际情况,进行了测试井相邻的干扰井的井间距离、生产井流量(正值)、注聚井流量(负值)、聚合物浓度和渗透率的影响以及敏感性分析,再对进行了存在邻井干扰的测试井测试压力解释,更符合实际情况;通过拟合存在邻井干扰的测试井压力动态,为聚合物驱油藏注聚井动态调整提供了理论基础,有效提高了试井解释的可靠性。
附图说明
附图1为本发明实施例一的方法流程图。
附图2-a为本发明实施例一的存在注聚井干扰的聚合物驱油藏测试井物理模型示意图。
附图2-b为本发明实施例一的存在生产井干扰的聚合物驱油藏测试井物理模型示意图。
附图3为本发明实施例一的存在生产井干扰的注聚井测试井典型曲线示意图。
附图4为本发明实施例一的存在注聚井干扰的注聚井测试井典型曲线示意图。
附图5为本发明实施例一的井间距离对存在生产井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图6为本发明实施例一的井间距离对存在注聚井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图7为本发明实施例一的流量(正值)对存在生产井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图8为本发明实施例一的流量(负值)对存在注聚井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图9为本发明实施例一的聚合物浓度对存在生产井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图10为本发明实施例一的聚合物浓度对注聚井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图11为本发明实施例一的渗透率对存在生产井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图12为本发明实施例一的渗透率对存在注聚井干扰的测试井曲线影响示意图。
附图13为本发明实施例二的存在生产井干扰的T1井测试井拟合曲线示意图。
附图14为本发明实施例二的存在注聚井干扰的T2井测试井拟合曲线示意图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
实施例一:如附图1、2-a、2-b所示,基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,包括以下步骤:
步骤1:采集测试井的基础数据并记录;
步骤2:建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,在此基础上建立数学模型,包括压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型;
步骤3:对数学模型进行求解,步骤如下:
(1)进行二维网格划分,确定时间步长;
(2)分别对压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型进行差分离散;
(3)采用显隐结合的方式求解压力、聚合物浓度与粘度,显式处理是在求取第n步的聚合物浓度时,使用第n-1步的压力;再采取隐式处理,根据用求得的粘度计算第n步的压力;
步骤4:计算差分形式数学模型,绘制测试井典型曲线并对相邻井的干扰进行敏感性分析;
步骤5:对测试井进行关井测试,包括:
(1)测试前保持测试井与相邻干扰井流量稳定;
(2)测试井关井后,测量存在相邻井干扰的测试井的井底压力,记录相邻干扰井流量;
步骤6:测试井的试井数据曲线拟合,基于敏感性分析结果,将邻井干扰的测试井的实测压力数据和根据数学模型计算得到的压力数据通过软件拟合,得到地层参数。
本发明中的测试井为注聚井,测试过程为关井压力降落,上述在步骤2中物理模型的是基于邻井干扰的假设条件进行建立,根据实际需求,对测试井存在的相邻井干扰主要是指与测试井相邻的生产井或注聚井的干扰,干扰井的类型会导致测试井受到不同的干扰,其中与测试井相邻的注聚井的干扰主要是压恢干扰,生产井的干扰主要是压降干扰。
