CN116629032A - 一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油藏工程技术领域,具体涉及一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,通过在井口位置进行高频压力数据采集;对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输;云端接收数据,进行井口压力到井底压力的计算;根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力。只需在井口安装一个高频压力计,部署简单易行,仅依靠地面采集和解释算法,它不需要任何改变或额外的步骤;获得油田勘探开发所需的核心参数,如储量、渗透率、表皮及地层压力等;避免了井底测压带来的高成本和高风险,由于实时监测,可以及时进行开发制度调整。
Description
技术领域
本发明涉及油藏工程技术领域,尤其涉及一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法。
背景技术
试井分析是油气田勘探开发中广泛使用的方法。油气田勘探与开发中两个重要的参数“地质储量”与“产能”需要知道渗透率、表皮及地层平均圧力等。在油气田的勘探开发中,可以测量井底压力,同时获取产量、地层参数及流体高压物性参数等,而井底污染、地层渗透率和油藏边界等参数无法测量,同时每口井地质情况、开采工艺、流体类型等不同,上述参数也难以在采用室内实验测量获得,而这些未知的参数正是确定油藏储量和产能、制定开发方案和地层改造方案所必需的参数。试井分析可得到这些参数,准确实时获取试井参数对油气田的勘探开发有着重要的指导作用。
油水井试井有很多种方法,试井解释前的压力测试都需要将压力计下入井筒,最好是下到油水产层中部。受井筒测量空间、环境及流动通道等限制,压力计投放也有多种方式,如通过偏心环空投放,通过下测试管柱、钻杆及油管投放等。在油管生产井从偏心环空采用电缆投放压力计测量成本最低,而通过测试管柱进行压力测量费用较高;无论哪种测试都是采用井底电池供电,压力数据采用存储式压力计,这样的测试有几个弊端,(1)不能长期监测:由于采用井下电池,测量时间受电池供电时间限制;(2)无法准确优化关井时间:试井解释对压力资料是有要求的,一般需要保证径向流的出现,测试时间短会造成测试资料不合格,测试时间长意味着关井时间,相应的生产时间就缩短影响产量,采用存储式压力计无法判断压力动态,只能凭经验决定测试时间;(3)井下压力计因造价高:由于井筒条件十分复杂,井底温度高压力也高,同时井底的流体种类不同井也不相同,有的存在腐蚀性流体,井底压力计中各部件需要特别防护,尤其是芯片需要长时间耐高温;(4)井下测试面临多种风险:实际试井压力测试时可能面临各种事故,如压力计被卡、掉井底,尤其是深层气井还面临气体泄漏危害人身安全等。
由此可见,现有技术在进行试井参数分析时,一般都需要将压力计下入井筒,导致不能进行长期监测,无法准确优关井时间,且面临多重风险。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,以解决现有技术在进行试井参数分析时,一般都需要将压力计下入井筒,导致不能进行长期监测,无法准确优关井时间,且面临多重风险的问题。
基于上述目的,本发明提供了一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,包括:
在井口位置进行高频压力数据采集;
对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输;
云端接收数据,进行井口压力到井底压力的计算;
根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力。
可选的,所述在井口位置进行高频压力数据采集包括:
在井口四通阀上安装高频压力计,高频压力计与管道中的油或水直接接触;安装电池保持高频压力计的供电;信号电缆线连接高频压力计、数采设备及电脑,完成设备的安装。给系统供电,打开电脑,运行采集软件,调试测量油水管道中的压力,通过信号电缆线及数采设备将压力采集到电脑,保证高频压力计采集、传输及电脑采集软件正常运行。
