CN117365438A - 一种基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，包括：步骤A.获取异常井压力计数据；步骤B.计算井筒关井后随时间变化的温度场；步骤C.通过管柱的伸缩效应计算管柱的伸缩量；步骤D.根据步骤B的结果与步骤A获取的压力计数据，通过气体状态方程计算管柱中气体的密度，通过气体密度计算管柱伸缩压力补偿值；步骤E.通过步骤D计算的气体密度计算压力计到储层顶部段的压力，加上步骤D所得的压力补偿值即可将压力计压恢段压力折算到储层顶部；步骤F.根据所述通过步骤E所得储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据，得到正常趋势的压力计数据。本发明能获得潜山异常压力气井矫正后正常的压力计数据，从而实现潜山储层的精准评价。
Description
技术领域
本发明涉及油气田勘探开发技术领域，具体涉及一种基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法。
背景技术
目前在潜山储层测试中存在井下压力资料异常(压力恢复测试压力呈下降趋势)、反应储层、裂缝渗流特征的关键段缺少的问题，利用常规试井解释方法无法处理该类压力资料。需要明确基岩潜山储层裸眼测试影响井下压力资料的主控因素，优化测试取资料方案，建立异常测试资料修正方法，以完成试井得到正确的潜山储层评价和产能评价。
可能造成压力恢复阶段压力异常的原因众多，如井筒积液、相态变化、邻井干扰、温度影响和“水击”现象等。结合潜山测试资料知生产压差小，地温梯度大的特点，且根据调研得知测试井压力恢复测试过程中压力曲线异常受储层类型、孔隙类型和流体类型影响较小。排除工艺的影响，潜山储层裸眼测试影响井下压力资料异常的主要原因是地层温度的影响。
而目前的异常压力修正方法在处理潜山储层测试压力异常资料时存在一些局限性。出于工艺及安全的考虑，一些井下压力计无法下入储层。一般储层可视为温度不变，压力计出现下降趋势的异常通常将压力折算到储层进行修正。对于潜山储层测试压力异常资料，使用Cullender和Smith方法对井筒分段迭代以计算井底静压的修正效果较差，无法修正压力恢复阶段压力下降的趋势。近年来，许多学者对Cullender和Smith方法作出相应改进，但并不适用于潜山异常压力修正，无法将压力恢复曲线修正为正常的上升趋势。另一种修正方法是使用上、下压力计的压差除以深度差得到压力梯度，再用此压力梯度代表井筒压力梯度折算到储层以对压力进行修正。这种修正方法可以修正部分异常井且具有不错的修正效果，但简单的折算不够精确且无法满足所有潜山储层测试压力异常资料的修正需求。
据此，目前的异常压力修正方法不适用于潜山异常压力修正，需基于温度影响构建潜山气井异常压力修正方法以矫正压力计数据，用矫正后的压力数据完成试井从而实现潜山储层的精准评价。
发明内容
本发明提供了一种基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，用以矫正潜山气井异常压力数据得到正常的压力计数据。
本发明基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，包括步骤：
A.获取异常井压力计数据；
B.计算井筒关井后随时间变化的温度场；
C.通过管柱的伸缩效应计算管柱的伸缩量ΔL；
D.根据步骤B的结果与步骤A获取的压力计数据通过气体状态方程计算管柱中气体的密度，通过气体密度计算管柱伸缩压力补偿值ΔP；
E.通过步骤D计算的气体密度计算压力计到储层顶部段的压力，加上压力补偿值ΔP即可将压力计压恢段压力折算到储层顶部；
F.根据所述通过步骤E所得储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据，得到正常趋势的压力计数据。
