CN113919111A - 一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，涉及油气资源开发领域，根据断溶体油藏的溶洞特征，构建井‑洞的理论物理模型；结合流体的实际流动特征，引入波动系数和阻尼系数来构建数学模型；进行无量纲化处理和计算，得到波动系数和阻尼系数的无量纲计算式并获取表征溶洞特征的半径和高度；根据所述半径和高度进行拟合计算，获得溶洞体积特征；根据溶洞体积特征与矿场实际数据之间的相互关系，确认溶洞是近井溶洞或者远井溶洞；所述近井溶洞的储层改造措施为酸化；所述远井溶洞的储层改造措施为酸压；本发明提供了一种贴近矿场实际特征、可有效表征油藏溶洞体积特征及其解释的方法，为缝洞型油藏的溶洞描述提供了新的手段。

Description

一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法

技术领域

本发明涉及油气资源开发领域，特别涉及认一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法。

背景技术

顺北、跃进以及塔河等塔里木盆地碳酸盐岩缝洞型油藏储层地质特征非常复杂，储层具有极强的非均质性，储量不确定，渗流机理复杂。不同的缝洞单元水动力学特征和渗流特征差异很大、开发难度大、风险高。例如,同一个油藏内的不同储集体性能相差较大,造成高产和低产，甚至无产能的井共存；每一个缝洞系统单元就是一个独立的油藏，单元间相互不连通或者连通很差，往往造成注水井邻井不见效的现象、油井生产能力快速下降。碳酸盐岩缝洞型储层不同于常规油藏，由于其具有极强非均质性和复杂的流动特征，使得现有的储层刻画方法、产能预测模型等基础研究均不再适用。而断溶体油藏作为一种因油气水等埋藏流体沿断裂对围岩发生溶蚀作用所形成的特殊缝洞型油藏，更是表现出与断裂关系密切的特点，储层的识别与刻画难度更大。

针对复杂的油藏地质特征，对缝洞型油藏流动方面，大部分学者认为是多重介质，基于碳酸盐岩缝洞型油藏试井模型主要包括双重介质、三重介质、等效三重介质试井解释模型等。陈志海，唐兰芳，常铁龙等研究了缝洞型碳酸盐岩油藏内流体流动后以三重介质模型为基础分析了宏观油藏尺度下缝洞型油藏的流动模式,提出塔河油田奥陶系油藏不同区域的4种流动模式,并指出总体可用渗流力学三重介质模型及简化模型来解决。张利军，程时清，梁继德，胡航等进行了缝洞型油藏试井分析后给出了缝洞型油藏试井物理模型的描述，建立拟稳态情况下的流动方程，绘制了各类缝洞型油藏试井新模型的试井曲线，并对曲线特征和影响因素进行了分析，研究指出缝洞型试井曲线在早期段和晚期段都是斜率为1的直线段，中间段会出现和双重介质或三重介质相似的下凹段，下凹段出现早晚和下凹的深浅受缝洞间窜流系数和缝洞储容差异的影响。

通过大量的文献查阅认为前期研究主要还是基于多重介质假设，在储集体识别与刻画时并没有专门溶洞的流动模型。常规试井解释的渗透率、储容比及窜流系数等参数只是地层中裂缝、基质及溶洞参数中的平均值，并不能确定缝洞大小、个数及距离等直接服务断溶体油田开发的参数。

发明内容

本发明实施例提供了一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例，提供了一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，包括：

