CN112069690B - 一种深水断块油藏长水平井多级油嘴测试产能的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水断块油藏长水平井多级油嘴测试产能的评价方法，采用多级油嘴对油井进行产能测试，方法包括：当测试的所述多级油嘴均未达到稳定或拟稳定状态，采用最后一级油嘴的测试数据计算采油指数，计算等效测试时间，评价等效测试时间内是否已经达到稳定或拟稳定状态；若评价的等效测试时间未达到稳定或拟稳定状态，根据建立的产能数学模型模拟定产量生产条件下的不同时间点下井底流压变化，应用等效测试时间点下测试得到的井底流压数据对产能数学模型进行校正，应用校正后的产能数学模型模拟得到稳定或拟稳定状态采油指数。本发明建立了一套适合油藏的长水平井多级油嘴测试产能评价方法，以指导确定长水平井的稳定或拟稳定状态产能。

Description

一种深水断块油藏长水平井多级油嘴测试产能的评价方法

技术领域

本发明涉及石油开发技术领域，具体涉及一种深水断块油藏长水平井多级油嘴测试产能的评价方法。

背景技术

20世纪90年代以来，在北美墨西哥湾盆地、南美坎波斯盆地、西非尼日尔三角洲以及中国南海等区域，先后发现了深海浊积储层类型的巨型油气田，深海浊积储层油气藏现已成为了油气勘探开发的热点之一。下刚果盆地和尼日尔三角洲盆地是深海浊积储层油气藏勘探开发的焦点区域，被国内外学者深入研究，研究领域涵盖了沉积机制、沉积模式、沉积特征及演化规律、水道分布及构型特征、连通模式及连通性、含水上升机理及注水优化方法等方面。

深水油田单井钻完井费用达近亿美元，作业成本高，常采用“少井高产”的开发策略。对于深水断块油田，为提高单井产能设计一般采用长水平井开发。在方案实施阶段，为落实油井产能情况以便后续采取措施，油井完钻后全部进行产能测试。由于油井设计产能高、储层疏松，为防止油井测试过程中储层出砂，采用多级油嘴逐级放大的测试流程。同时，综合考虑测试费用、原油存储等因素，油井产能测试时间一般较短，经常尚未达到拟稳态。对于测试产能评价的研究成果主要集中在浅水油田油井测试产能时间校正系数、层间干扰系数等方面，而在深水断块砂岩油藏方面，仅限于产能测试流程及现场实施操作，对于断块油藏长水平井多级油嘴测试下的产能评价方法研究很少。因此，迫切需要建立一套深水断块油藏长水平井多级油嘴测试下的产能评价方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种油藏多级油嘴测试产能的评价方法，针对深水断块油藏长水平井多级油嘴测试状况，尤其针对因油井产能测试时间一般较短从而尚未达到稳定或拟稳定状态的测试状况，提出较准确的测试产能的评价方法。

本发明提出一种深水断块油藏长水平井多级油嘴测试产能的评价方法，所述油藏采用多级油嘴对长水平油井进行产能测试，所述方法包括：

当测试的所述多级油嘴均未达到稳定或拟稳定状态，则采用最后一级油嘴的测试数据计算采油指数，计算等效测试时间，评价等效测试时间内是否已经达到稳定或拟稳定状态；若评价的等效测试时间未达到稳定或拟稳定状态，根据建立的产能数学模型模拟定产量生产条件下的不同时间点下井底流压变化，并应用等效测试时间点下的测试得到的井底流压数据对产能数学模型进行校正，从而应用校正后的产能数学模型模拟得到稳定或拟稳定状态采油指数。

根据本发明的一种实施方式，对产能数学模型进行校正时，通过调整储层物性参数校正所述产能数学模型。

根据本发明的一种实施方式，所述等效测试时间为：其中，N_p为油井测试累产油量，单位为m³；q_h为最后一级测试油嘴的日产油量，单位为m³/d；t_pe为等效测试时间，单位为天。