可选的,所述高频压力数据采集包括:在井口压力测试前保持高频压力采集系统的正常采集,采样时以毫秒级高频测量管道中的压力,由输出线、采集卡将数据直传电脑,完成数据采集;采用HTF-5数据格式存储。
可选的,所述在井口位置进行高频压力数据采集包括:所述对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输包括:
采用对1秒内1000个采样压力数据进行积分后再取平均,抽稀为1秒一个采样点,保证采样数据精度同时减少云端数据传输数据量,具体算法为:
1000毫秒内平均压力:采集的高频压力数据按毫秒级采样,1秒内压力平均值由下式给出:(1);
式中: ti为以秒为单位的时间值;p(τ)实际采样τ毫秒时间下的采样压力数据,τ以毫秒为单位的采样时间;
1000毫秒内递推平均滤波:把连续取N个采样值看成一个队列,其中N=1000每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据,即先进先出原则。把队列中的N个数据按公式(1)取其平均值,这样就可获得新的滤波结果;
滤波后的数据上传:压力信号由本地服务器采集后,将数据以http报文形式发送至云服务器,存储数据库。
可选的,所述在井口位置进行高频压力数据采集包括:所述云端接收数据包括:
云端数据接收采用TCP长状态连接,并且采用滤波抽稀采样间隔为1秒。
可选的,所述进行井口压力到井底压力的计算包括:
垂直井筒管流满足的方程:根据能量守恒原理,写出微小管段两截面间的能量平衡关系式,用微分式表达出来:
(2);
式中采用国际单位制:P为压力,单位为pa;ρ为流体密度,单位为kg/m3;l、Z分别表示两截面之间水平长度、垂向高差,单位为m;u为流体速度,单位为m/s;g为重力加速度,单位为m/s2;d为管径,单位为m;f为摩阻系数,无因次;w为外界对流体作功,单位为J/kg。
对于垂直管流不存在水平段,这样l、Z相同,垂直管流也不存在外界对流体做功,以压头表示的垂直管流能量守恒方程可以表示为:
(3);
摩阻系数的计算:
(4);
式中:f为摩阻系数,无因次;ε为油管粗糙度,单位为m;为流体雷诺数,无因次;ρ为流体密度,单位为kg/m3;u为流体速度,单位为m/s;
μ为流体粘度,单位为Pa.s;
井筒压力微分方程求解:根据方程(3),采用四阶龙格-库塔法进行求解,假设井口位置是零,地层中部深度为L,首先,将区间[0,L]分为n份,Z离散化为Zk,对应P离散化为Pk,这里:
(5);
四阶龙格库塔法公式如下:
(6);
;
由于井口压力已知,也就是Z=0时,P0是已知的,方程(5)和方程(6)相结合,通过不断迭代,就可以获得这个井筒的压力分布,最终得到井底压力。
可选的,根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力包括:
垂直井试井分析图版:试井分析采用的是图版拟合方法,图版中无量纲压力表达式为:
(7);
式中:
为零阶第一类Bessel函数;
为一阶第一类Bessel函数;
为零阶第二类Bessel函数;
为零阶第二类Bessel函数;
γ=0.55572...为欧拉常数;
为无量纲井筒存储常数,无因次;
S为表皮系数,无因次;
为无量纲时间,无因次;
为无量纲井底压力,无因次;
Pi为原始地层压力,单位为MPa;Pwy为井底流动压力,单位为MPa;Q为地面产量,单位为m3/d;μ为流体粘度,单位为mpa.s;B为油的体积系数,无因次;k为地层渗透率,单位为μm2;h为有效地层厚度,单位为m;φ地层孔隙度,无因次;Ct为综合压系数,单位为1/MPa;C为井筒存储常数,单位为m3/MPa;
使用公式(7)可以得到垂直井试井分析的图版。
可选的,所述垂直井试井分析包括:
对实测的压力数据进行整理,并求出压力差△p=pi-pwy(t)及其压力导数d△p/dt·t;
将压力差△p、导数d△p/dt·t及时间t取对数,并按与图版坐标相同的尺寸绘制成双对数压差及其导数组合图;
将实测的压差及其导数双对数曲线放在图版上,并移动实测曲线,找出一条与实测曲线相吻合的典型曲线,得到CDe2s值;