S1：根据断溶体油藏的溶洞特征，构建井-洞的理论物理模型；根据所述理论物理模型，结合流体的实际流动特征，引入波动系数和阻尼系数来构建数学模型；

S2：根据所述数学模型进行无量纲化处理和计算，得到波动系数和阻尼系数的无量纲计算式并获取表征溶洞特征的半径和高度；

S3：根据所述半径和高度进行拟合计算，获得溶洞体积特征；

S4：；根据溶洞体积特征与矿场实际数据之间的相互关系，确认溶洞是近井溶洞(离井筒较近)或者远井溶洞(离井筒较远)；

S5：所述近井溶洞的储层改造措施为酸化，酸化的目的是改善井周储层的流动能力；所述远井溶洞的储层改造措施为酸压，酸压的目的是沟通远端储集体。

优选的，所述溶洞体积特征为近井溶洞或远井溶洞。

优选的，所述井-洞的理论物理模型，具体模型如下：

其中：

p_wf：井底压力，MPa；

p_v：溶洞压力，MPa；

ρ：原油密度，仪器测定，kg/m³；

v_wf：井筒和溶洞连接处流体流动速度，m/s。

优选的，所述井-洞的理论物理模型，由于井-洞结构的复杂性，为获得缝洞型油藏流动规律，采用以下设定：

1)地层为各向同性圆形油藏，圆心处有一定产量生产的油井；

2)地层外部为单一均匀介质；

3)考虑流体的微可压缩性，压缩系数0.0005-0.003，运动过程中流体的速度0.08-0.12m/s；

4)假设洞为球体，并且与井筒同心，仅考虑竖直方向的流动。

优选的，所述波动系数和阻尼系数表征参数的数学模型，具体模型如下：

其中，波动系数

阻尼系数

其中：

r_v：溶洞半径，m；

D：油管直径，m；

v₀：初始时刻的原油速度，m/s；

C：管道及流体系统的波速；

C_v：溶洞存储常数：取值范围为0.01-50；

t：时间项。

优选的，所述波动系数和阻尼系数表征参数的数学模型，流体从溶洞流入井筒，再由井筒流出地面，这一过程的流体流动要满足连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程，具体约束方程如下：

连续性方程：

动量守恒方程：

能量守恒方程：

优选的，所述波动系数和阻尼系数的无量纲计算式，具体计算式如下：

其中：

r_v：溶洞半径，m；

C_v：溶洞存储常数，无量纲；

γ：波动系数，无量纲；

C_t：综合压缩系数；

h₂：溶洞高度，m；

μ：流体黏度，Pa·s；

B：体积系数，无量纲；

h₁：井筒长度，m；

β：阻尼系数，无量纲；

孔隙度，％；

r_w：井筒半径，m；

k：渗透率，D；

Q：流量，m³/d。

优选的，所述波动系数和阻尼系数的无量纲计算式，公式中的具体参数得到方法和参数设计范围如下：

C_v：试井数据，取值范围为0.01-50m³/MPa；

C_t：试井数据，取值范围为0.0005-0.03。

孔隙度，试井数据，取值范围为0.01-0.15；

Q：流量，试井数据，取值范围为20-300m³/d。

优选的，溶洞半径与波动系数对应公式为：

溶洞高度与阻尼系数对应公式为：

优选的，地层为各向同性圆形油藏，圆心处有一定产量生产的油井；地层外部为单一均匀介质；根据理论的圆柱体计算模型，所述溶洞的体积特征为：

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

根据上述实施例，本发明提供一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，本发明提供了一种贴近矿场实际特征、可有效表征油藏溶洞体积特征及其解释的方法，为缝洞型油藏的溶洞描述提供了新的手段，同时有效的认识和解释断溶体油藏溶洞体积，为后续断溶体油藏试井曲线分析做出方案性指导。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法流程示意图；

图2井-洞的理论物理模型；

图3是根据一示例性实施例示出的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法阻尼系数对试井解释曲线的影响；

图4是根据一示例性实施例示出的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法波动系数对试井解释曲线的影响。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何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。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：