根据本发明的一种实施方式，若存在油嘴的测试生产达到稳定或拟稳定状态，选用达到稳定或拟稳定状态测试油嘴的数据点作出井底流压与测试产量的关系曲线，拟合直线的斜率倒数即为测试油井的稳定或拟稳定状态采油指数。

根据本发明的一种实施方式，所述井底流压与测试产量满足其中，p_w为井底流压，单位为MPa；p_e为地层压力，单位为MPa；q为日产油量，单位为m³/d；J_h为水平井采油指数，单位为m³/d/MPa。

根据本发明的一种实施方式，判断油嘴是否达到稳定或拟稳定状态通过以下方法实现：

根据油井压力恢复曲线解释的储层物性参数、储层及断层的展布特征建立数学模型，模拟油井不同油嘴下的产能测试过程，从而计算出各级测试油嘴达到稳定或拟稳定状态所需时间，若油嘴的测试时间小于计算达到稳定或拟稳定状态所需时间，则该油嘴未达到稳定或拟稳定状态，否则该油嘴达到稳定或拟稳定状态。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：根据已获得采油指数的油井的数据得到相同地质条件长水平油井测试稳定或拟稳定状态产能的规律性关系：

其中，J_om为米采油指数，单位为m³/d/MPa；J_h为水平井采油指数，单位为m³/d/MPa；q为日产油量，单位为m³/d；p_w为井底流压，单位为MPa；p_e为地层压力，单位为MPa；h为储层有效厚度，单位为米；μ为地层原油粘度,单位为cp；k为储层渗透率,单位为mD；r_e为泄油半径,单位为米；L为水平井水平段长度,单位为米。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：

根据断块油藏中长水平井在多级油嘴产能测试条件下的压力恢复试井解释，获取储层物性参数、储层及断层的展布特征参数；

结合断块边界特征，建立不同边界断块油藏长水平井的产能模型。

根据本发明的一种实施方式，水平井的产能模型建立后，水平井无因次井底流压表示为：

式中：

为各种边界条件下，拉普拉斯空间中考虑井筒存储和表皮效应定产量条件下水平井无因次井底流压；u为拉普拉斯变换中的常数；C_D为无量纲井筒存储系数；S为表皮系数；/>为不同边界条件下，无井筒存储和表皮因子定产量条件下水平井无因次井底流压；L_D为水平井水平段无因次长度。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：对水平井无因次井底流压表达式进行拉普拉斯数值反演，得到实空间上井底流压与时间的数值关系，以预测断块油藏在不同边界条件下的长水平井产能随时间的变化。

本发明针对该油藏储层疏松、产能高、测试油嘴多、测试时间短的问题，探索建立了一套适合深水断块砂岩油藏的长水平井多级油嘴测试产能评价方法，指导确定了长水平井的稳定或拟稳定状态产能。

本发明进一步基于Renard-Dupuy稳定或拟稳定状态水平井产能公式，推导出了长水平井米采油指数与水平段长度的关系式，利用该关系可得到相同地质条件下长水平油井稳定或拟稳定状态产能的规律性认识，可指导已测试油井产能的合理性评价以及未测试油井产能的预测。

附图说明

图1为本发明一实施例断块油藏中有一口水平井的物理模型示意图；

图2为本发明一实施例复杂断块油藏中的水平井P-4井位示意图；

图3为本发明一实施例P-4井压力恢复曲线示意图；

图4为本发明一实施例P-4井产能测试动态曲线示意图；

图5为本发明一实施例非稳态米采油指数与流度关系示意图；

图6为本发明一实施例稳定或拟稳定状态米采油指数与k/[μln(4r_e/L)]的关系示意图；

图7为本发明一实施例酸化前P-3井在水平井稳定或拟稳定状态米采油指数与k/[μln(4r_e/L)]规律线的示意图；

图8为本发明一实施例酸化前P-3井的压力恢复试井解释结果示意图；

图9为本发明一实施例酸化后P-3井与水平井的产能规律性曲线对比示意图；

图10为本发明一实施例酸化后P-3井压力恢复试井解释结果示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