在实测曲线上取任一点M,记下该点压力差值△PM和时间值tM,同时也查出该点在图版上的无量纲压力值(PD)M和无量纲时间值(tD/CD)M;
由记下的△PM、tM、(PD)M、(tD/CD)M,得到试井分析的时间和压力拟合值TM和PM;
;/>(8);
由压力拟合值PM可计算kh/μ和k:
(9);
(10);
(11);
(12);
由时间拟合值TM计算C和CD:
(13);
(14);
由CDe2s及CD计算S:
(15);
上述方程及公式中的符号物理含义及量纲与公式(7)相同。
可选的,所述高频压力计:耐压140MPa及耐酸20%;压力量程:0 ~ 120 MPa;压力分辨率:0.1‰ MPa;供电部分:24VDC,输出0~10VDC;连接部分:锥面密封;电器连接:防水航插式连接;信号电缆线:PVC聚氟乙烯屏蔽电缆,防水航插式,含BNC数采转接线端子,4个电缆转接头;HC7804A数据采集器及笔记本电脑,采样频率设置为1000HZ。
本发明的有益效果:本发明提供一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,通过在井口位置进行高频压力数据采集;对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输;云端接收数据,进行井口压力到井底压力的计算;根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力。只需在井口安装一个高频压力计,部署简单易行,仅依靠地面采集和解释算法,它不需要任何改变或额外的步骤;获得油田勘探开发所需的核心参数,如储量、渗透率、表皮及地层压力等;避免了井底测压带来的高成本和高风险,由于实时监测,可以及时进行开发制度调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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发明,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为本发明实施例一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法的流程示意图;
图2为本发明实施例一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法的单相管流Moody图;
图3为本发明实施例一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法的CDe2s=100时的双对数压力及导数典型曲线示意图;
图4为本发明实例1井的井口压力及折算后的井底压力曲线图;
图5为本发明实例1的压力及导数双对数拟合图;
图6为本发明实例1的压力历史拟合图;
图7为本发明实例1的无量纲Horner检验图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。
需要说明的是,除非另外定义,本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示,本发明具体实施例提供一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,包括:
步骤101,在井口位置进行高频压力数据采集;
步骤102,对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输;
步骤103,云端接收数据,进行井口压力到井底压力的计算;
步骤104,根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力。
在一些可选的具体实施例中,所述在井口位置进行高频压力数据采集包括:
在井口四通阀上安装高频压力计,高频压力计与管道中的油或水直接接触;安装电池保持高频压力计的供电;信号电缆线连接高频压力计、数采设备及电脑,完成设备的安装。给系统供电,打开电脑,运行采集软件,调试测量油水管道中的压力,通过信号电缆线及数采设备将压力采集到电脑,保证高频压力计采集、传输及电脑采集软件正常运行。