上述在步骤6中,利用压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型计算得到的理论压力数据,对实测的测试井压力数据进行试井曲线拟合,反演得到地层参数。
本发明可通过MPA软件对采集的实际井底压力数据和根据模型计算得到的压力数据进行拟合,从而获得地层参数(渗透率、井筒储集系数、表皮系数、地层压力、聚合物粘度、泄流半径等)。
需要说明的是,通过将测试井测试压力数据和计算的模型压力数据在同一坐标系中转化为随时间变化的压力与压力导数形式,再通过在建立的数学模型中输入不同的地层参数得到压力曲线与压力导数曲线,并绘制到测试数据的坐标系中,当测试井的数学模型绘制的曲线与测试数据拟合时,通过数学模型计算得到的地层参数即为最终的试井解释结果。
本发明考虑了聚合物溶液剪切、扩散、对流等物化作用的影响,更符合实际情况,进行了相邻干扰井井间距离、生产井流量(正值)、注聚井流量(负值)、聚合物浓度和渗透率的敏感性分析,进行了存在邻井干扰的测试井测试压力解释,为聚合物驱油藏注聚井动态调整提供了理论基础,有效提高了试井解释的可靠性。
可根据实际需要,对上述基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法作进一步优化或/和改进:
如附图1、2-a、2-b所示,步骤S2中,根据测试井的基础数据,建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,依据以下基础条件:
(1)平面上无限延伸的地层中的测试井在以恒定流量q1注入聚合物溶液t1时间后,进行t2时间的关井井底压力测试,该测试井附近另有干扰井以恒定流量q2注入或生产t1+t2时间;
(2)油层顶底界面封闭,平面上各点油层厚度均相等,并且各向同性,测试井未投产的情况下地层压力为原始地层压力;
(3)岩石和流体均微压缩且综合压缩系数恒定;
(4)聚合物溶液存在剪切变稀、扩散、对流的物化作用,地层中聚合物溶液的粘度随聚合物的浓度和流速变化而变化。
需要说明的是,该测试井附近的干扰井可为生产井或注聚井,若干扰井是生产井,则以恒定流量q2生产t1+t2时间;若干扰井是注聚井,则以恒定流量q2注入t1+t2时间。
上述建立物理模型考虑基础条件时,可忽略干扰井井筒存储效应以及表皮系数的影响以及重力及毛管力的影响。
上述根据地层中聚合物浓度与粘度的变化,建立压力数学模型方程:
(1)建立压力渗流控制方程:
初始条件:P(x,y,t)|t=0=Pe (2)
内边界条件:
外边界条件:
(2)针对聚合物浓度,采用二维剖分,建立聚合物浓度数学模型:
浓度控制扩散方程为:
初始条件:Cp(x,y,t)|t=0=0 (9)
内边界条件:
外边界条件:
式中,K—渗透率,mD;P—地层压力,MPa;Pe—原始地层压力,MPa;Pwf—井底流压(通过井底压力计测试得到),MPa;Pw—井筒压力,MPa;φ—孔隙度,小数;μ—地层流体粘度,mPa·s;Ct—综合压缩系数,MPa-1;B—体积系数,无因次;x—x方向长度,m;y—y方向长度,m;t—时间,s;q—产量(正值)或注入量(负值),m3/d;h—地层厚度,m;re—泄流半径,m;rw—井筒半径,m;S—表皮系数,无因次;C—井筒储集系数,m3/MPa;x0—注聚井筒网格在x轴上坐标,m;y0—注聚井筒网格在y轴上坐标,m;x1—干扰井网格在x轴上坐标,m;y1—干扰井网格在y轴上坐标,m;Δx—井筒网格与相邻网格在x轴上差值,m;Δy—井筒网格与相邻网格在y轴上差值,m;Cp—地层中聚合物溶液浓度,g/L;Cp0—聚合物溶液井筒注入浓度,g/L;L—测试井与干扰井井间距离,m;
(3)求解压力渗流方程需要粘度作为基本参数,因此,求解聚合物溶液的粘度的计算公式为方程13至方程18:
式中:μp—聚合物溶液粘度,mPa·s;—零剪切速率下聚合物粘度,mPa·s;μw—水相粘度,mPa·s;γ—为流体剪切速率,s-1;γ1/2—粘度为时对应的剪切速率,s-1;pa—聚合物溶液的非牛顿幂律指数;