本发明的目的是提供一种油藏多级油嘴测试产能评价方法，该方法尤其适用于断块油藏中长水平井在多级油嘴产能测试条件下的产能评价。

为实现上述目的，根据本发明的一种实施方式，一种油藏多级油嘴测试产能评价方法，具体包括以下步骤：

1)断块油藏中长水平井在多级油嘴产能测试条件下的压力恢复试井解释，获取储层物性参数、储层及断层的展布特征参数；

也就是说，根据油井的压力恢复试井解释获取储层参数和边界情况。

2)结合储层物性参数、断块边界特征，建立不同边界断块油藏长水平井的产能模型

假设条件：①地层中渗流的液体为单相微可压缩液体；②忽略重力、毛管力的作用；③产能测试前地层各处压力均为原始油藏压力；④油藏介质是均质的，流体流动满足达西渗流；⑤地层的顶底边界条件是不渗透边界。

图1为断块油藏中有一口水平井的物理模型示意图。假定储层厚度为h，距离底边界Z_w处有一口水平段长度为L的水平井。储层X方向渗透率等于Y方向渗透率，即K_x＝K_y＝K_h。在不同边界条件下，无井筒存储和表皮因子水平井以定产量Q生产时的无因次井底流压表达式：

式中：

-不同边界条件下，无井筒存储和表皮因子定产量条件下水平井无因次井底流压；

Q-日产油量，m³/d；

L_D-水平井水平段无因次长度；

t_D-无因次时间；x_D，y_D，z_D——分别为x方向，y方向和z方向无因次坐标；

x_wD,y_wD,z_wD——水平井中心无因次坐标；

x_eD,y_eD——断块油藏分别在x方向和y方向上边界的无因次坐标；

G_xD(x_D,τ)，G_yD(y_D,τ)，G_zD(z_D,τ)——分别为x方向，y方向和z方向的Green(格林)函数。

对于不同的边界条件，G_xD，G_yD，G_zD可分别如下表示：

(1)X方向在不同的边界类型条件下，G_XD(x_D,τ)可以表示为：

①x方向两边界都封闭油藏

②x方向两边界都定压油藏

③x方向为混合边界油藏

(2)Y方向在不同的边界类型条件下，G_yD(y_D,τ)可以表示为

①y方向两边界都封闭油藏

②y方向两边界都定压油藏

③y方向为混合边界(如：y_D＝0处封闭、y_D＝y_eD处定压)

(3)Z方向在无气顶和底水的条件下，G_zD(z_D,τ)可以表示为：

在考虑井筒存储和表皮效应定产量条件下，水平井无因次井底流压可以表示成：

式中：

C_D-无量纲井筒存储系数；

S-表皮系数；

——各种边界条件下，Laplace空间中考虑井筒存储和表皮效应定产量条件下水平井无因次井底流压；

u——Laplace变换中的常数。

对方程(9)进行Laplace数值反演，得到实空间上井底流压与时间的数值关系，因在不稳定状态下，随着生产的进行，井底流压不断下降，产能不断降低；当到达稳定或拟稳定状态时间后，压力开始稳定，产能开始稳定，故能够预测断块油藏在不同边界条件下的长水平井产能随时间的变化。

3)长水平井多级油嘴测试稳定或拟稳定状态时间的确定

对于采用多级测试油嘴的油井，在评价测试产能时，首先需要明确油井在各级测试的油嘴是否达到稳定或拟稳定状态，以便选取合适方法评价油井产能。对于复杂断块油藏，可以根据油井压力恢复曲线解释的储层物性参数、储层及断层的展布特征建立产能数学模型，模拟油井产能测试过程，从而计算出达到稳定或拟稳定状态所需时间。也即是说，根据上一步的长水平井产能随时间的变化关系，在定产量生产一段时间后，井底流压逐渐趋于稳定，井底流压开始稳定的时间即为达到稳定或拟稳定状态测试时间。