在一些可选的具体实施例中,所述高频压力数据采集包括:在井口压力测试前保持高频压力采集系统的正常采集,采样时以毫秒级高频测量管道中的压力,由输出线、采集卡将数据直传电脑,完成数据采集;高频压力采集的数据量大,为方便数据调用及共享采用HTF-5数据格式存储。
在一些可选的具体实施例中,所述高频压力计高频压力及其采集系统由4部分组成:
高频直读式压力计:压力计耐压140MPa及耐酸20%;压力量程:0 ~ 120 MPa;压力分辨率:0.1‰ MPa。
供电部分:24VDC,输出0~10VDC;连接部分:锥面密封;电器连接:防水航插式连接。
信号电缆线:PVC聚氟乙烯屏蔽电缆,防水航插式,含BNC数采转接线端子,4个电缆转接头;
HC7804A数据采集器及笔记本电脑,采样频率设置为1000HZ。
在一些可选的具体实施例中,所述对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输包括:
采用对1秒内1000个采样压力数据进行积分后再取平均,抽稀为1秒一个采样点,保证采样数据精度同时减少云端数据传输数据量,具体算法为:
数据采集滤波方法较多,如限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法及一阶滞后滤波法等,考虑到压力变化来源于渗流,渗流方程本身是扩散方程,压力变化是一个频率趋于零的信号,这里选择递推平均滤波法。
1000毫秒内平均压力:采集的高频压力数据按毫秒级采样,1秒内压力平均值由下式给出:(1)。
式中: ti为以秒为单位的时间值;p(τ)实际采样τ毫秒时间下的采样压力数据,τ以毫秒为单位的采样时间。
1000毫秒内递推平均滤波:把连续取N个采样值看成一个队列,其中N=1000每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据,即先进先出原则。把队列中的N个数据按公式(1)取其平均值,这样就可获得新的滤波结果。
滤波后的数据上传:压力信号由本地服务器采集后,通过数据分发至不同的系统,包括:本地数据分析系统,用于负责本地数据的存储和实时数据分析;云服务系统,通过建立TCP长状态连接,将数据以http报文形式发送至云服务器,存储数据库。长状态连接的好处:建立一条持久化的连接,不需要每次都建立连接,再中断,减轻了服务器端的负载,减少开销的那部分时间,使http请求和响应都能更快的结束。
在一些可选的具体实施例中,所述云端接收数据包括:
云端数据接收采用TCP长状态连接,并且采用滤波抽稀采样间隔为1秒。由于高频压力计数据采集期间,服务器负载较大,尤其是多路采集的时候,因此云端数据接收也是采用TCP长状态连接,并且采用滤波抽稀采样新间隔为1秒。不仅能保证实时可视化及试井分析的需要,也减少部分服务器开销。
在一些可选的具体实施例中,所述进行井口压力到井底压力的计算包括:
垂直井筒管流满足的方程:垂直井筒中假定流体为稳定流动,即在所讨论的管段内,任何断面上流体的一切参数不随时间变化,流入与流出质量守恒,功、热交换也是一定值。根据能量守恒原理,写出微小管段两截面间的能量平衡关系式,通常用微分式表达出来:
(2);
式中采用国际单位制:P为压力,单位为pa;ρ为流体密度,单位为kg/m3;l、Z分别表示两截面之间水平长度、垂向高差,单位为m;u为流体速度,单位为m/s;g为重力加速度,单位为m/s2;d为管径,单位为m;f为摩阻系数,无因次;w为外界对流体作功,单位为J/kg。
对于垂直管流不存在水平段,这样l、Z相同,垂直管流也不存在外界对流体做功,这样以压头表示的垂直管流能量守恒方程可以表示为:
(3);
摩阻系数的计算:管道沿程摩阻系数是1932年Nikuradse用人工粗糙管开展水力学流动阻力实验时提出的,Nikuradse试验用的管道叫人工粗糙管。在圆形管道的内壁,人为地粘贴上经过筛选、粒径已知的等径砂粒,砂粒直径就当做管道的绝对粗糙度ε。用不同直径的砂粒粘贴同一直径d的管道,组成一组相对粗糙度ε/d系列的人工粗糙管。1944年,Moody基于上述思路,在前人研究的基础上,进行了大量试验研究,成功地绘出工业管道的关系图,即著名的Moody图,如图2所示。为便于计算这里采用1976年Jain依据Moody图提出的计算公式:
(4);