本发明所述试井是通过井下流体压力变化及恢复过程，确定储层流体系统的分布范围，储层渗透性及产能等信息。
本发明基于温度建立潜山气井异常压力修正方法。首先获取压力计数据并根据数学模型建立井筒温度场，然后运用得到的温度、压力数据根据气体状态方程计算压力计到储层的气体密度，同时通过伸缩效应计算管柱伸缩量ΔL以及压力补偿值ΔP，根据气体密度和压力补偿值ΔP即可将压力计压力折算到储层，最后通过储层压力矫正压力计压力得到恢复正常的压力计数据。
现有的修正方法无法让潜山气井异常压力矫正后满足试井的需求。而本发明基于温度影响建立的潜山气井异常压力矫正方法可以获得正常的压力数据，以完成试井得到正确的潜山储层评价和产能评价。
进一步的，步骤A所述异常井为压力数据在压力恢复阶段出现异常下降趋势的井，所述压力计数据包括压力计的压力数据和温度数据。
进一步的，步骤B计算井筒关井后随时间变化的温度场中计算方法为：
其中，ρ为介质密度，cp为质量定压热容，T为介质温度，t为关井时间，Z为轴向坐标，r为径向坐标，k为介质热导率，为温度的径向偏微分，其它偏微分式子同理。
初始条件：关井后的初始条件为关井时刻井下温度场分布。
边界条件：
海平面边界条件：假定井筒换热区顶边界绝热；
井底边界条件：井底节点温度等于地层原始温度；
无穷远处边界条件：距离井筒无穷远处的地层和海水温度不变。
进一步的，步骤C所述伸缩效应为管柱在测试过程中受力导致管柱产生伸缩。潜山压力异常井使用插入式封隔器可发生管柱伸缩，且伸缩主要受温度效应(热胀冷缩)影响。管柱伸缩量ΔL计算方法：ΔL＝βLΔT
其中：β为油管的热膨胀系数，L为油管长度，ΔT为油管整体的温度变化量。
进一步的，步骤D所述气体状态方程为其中ρ为气体密度，P为压力，M为气体摩尔质量，Z为气体偏差因子，R为气体常数，T为气体温度。管柱伸缩压力补偿值ΔP计算方法：ΔP＝ρgΔL其中ρ为气体密度，g为重力加速度。
进一步的，步骤E所述折算储层顶部压力的方法：压力计至储层分为n段，每段高度计为Δh。
第1段：P1＝P+ρ1gΔh
第2段：P2＝P1+ρ2gΔh
……
第n段,即为储层顶段：Pn＝Pn-1+ρngΔh+ΔP
其中P1···Pn为第1段到第n段各段深度井筒内的压力，ρ1···ρn为第1段到第n段各段深度井筒内气体的密度，P为压力计测量的压力，g为重力加速度，ΔP为压力补偿值。
具体的，步骤D和步骤E所述气体密度和压力均是随时间与深度变化的数据，步骤D中压力补偿值ΔP计算所用气体密度为ρ1。
进一步的，步骤F所述通过储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据的计算方法：
P矫(t)＝P原(t＝0)+P储(t)-P储(t＝0)
式中，P矫(t)为矫正后压力计数据，P原(t＝0)为开始矫正时刻的原始压力计的压力，P储为储层顶部压力。
本发明的有益效果包括：
(1)本发明提出的方法能够得出关井后井筒的温度场变化情况，可以用来了解深水钻探井筒内部的岩石结构，以及深层岩石间的热量传输情况。
(2)同时也能够得到管柱的伸缩长度，对尾管固井施工作业具有重要意义。
(3)能够实现矫正潜山气井异常压力，得到正常趋势的压力恢复曲线用于完成试井分析，从而实现潜山储层的精准评价。
附图说明
图1为本发明基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法的流程图。
图2为潜山某气井压力恢复阶段上、下压力计压力曲线图。
图3为潜山某气井压力恢复阶段上、下压力计温度曲线图。
图4为潜山某气井温度场示意图。
图5为潜山某气井压力恢复阶段矫正后压力曲线与原压力曲线对比图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本发明基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，包括步骤：