4)长水平井多级油嘴测试产能评价方法

若存在多个油嘴产能测试达到稳定或拟稳定状态，选用达到稳定或拟稳定状态测试油嘴的井底流压与测试产量并作出两者线性关系曲线，由式(10)可知，直线斜率倒数即为测试油井的采油指数。

式中：p_w-井底流压，MPa；p_e-地层压力，MPa；q-日产油量，m³/d；J_h-水平井采油指数，m³/d/MPa。

若测试的多个油嘴均未达到稳定或拟稳定状态，则可选用最后一个油嘴的测试数据计算采油指数，采用式(11)计算等效测试时间，评价等效测试时间内是否已经达到稳定或拟稳定状态。也就是说，若油嘴的等效测试时间小于计算达到稳定或拟稳定状态所需时间，则该油嘴未达到稳定或拟稳定状态，否则该油嘴达到稳定或拟稳定状态。

若评价的等效测试时间未达到稳定或拟稳定状态，可根据上述步骤建立的产能数学模型模拟定产量生产条件下的不同时间点下井底流压变化，并应用等效测试时间点下的测试得到的井底流压数据对产能数学模型进行校正，从而应用校正后的产能数学模型模拟得到稳定或拟稳定状态采油指数。

式中：N_p-油井测试累产油量，m³；q_h-最后一个测试油嘴日产油量，m³/d；t_pe-等效测试时间，d。

5)长水平井稳定或拟稳定状态产能规律性评价方法

为得到长水平井稳定或拟稳定状态产能规律性评价方法，选取广泛使用的Renard-Dupuy稳定或拟稳定状态水平产能公式，见式(12)，进行深入分析：

令

其中：μ-地层原油粘度,cp；k-储层渗透率,mD；h-储层有效厚度,m；L-水平井水平段长度,m；r_w-井筒半径，m；r_e-泄油半径,m；a,b,c,d-常数。

令由式(13)可得：

对式(14)两边平方，可得：

由式(15)可得：

将式(16)代入式(17)，得

对于长水平井，ln(4r_e/L)与ln(h/(2πr_w))相差不大，而水平井长度L要远大于储层厚度h，所以有：

故c可以忽略，将式(16)代入式(12)可得

式中：J_om-米采油指数，m³/d/MPa.

由式(20)可知米采油指数J_om与k/[μln(4r_e/L)]呈线性关系，利用该关系可得到相同地质条件长水平油井测试稳定或拟稳定状态产能的规律性认识，指导未测试油井稳定或拟稳定状态产能预测以及已测试油井稳定或拟稳定状态产能的合理性评价。

本发明针对该油藏储层疏松、产能高、测试油嘴多、测试时间短的问题，探索建立了一套适合深水断块砂岩油藏的长水平井多级油嘴测试产能评价方法，指导确定了长水平井的稳定或拟稳定状态产能。

本发明进一步基于Renard-Dupuy稳定或拟稳定状态水平井产能公式，推导出了长水平井米采油指数与水平段长度的关系式，利用该关系可得到相同地质条件下长水平油井稳定或拟稳定状态产能的规律性认识，可指导已测试油井稳定或拟稳定状态产能的合理性评价以及未测试油井稳定或拟稳定状态产能的预测。

实施例

作为深水油田的典型代表，EGINA油田(尼日利亚的深水油田)采用“少井高产”的开发策略。油井完钻后，为清除井筒钻井液、落实油井产能，所有油井全部进行放喷测试。由于单油井设计产能高、储层疏松，为防止油井测试过程中储层出砂，采用逐级放大油嘴的测试流程。同时考虑到深水油田测试成本高，油井放喷测试时间一般不会太长。例如，P-4油井完钻后采用逐步放大10级油嘴工作制度进行放喷测试，测试的最大日产油量1150m³/d，总共测试时间27.4小时。