式中:f为摩阻系数,无因次;ε为油管粗糙度,单位为m;为流体雷诺数,无因次;ρ为流体密度,单位为kg/m3;u为流体速度,单位为m/s;
μ为流体粘度,单位为Pa.s;
井筒压力微分方程求解:根据方程(3),这里采用四阶龙格-库塔法进行求解,假设井口位置是零,地层中部深度为L,首先,将区间[0,L]分为n份,这样Z离散化为Zk,对应P离散化为Pk,这里:
(5);
四阶龙格库塔法公式如下:
(6);
式中:
;
由于井口压力已知,也就是Z=0时,P0是已知的,方程(5)和方程(6)相结合,通过不断迭代,就可以获得这个井筒的压力分布,最终得到井底压力。
在一些可选的具体实施例中,根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力包括:
垂直井试井分析图版:试井分析采用的是图版拟合方法,图版中无量纲压力表达式为:
(7);
式中:
为零阶第一类Bessel函数;
为一阶第一类Bessel函数;
为零阶第二类Bessel函数;
为零阶第二类Bessel函数;
γ=0.55572...为欧拉常数;
为无量纲井筒存储常数,无因次;
S为表皮系数,无因次;
为无量纲时间,无因次;
为无量纲井底压力,无因次;
Pi为原始地层压力,单位为MPa;Pwy为井底流动压力,单位为MPa;Q为地面产量,单位为m3/d;μ为流体粘度,单位为mpa.s;B为油的体积系数,无因次;k为地层渗透率,单位为μm2;h为有效地层厚度,单位为m;φ地层孔隙度,无因次;Ct为综合压系数,单位为1/MPa;C为井筒存储常数,单位为m3/MPa。
使用公式(7)可以得到垂直井试井分析的图版,图3给出垂直井试井分析拟合图版中CDe2s=100时的双对数压力及导数典型曲线。
垂直井试井分析步骤:
对实测的压力数据进行整理,并求出压力差△p=pi-pwy(t)及其压力导数d△p/dt·t;
将压力差△p、导数d△p/dt·t及时间t取对数,并按与图版坐标相同的尺寸绘制成双对数压差及其导数组合图;
将实测的压差及其导数双对数曲线放在图版上,并移动实测曲线,找出一条与实测曲线相吻合的典型曲线,得到CDe2s值;
在实测曲线上取任一点M,记下该点压力差值△PM和时间值tM,同时也查出该点在图版上的无量纲压力值(PD)M和无量纲时间值(tD/CD)M;
由记下的△PM、tM、(PD)M、(tD/CD)M,得到试井分析的时间和压力拟合值TM和PM;
;/>(8);
由压力拟合值PM可计算kh/μ和k:
(9);
(10);/>
(11);
(12);
由时间拟合值TM计算C和CD:
(13);
(14);
由CDe2s及CD计算S:
(15);
上述方程及公式中的符号物理含义及量纲与公式(7)相同。
本发明的工作原理:通过高频压力计在井口采样关井压力及温度数据,由边缘计算实现1秒内采样数据加权平均滤波和对压力数据的温度补偿,并将处理后的高精度压力数据发送至云端;通过云端应用服务接收压力数据,选择合适的井口到井底压力计算方法,同时进行井底压力求导等处理,采用垂直井试井拟合技术,获得地层渗透率、表皮及地层压力等油气田勘探开发的重要参数。本发明不仅能避免井底压力测量风险,也更科学地获得合格的压力恢复数据,从而获得更为准确的地层参数。
以下结合实际使用情况,对以上一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法进行详细演示。
实例1:本例来源于砂岩地层的一口垂直井,岩屑干照荧光2%,淡黄色,中发光,系列对比7级,乳白色;气测总烃0.0665↑0.3988%,组分出至nC5,录井综合解释为油层;Rt:13.67Ω.m,DEN:2.44 g/cm3,孔隙度:15.0%,含油饱和度44.64%,测井解释结果油层。2019年3月5日射开T1b,井段3480 - 3485m。
步骤1:在井口安装高频压力监测设备,3月13日20:00进行现场数据采集及云端数据传输与接收,进行4天测试调整,数据采集、处理及云端传输运行正常。
步骤2:设置以下测试制度,3月17日08:00-3月19日08:00以38.8(m3/D)进行生产,3月19日08:00-3月23日08:00调大油嘴以57.4(m3/D)进行生产,3月23日08:00关井5天,至3月28日08:00结束本次测试。由于现场采集、边缘计算及云端传输自动执行,只能在分析中心接收数据。