的计算公式:
式中:Cp—聚合物溶液质量浓度,g/L;CSEP—水相中有效阳离子浓度,g/L;sp—实验资料确定系数;A1,A2,A3—聚合物溶液参数,(g/L)-1,(g/L)-2,(g/L)-3;
pa计算公式:
γ1/2计算公式:
γ计算公式:
式中:C'—迂曲度有关系数;λ—剪切速率指数;V—渗流速度,cm/s;
渗流速度根据达西定律由压力梯度计算:
合成速度为:
需要说明的是,数值求解过程如下:
边界无限大的情况下,为消除边界的影响,模型油层及应当设置很大面积,但是压力梯度在注聚井(测试井)井点附近较大,因次对离注聚井(测试井)较近的网格取较小的尺度,离注聚井(测试井)较远的网格取较大的尺度,增加方式为指数式增长,据此规则取网格数M×N个,i与j为正整数(0<i<M,0<j<N)。据以往的聚合物试井研究,压力随时间的变化在前期比较剧烈,后期趋于平缓,因此时间步长亦采用指数式增长的方式来选取。
如附图1、2-a、2-b所示,上述在步骤3中,基于建立的压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型,采用网格划分与差分离散的方法进行数值求解。
如附图1至12所示,在步骤4中,对差分形式数学模型进行编程计算,得到压力和压力导数,根据求解出的压力和压力导数绘制测试井典型曲线,对存在相邻井干扰的测试井进行敏感性分析。
需要说明是的,对压力数学模型的压力渗流控制方程(1)差分离散化得到方程(19);
式中:
gi,j=-277.78μi,jΔxi,jΔyi,jφCth/Δt;
bi,j=gi,j-ai,j-ci,j-mi,j-ni,j;
式中,n—时间步数,无因次;Δxi,j—(i,j)网格与相邻网格在x轴上差值,m;
Δyi,j—(i,j)网格与相邻网格在y轴上差值,m;—第n个时间步,(i,j)网格处地层压力,MPa;μi,j—(i,j)网格处地层流体粘度,mPa·s;qi,j—(i,j)网格处流体流量,m3/d;
对浓度控制扩散方程(8)差分离散化得到方程(20);
式中:
ggi,j=-1/Δt;
bbi,j=ggi,j-aai,j-cci,j-mmi,j-nni,j;
各向同性矩形网格等效半径为:
外边界:Cpi,1=Cpi,N=Cp1,j=CpM,j=Cpe(网格边界浓度)。
对聚合物粘度计算总体分析可知,粘度计算相关的动态参数为压力和浓度(浓度计算同样涉及速度,也即涉及压力),而压力计算则需要粘度值,因此这是一个非线性问题,解决的方法是采用显隐结合的方式,即在求取第n步的浓度时,采用第n-1步的压力(显式处理),再用求得的粘度用于计算第n步的压力(隐式处理)。
聚合物浓度的计算和压力计算分别是求解两个五点线性差分方程,采用块Gauss-Seidel迭代法求解。
(4)本发明中考虑了存在生产井邻井干扰的注聚井试井典型曲线(图3)与存在注聚井邻井干扰的注聚井试井典型曲线(图4)。考虑邻井干扰的注聚井压力试井典型曲线总共包括四个流动段:第Ⅰ阶段为纯井储存储阶段;第Ⅱ阶段是井储阶段与平面径向流之间的过渡段。第III阶段是平面径向流段。第Ⅳ阶段是干扰井影响段,受生产井干扰时曲线出现明显的上翘现象(图3);受注聚井干扰时,若测试时间足够长,会出现压力曲线上升变缓并逐渐下降,压力导数曲线先下降再持续上升的现象(图4)。
(5)基于存在生产井邻井干扰的注聚井试井典型曲线和存在注聚井邻井干扰的注聚井试井典型曲线,基于测试井的物理模型,分别考虑以下相邻井干扰因素:井间距离、流量(正值)、流量(负值)、聚合物浓度和渗透率。基于上述干扰因素进行敏感性分析,可采用matlab编程计算得到的数据导入origin软件附图5至附图12。
本发明提供的考虑井间距离对存在生产井干扰的测试井曲线影响如图5,图5的曲线分别表示了压力和压力导数在不同井间距离的影响下的曲线;
井间距离对存在注聚井干扰的测试井曲线影响如图6;图6的曲线分别表示了压力和压力导数在不同井间距离的影响下的曲线;