下面对P-4井多级油嘴测试产能评价。

(1)P-4井稳定或拟稳定状态时间确定

为评价P-4井测试产能，首先需要明确在各级测试油嘴测试是否达到稳定或拟稳定状态，以便选取合适方法评价油井产能。P-4井为复杂断块油藏中的水平井，井位图见图2，可通过该井压力恢复曲线(见图3)解释的储层物性参数、断层展布特征参数，根据式(9)建立产能数学模型，计算各级油嘴在定产量生产条件下达到稳定或拟稳定状态所需时间，其中最后一级测试油嘴在定产量740m³/d测试达到稳定或拟稳定状态的测试时间为51天。

(2)P-4井多级油嘴测试产能评价

从图4 P-4井产能测试动态曲线中可以看出，P-4井测试的10级油嘴均未达到稳定或拟稳定状态状态，可利用最后一级油嘴测试数据根据式(10)计算非稳态采油指数为3666m³/d/MPa。

根据建立的产能数学模型(式(9))模拟定产量740m³/d生产条件下的不同时间点下井底流压变化，并应用等效测试时间9.7小时与对应测试得到的井底流压28.24MPa对产能数学模型进行校正，若产能数学模型计算结果存在偏差，可微调储层物性参数(如储层厚度、渗透率等)，然后应用校正后的产能数学模型模拟得到稳定或拟稳定状态采油指数1503m³/d/MPa。接下来对复杂断块油田长水平井测试稳定或拟稳定状态产能进行规律性评价。

为分析复杂断块油田产水平井测试稳定或拟稳定状态产能的规律性认识，筛选出地质条件类似的水平油井，分析最后一级油嘴得到的非稳态米采油指数与流度关系(见图5，可以看出两者之间线性关系不是太好。采用本发明方法计算出各油井稳定或拟稳定状态米采油指数，并根据式(20)作出稳定或拟稳定状态米采油指数与k/[μln(4r_e/L)]关系图(见图6)，从该图可以看出，拟合效果明显改善，可用于未测试油井稳定或拟稳定状态产能预测以及已测试稳定或拟稳定状态产能评价。

接下来进行测试产能异常水平井排查及治理。

(1)测试产能异常水平井排查

为确保油田投产时水平油井达到正常产能，在产能测试完成后需要对其合理性进行评价。首先评价已测试水平井产能，然后应用已测试水平井的产能规律性成果评价新测试油井产能的合理性，若测试产能存在异常的井，建议对其采取相应治理措施。例如，在对P-3井的测试稳定状态产能进行评价后，将其放在水平井稳定状态米采油指数与k/[μln(4r_e/L)]规律线上，可以看出，P-3井的测试产能明显低于其他油井产能(见图7)。分析P-3井的压力恢复试井解释结果可以看出(见图8)，该井表皮系数为34，明显偏大，判定该井井筒附近存在较严重储层污染。

(2)测试产能异常水平井治理

为解除P-3井井筒附近存在的储层污染，对该井实施酸化作业。酸化实施完成后，再次对该井进行产能测试，并评价该井稳态米采油指数，将其与水平井的产能规律性曲线进行对比(见图9)，可以看出，产能已恢复到正常水平。此外，从压力恢复试井解释结果来看(见图10)，该井表皮系数为0.20，表明井筒附近的储层污染已经解除。

本实施例经深水断块砂岩EGINA油田实践，确定了长水平井的稳态产能及其规律性认识，能够指导产能异常水平井排查及治理，该方法合理可靠，可以指导同类深水断块油田长水平测试产能评价。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，各实施方式都可根据需要进行组合或删减，附图中并非所有部件都是必要设置，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种油藏多级油嘴测试产能的评价方法，所述油藏采用多级油嘴对长水平油井进行产能测试，其特征在于，所述方法包括：