步骤3:井口井底压力折算:本井是采油井,流体密度ρ=842.7(kg/m3);流体粘度μ=4.71(mPa.s);体积系数B=1.07;油管直径d=0.114(m);取油藏中部深度L=3482.5(m)。由公式(5)、公式(6)可以将井口压力折算到油藏中部深度处的压力,图4给出了实例1井井口压力及折算后的井底压力曲线。
步骤4:垂直井关井压力恢复数据分析:采用步骤3中的参数,同时补充有效地层厚度h=11.4(m);地层孔隙度φ=0.15;油井半径rw=0.1(m);综合压缩系数Ct=8.372х10-4(1/MPa)。对井底压力曲线进行压差及导数计算,这里的压差是关井后随时间变化的压力与关井时刻压力之差。
图5给出了实例井1的双对数压力及导数拟合图,可以看出实例1的实测压力及导数与理论计算的压力及导数拟合效果都很好。图6是根据两个工作制度及关井压力恢复流量数据,再由拟合获得的地层参数计算的压力历史数据与实测的压力历史数据拟合图,曲线拟合效果很好。
由图5双对数压力及导数曲线拟合得到时间拟合值TM=0.1162(1/Hours),压力拟合值PM=1.246(1/MPa),曲线参数CDe2s=4627。将地层、井筒及流体物性相关参数代入公式(9)-(15)得到:
由压力拟合值PM可计算kh/μ和k:
;
;
;
;
由时间拟合值TM计算C和CD:
;
;
由CDe2s及CD计算S:
。
由无量纲Horner图拟合得到地层原始压力pi=52.36(MPa),图7给出了实例1的无量纲Horner检验图,图7表明,计算压力与实际压力拟合很好,从而也说明计算的原始地层压力准确可靠。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,包括:
在井口位置进行高频压力数据采集;
对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输;
云端接收数据,进行井口压力到井底压力的计算;
根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述在井口位置进行高频压力数据采集包括:
在井口四通阀上安装高频压力计,高频压力计与管道中的油或水直接接触;安装电池保持高频压力计的供电;信号电缆线连接高频压力计、数采设备及电脑,完成设备的安装;给系统供电,打开电脑,运行采集软件,调试测量油水管道中的压力,通过信号电缆线及数采设备将压力采集到电脑,保证高频压力计采集、传输及电脑采集软件正常运行。
3.根据权利要求1所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述高频压力数据采集包括:在井口压力测试前保持正常采集,采样时以毫秒级高频测量管道中的压力,由输出线、采集卡将数据直传电脑,完成数据采集;采用HTF-5数据格式存储。
4.根据权利要求1所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述对采集的高频压力数据进行边缘计算,实现数据处理并进行云端传输包括:
采用对1秒内1000个采样压力数据进行积分后再取平均,抽稀为1秒一个采样点,保证采样数据精度同时减少云端数据传输数据量,具体算法为:
1000毫秒内平均压力:采集的高频压力数据按毫秒级采样,1秒内压力平均值由下式给出:(1);
式中:ti为以秒为单位的时间值;p(τ)实际采样τ毫秒时间下的采样压力数据,τ以毫秒为单位的采样时间;
1000毫秒内递推平均滤波:把连续取N个采样值看成一个队列,其中N=1000每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据,即先进先出原则;把队列中的N个数据按公式(1)取其平均值,这样就可获得新的滤波结果;
滤波后的数据上传:压力信号由本地服务器采集后,将数据以http报文形式发送至云服务器,存储数据库。
5.根据权利要求1所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述云端接收数据包括:
云端数据接收采用TCP长状态连接,并且采用滤波抽稀采样间隔为1秒。