如图1所示的一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，包括：

S1：根据断溶体油藏的溶洞特征，构建井-洞的理论物理模型；根据所述理论物理模型，结合流体的实际流动特征，引入波动系数和阻尼系数来构建数学模型；

S2：根据所述数学模型进行无量纲化处理和计算，得到波动系数和阻尼系数的无量纲计算式并获取表征溶洞特征的半径和高度；

S3：根据所述半径和高度进行拟合计算，获得溶洞体积特征；

S4：；根据溶洞体积特征与矿场实际数据之间的相互关系，确认溶洞是近井溶洞(离井筒较近)或者远井溶洞(离井筒较远)；

S5：所述近井溶洞的储层改造措施为酸化，酸化的目的是改善井周储层的流动能力；所述远井溶洞的储层改造措施为酸压，酸压的目的是沟通远端储集体。

根据上述方案，进一步，所述溶洞体积特征为近井溶洞或远井溶洞。

根据上述方案，进一步，所述井-洞的理论物理模型，具体模型如下：

其中：

p_wf：井底压力，MPa；

p_v：溶洞压力，MPa；

ρ：原油密度，仪器测定，kg/m³；

v_wf：井筒和溶洞连接处流体流动速度，m/s。

根据上述方案，进一步，所述井-洞的理论物理模型，由于井-洞结构的复杂性，为获得缝洞型油藏流动规律，采用以下设定：

1)地层为各向同性圆形油藏，圆心处有一定产量生产的油井；

2)地层外部为单一均匀介质；

3)考虑流体的微可压缩性，压缩系数0.0005-0.003，运动过程中流体的速度0.08-0.12m/s；

在一些实施例中，压缩系数优选范围为0.008-0.0028，具体可以为0.002063，运动过程中流体的速度0.1m/s

4)假设洞为圆柱体，并且与井筒同心，仅考虑竖直方向的流动，如图2所示。

其中，根据不同的井的地层原油体积系数对应的压缩系数不同，具体如下表：

根据上述方案，进一步，所述波动系数和阻尼系数表征参数的数学模型，具体模型如下：

其中，波动系数

阻尼系数

其中：

r_v：溶洞半径，m；

D：油管直径，m；

v₀：初始时刻的原油速度，m/s；

C：管道及流体系统的波速；

C_v：溶洞存储常数：取值范围为0.01-50；

t：时间项。

根据上述方案，进一步，所述波动系数和阻尼系数表征参数的数学模型，流体从溶洞流入井筒，再由井筒流出地面，这一过程的流体流动要满足连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程，具体约束方程如下：

连续性方程：

动量守恒方程：

能量守恒方程：

根据上述方案，进一步，如图2-4所示，所述波动系数和阻尼系数的无量纲计算式，具体计算式如下：

其中：

r_v：溶洞半径，m；

C_v：溶洞存储常数，无量纲；

γ：波动系数，无量纲；

C_t：综合压缩系数；

h₂：溶洞高度，m；

μ：流体黏度，Pa·s；

B：体积系数，无量纲；

h₁：井筒长度，m；

β：阻尼系数，无量纲；

孔隙度，％；

r_w：井筒半径，m；

k：渗透率，D；

Q：流量，m³/d。

根据上述方案，进一步，所述波动系数和阻尼系数的无量纲计算式，公式中的具体参数得到方法和参数设计范围如下：

C_v：试井数据，取值范围为0.01-50m³/MPa；

C_t：试井数据，取值范围为0.0005-0.03。

孔隙度，试井数据，取值范围为0.01-0.15；

Q：流量，试井数据，取值范围为20-300m³/d。

其中，根据不同的井，对应不同的C_v值，具体实践中，可参考如下表：

在一些实施例中，波动系数的无量纲计算式，公式中的具体参数可为如下数值：

μ：仪器测定为0.29；

C_v：试井数据为3；

试井数据为0.1；

C_t：试井数据0.000435；

r_w：工艺参数为0.075。

根据上述方案，进一步，

溶洞半径与波动系数对应公式为：

溶洞高度与阻尼系数对应公式为：

根据上述方案，进一步，地层为各向同性圆形油藏，圆心处有一定产量生产的油井；地层外部为单一均匀介质；根据理论的圆柱体计算模型，所述溶洞的体积特征为：

根据上述实施例，本发明公开了一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用新方法，其目的是有效的认识和解释断溶体油藏溶洞体积，为后续断溶体油藏试井曲线分析做出方案性指导。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，包括：