当测试的所述多级油嘴均未达到稳定或拟稳定状态，则采用最后一级油嘴的测试数据计算采油指数，计算等效测试时间，评价等效测试时间内是否已经达到稳定或拟稳定状态；若评价的等效测试时间未达到稳定或拟稳定状态，根据建立的产能数学模型模拟定产量生产条件下的不同时间点下井底流压变化，并应用等效测试时间点下的测试得到的井底流压数据对产能数学模型进行校正，从而应用校正后的产能数学模型模拟得到稳定或拟稳定状态采油指数；

若存在多个测试油嘴的产能测试达到稳定或拟稳定状态，选用达到稳定或拟稳定状态测试油嘴的数据点作出井底流压与测试产量的关系曲线，拟合直线的斜率倒数即为测试油井的稳定或拟稳定状态采油指数；

所述井底流压与测试产量满足其中，p_w为井底流压，单位为MPa；p_e为地层压力，单位为MPa；q为日产油量，单位为m³/d；J_h为水平井采油指数，单位为m³/d/MPa；

根据已获得稳定或拟稳定状态采油指数的油井的数据得到相同地质条件长水平油井测试产能的规律性关系：

其中，J_om为米采油指数，单位为m³/d/MPa；J_h为水平井采油指数，单位为m³/d/MPa；q为日产油量，单位为m³/d；p_w为井底流压，单位为MPa；p_e为地层压力，单位为MPa；h为储层有效厚度，单位为米；μ为地层原油粘度,单位为cp；k为储层渗透率,单位为mD；r_e为泄油半径,单位为米；L为水平井水平段长度,单位为米。

2.根据权利要求1所述的油藏多级油嘴测试产能的评价方法，其特征在于，对产能数学模型进行校正时，通过调整储层物性参数校正所述产能数学模型。

3.根据权利要求1或2所述的油藏多级油嘴测试产能的评价方法，其特征在于，所述等效测试时间为：其中，N_p为油井测试累产油量，单位为m³；q_h为最后一级测试油嘴的日产油量，单位为m³/d；t_pe为等效测试时间，单位为天。

4.根据权利要求1或2所述的油藏多级油嘴测试产能的评价方法，其特征在于，判断油嘴是否达到稳定或拟稳定状态通过以下方法实现：

根据油井压力恢复曲线解释的储层物性参数、储层及断层的展布特征建立数学模型，模拟油井产能测试过程，从而计算出达到稳定或拟稳定状态所需时间，若油嘴的测试时间小于计算达到稳定或拟稳定状态所需时间，则该油嘴未达到稳定或拟稳定状态，否则该油嘴达到稳定或拟稳定状态。

5.根据权利要求1或2所述的油藏多级油嘴测试产能的评价方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据断块油藏中长水平井在多级油嘴产能测试条件下的压力恢复试井解释，获取储层物性参数、储层及断层的展布特征参数；

结合断块边界特征，建立不同边界断块油藏长水平井的产能模型。

6.根据权利要求5所述的油藏多级油嘴测试产能的评价方法，其特征在于，水平井的产能模型建立后，水平井无因次井底流压表示为：

式中：

为各种边界条件下，拉普拉斯空间中考虑井筒存储和表皮效应定产量条件下水平井无因次井底流压；u为拉普拉斯变换中的常数；C_D为无量纲井筒存储系数；S为表皮系数；为不同边界条件下，无井筒存储和表皮因子定产量条件下水平井无因次井底流压；L_D为水平井水平段无因次长度。

7.根据权利要求6所述的油藏多级油嘴测试产能的评价方法，其特征在于，所述方法还包括：对水平井无因次井底流压表达式进行拉普拉斯数值反演，得到实空间上井底流压与时间的数值关系，以预测断块油藏在不同边界条件下的长水平井产能随时间的变化。