6.根据权利要求1所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述进行井口压力到井底压力的计算包括:
垂直井筒管流满足的方程:根据能量守恒原理,写出微小管段两截面间的能量平衡关系式,用微分式表达出来:
(2);
式中采用国际单位制:P为压力,单位为pa;ρ为流体密度,单位为kg/m3;l、Z分别表示两截面之间水平长度、垂向高差,单位为m;u为流体速度,单位为m/s;g为重力加速度,单位为m/s2;d为管径,单位为m;f为摩阻系数,无因次;w为外界对流体作功,单位为J/kg;
对于垂直管流不存在水平段,这样l、Z相同,垂直管流也不存在外界对流体做功,以压头表示的垂直管流能量守恒方程可以表示为:
(3);
摩阻系数的计算:
(4);
式中:f为摩阻系数,无因次;ε为油管粗糙度,单位为m;为流体雷诺数,无因次;ρ为流体密度,单位为kg/m3;u为流体速度,单位为m/s;
μ为流体粘度,单位为Pa.s;
井筒压力微分方程求解:根据方程(3),采用四阶龙格-库塔法进行求解,假设井口位置是零,地层中部深度为L,首先,将区间[0,L]分为n份,Z离散化为Zk,对应P离散化为Pk,这里:
(5);
四阶龙格库塔法公式如下:
(6);
式中:
;
由于井口压力已知,也就是Z=0时,P0是已知的,方程(5)和方程(6)相结合,通过不断迭代,就可以获得这个井筒的压力分布,最终得到井底压力。
7.根据权利要求6所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,根据井底压力,进行生产数据分析,反演储量、渗透率、表皮及地层压力包括:
垂直井试井分析图版:试井分析采用图版拟合方法,图版中无量纲压力表达式为:
(7);
式中:
为零阶第一类Bessel函数;
为一阶第一类Bessel函数;
为零阶第二类Bessel函数;
为零阶第二类Bessel函数;
γ=0.55572...为欧拉常数;
为无量纲井筒存储常数,无因次;
S为表皮系数,无因次;
为无量纲时间,无因次;
为无量纲井底压力,无因次;
Pi为原始地层压力,单位为MPa;Pwy为井底流动压力,单位为MPa;Q为地面产量,单位为m3/d;μ为流体粘度,单位为mpa.s;B为油的体积系数,无因次;k为地层渗透率,单位为μm2;h为有效地层厚度,单位为m;φ地层孔隙度,无因次;Ct为综合压系数,单位为1/MPa;C为井筒存储常数,单位为m3/MPa;
使用公式(7)可以得到垂直井试井分析的图版。
8.根据权利要求7所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述垂直井试井分析包括:
对实测的压力数据进行整理,并求出压力差△p=pi-pwy(t)及其压力导数d△p/dt·t;
将压力差△p、导数d△p/dt·t及时间t取对数,并按与图版坐标相同的尺寸绘制成双对数压差及其导数组合图;
将实测的压差及其导数双对数曲线放在图版上,并移动实测曲线,找出一条与实测曲线相吻合的典型曲线,得到CDe2s值;
在实测曲线上取任一点M,记下该点压力差值△PM和时间值tM,同时也查出该点在图版上的无量纲压力值(PD)M和无量纲时间值(tD/CD)M;
由记下的△PM、tM、(PD)M、(tD/CD)M,得到试井分析的时间和压力拟合值TM和PM;
;/>(8);
由压力拟合值PM可计算kh/μ和k:
(9);
(10);
(11);
(12);
由时间拟合值TM计算C和CD:
(13);
(14);
由CDe2s及CD计算S:
(15);
上述方程及公式中的符号物理含义及量纲与公式(7)相同。
9.根据权利要求2所述的一种基于云端高频压力垂直井压力数据反演解释方法,其特征在于,所述高频压力计的参数为:耐压140MPa及耐酸20%;压力量程:0 ~ 120 MPa;压力分辨率:0.1‰ MPa;供电部分:24VDC,输出0~10VDC;连接部分:锥面密封;电器连接:防水航插式连接;信号电缆线:PVC聚氟乙烯屏蔽电缆,防水航插式,含BNC数采转接线端子,4个电缆转接头;HC7804A数据采集器及笔记本电脑,采样频率设置为1000HZ。/>
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