S1：根据断溶体油藏的溶洞特征，构建井-洞的理论物理模型；根据所述理论物理模型，结合流体的实际流动特征，引入波动系数和阻尼系数来构建数学模型；

S2：根据所述数学模型进行无量纲化处理和计算，得到波动系数和阻尼系数的无量纲计算式并获取表征溶洞特征的半径和高度；

S3：根据所述半径和高度进行拟合计算，获得溶洞体积特征；

S4：；根据溶洞体积特征与矿场实际数据之间的相互关系，确认溶洞是近井溶洞(离井筒较近)或者远井溶洞(离井筒较远)；

S5：所述近井溶洞的储层改造措施为酸化，酸化的目的是改善井周储层的流动能力；所述远井溶洞的储层改造措施为酸压，酸压的目的是沟通远端储集体。

2.根据权利要求1所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述溶洞体积特征为近井溶洞或远井溶洞。

3.根据权利要求1所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述井-洞的理论物理模型，具体模型如下：

其中：

p_wf：井底压力，MPa；

p_v：溶洞压力，MPa；

ρ：原油密度，仪器测定，kg/m³；

v_wf：井筒和溶洞连接处流体流动速度，m/s。

4.根据权利要求2-3任一所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述井-洞的理论物理模型，由于井-洞结构的复杂性，为获得缝洞型油藏流动规律，采用以下设定：

1)地层为各向同性圆形油藏，圆心处有一定产量生产的油井；

2)地层外部为单一均匀介质；

3)考虑流体的微可压缩性，压缩系数0.0005-0.003，运动过程中流体的速度0.08-0.12m/s；

4)假设洞为球体，并且与井筒同心，仅考虑竖直方向的流动。

5.根据权利要求3所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述波动系数和阻尼系数表征参数的数学模型，具体模型如下：

其中，波动系数

阻尼系数

其中：

r_v：溶洞半径，m；

D：油管直径，m；

v₀：初始时刻的原油速度，m/s；

C：管道及流体系统的波速；

C_v：溶洞存储常数：取值范围为0.01-50；

t：时间项。

6.根据权利要求5所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述波动系数和阻尼系数表征参数的数学模型，流体从溶洞流入井筒，再由井筒流出地面，这一过程的流体流动要满足连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程，具体约束方程如下：

连续性方程：

动量守恒方程：

能量守恒方程：

7.根据权利要求5所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述波动系数和阻尼系数的无量纲计算式，具体计算式如下：

其中：

r_v：溶洞半径，m；

C_v：溶洞存储常数，无量纲；

γ：波动系数，无量纲；

C_t：综合压缩系数；

h₂：溶洞高度，m；

μ：流体黏度，Pa·s；

B：体积系数，无量纲；

h₁：井筒长度，m；

β：阻尼系数，无量纲；

孔隙度，％；

r_w：井筒半径，m；

k：渗透率，D；

Q：流量，m³/d。

8.根据权利要求7所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，所述波动系数和阻尼系数的无量纲计算式，公式中的具体参数得到方法和参数设计范围如下：

C_v：试井数据，取值范围为0.01-50m³/MPa；

C_t：试井数据，取值范围为0.0005-0.03。

孔隙度，试井数据，取值范围为0.01-0.15；

Q：流量，试井数据，取值范围为20-300m³/d。

9.根据权利要求7所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，

溶洞半径与波动系数对应公式为：

溶洞高度与阻尼系数对应公式为：

10.根据权利要求9所述的解释断溶体油藏溶洞特征的应用方法，其特征在于，地层为各向同性圆形油藏，圆心处有一定产量生产的油井；地层外部为单一均匀介质；根据理论的圆柱体计算模型，所述溶洞的体积特征为：

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