流量正值对存在生产井干扰的测试井曲线影响如图7,图7的曲线分别表示了压力和压力导数在不同流量正值的影响下的曲线;
流量负值对存在注聚井干扰的测试井曲线影响如图8,图8的曲线分别表示了压力和压力导数在不同流量负值的影响下的曲线;
聚合物浓度对存在生产井干扰的测试井曲线影响如图9,图9的曲线分别表示了压力和压力导数在不同聚合物浓度的影响下的曲线;
聚合物浓度对注聚井干扰的测试井曲线影响如图10;图10的曲线分别表示了压力和压力导数在不同聚合物浓度的影响下的曲线;
渗透率对存在生产井干扰的测试井曲线影响如图11,图11的曲线分别表示了压力和压力导数在不同渗透率的影响下的曲线;
渗透率对存在注聚井干扰的测试井曲线影响如图12,图12的曲线分别表示了压力和压力导数在不同渗透率的影响下的曲线。
实施例二:如图13、14及表1、2所示,根据中石油某区块聚合物驱油藏两口井的注聚井T1、T2试井的实测基础数据,基于本发明的试井解释方法,对测试井为注聚井进行试井解释,分别对存在生产井或注聚井干扰的试井模型进行曲线拟合,如附图13、14所示,油藏与测试井基础数据如表1所示,得到的试井解释结果如表2所示。根据拟合得到的试井解释结果显示,T1井受生产井干扰,压力与压力导数曲线上翘。T2井受注聚井干扰,压力曲线上升变缓,导数曲线下掉,由于测试时间有限,未出现后续导数曲线上翘阶段。
以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
表1 油藏与测试井基础数据
表2 考虑邻井干扰的试井解释结果
Claims (3)
1.一种基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:采集测试井的基础数据并记录;
步骤2:建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,在此基础上建立数学模型,包括压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型;
步骤3:对数学模型进行求解,步骤如下:
(1)进行二维网格划分,确定时间步长;
(2)分别对压力数学模型、聚合物浓度与粘度数学模型进行差分离散;
(3)采用显隐结合的方式求解压力、聚合物浓度与粘度,显式处理是在求取第n步的聚合物浓度时,使用第n-1步的压力;再采取隐式处理,根据用求得的粘度计算第n步的压力;
步骤4:计算差分形式数学模型,绘制测试井典型曲线并对相邻井的干扰进行敏感性分析;
步骤5:对测试井进行关井测试,包括:
(1)测试前保持测试井与相邻干扰井流量稳定;
(2)测试井关井后,测量存在相邻井干扰的测试井的井底压力,记录相邻干扰井流量;
步骤6:测试井的试井数据曲线拟合,基于敏感性分析结果,将邻井干扰的测试井的实测压力数据和根据数学模型计算得到的压力数据通过软件拟合,得到地层参数。
2.根据权利要求1所述的基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,其特征在于步骤S2中,根据测试井的实测基础数据,建立基于相邻井干扰的测试井试井物理模型,依据以下基础条件:
(1)平面上无限延伸的地层中的测试井在以恒定流量q1注入聚合物溶液t1时间后,进行t2时间的关井井底压力测试,该测试井附近另有干扰井以恒定流量q2注入或生产t1+t2时间;
(2)油层顶底界面封闭,平面上各点油层厚度均相等,并且各向同性,测试井未投产的情况下地层压力为原始地层压力;
(3)岩石和流体均微压缩且综合压缩系数恒定;
(4)聚合物溶液存在剪切变稀、扩散、对流的物化作用,地层中聚合物溶液的粘度随聚合物的浓度和流速变化而变化。
3.根据权利要求1或2所述的基于邻井干扰的聚合物驱油藏测试井的试井解释方法,其特征在于上述步骤4中,对差分形式数学模型进行计算,得到压力和压力导数,根据求解出的压力和压力导数绘制测试井典型曲线,对存在相邻井干扰的测试井进行敏感性分析。
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