A.获取异常井压力计数据；
B.根据所述计算井筒关井后随时间变化的温度场；
C.通过管柱的伸缩效应计算管柱的伸缩量ΔL；
D.根据步骤B的结果与气体状态方程计算管柱中气体的密度，通过气体密度计算管柱伸缩压力补偿值ΔP；
E.通过步骤D计算的气体密度计算压力计到储层顶部段的压力，加上压力补偿值ΔP即可将压力计压恢段压力折算到储层顶部；
F.根据所述通过步骤E所得储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据，得到正常趋势的压力计数据。
本发明基于温度建立潜山气井异常压力修正方法。首先获取压力计数据并根据数学模型建立井筒温度场，然后运用得到的温度、压力数据根据气体状态方程计算压力计到储层的气体密度，同时通过伸缩效应计算管柱伸缩量ΔL以及压力补偿值ΔP，根据气体密度和压力补偿值ΔP即可将压力计压力折算到储层，最后通过储层压力矫正压力计压力得到恢复正常的压力计数据。
现有的修正方法无法让潜山气井异常压力矫正后满足试井的需求。而本发明基于温度影响建立的潜山气井异常压力矫正方法可以获得正常的压力数据，以完成试井得到正确的潜山储层评价和产能评价。
在步骤A中，所述异常井是压力数据在压力恢复阶段出现异常(下降趋势)的井，所述压力计数据包括压力计压力和温度的数据。各种数据获取的方法可以参考“油田试井技术规范SY/T 6172-2022”和“天然气井试井技术规范“SY/T 5440-2019”实施。
步骤B所述所述计算井筒关井后随时间变化的温度场：
其中，ρ为介质密度，cp为质量定压热容，T为介质温度，t为关井时间，Z为轴向坐标，r为径向坐标，k为介质热导率，为温度的径向偏微分，其它偏微分式子同理。
初始条件：关井后的初始条件为关井时刻井下温度场分布。
边界条件：
海平面边界条件：假定井筒换热区顶边界绝热；
井底边界条件：井底节点温度等于地层原始温度；
无穷远处边界条件：距离井筒无穷远处的地层和海水温度不变。
将井筒视为二维平面并划分网格，径(横)向为r轴，轴(纵)向为z轴，原点可任取，如井筒中心轴、左右边界与顶面或底面的交点等。对上述问题进行差分求解得如下离散方程：
上述方程为坐标(i，j)的网格在关井n时刻到n+1时刻与周围4个网格的传热方程，每个网格中心点代表网格的温度，代入初始和边界条件即可得到任意点任意时刻的温度，即井筒的温度场。
其中
网格边界的热导率k均为两侧网格的调和平均值：
式中上标为时间，下标为坐标，如(i-1，j)和(i+1，j)为(i，j)横向上的邻点，(i-1/2，j)和(i+1/2，j)为(i，j)横向上的网格边界，T为温度，k为热导率，ΔZ为网格纵向长度，Δr为网格横向长度，Δt为时间步长，ρ为密度，c为热容，ri+1,j-ri,j为点(i+1，j)与点(i，j)横向上的距离，Zi,j-Zi,j-1为点(i，j)与点(j，j-1)纵向上的距离。
步骤C所述伸缩效应为管柱在测试过程中受力导致管柱产生伸缩。潜山压力异常井使用插入式封隔器可发生管柱伸缩，且伸缩主要受温度效应(热胀冷缩)影响。
具体的计算方法：取步骤B所得温度场中代表油管的网格温度数据，下式为关井后井筒随关井时间变化的油管伸缩长度：
式中，β为油管的热膨胀系数，m为油管网格数量，ΔZ为网格纵向长度，T为网格温度。
步骤D所述气体状态方程为其中ρ为气体密度，P为压力，M为气体摩尔质量，Z为气体偏差因子，R为气体常数，T为气体温度。
潜山异常气井有上、下两支压力计，考虑同一时刻的下压力计到储层顶部间气体摩尔质量和气体偏差因子差距很小，为了简化计算将两支压力计间的气体的M/Z值代表井筒气体。以下为通过上、下压力计数据计算M/Z值，其值与压力计温度、压力数据均随关井时间变化。
式中：ΔP为上、下压力计压差，P上、P下分别为上、下压力计压力，T上、T下分别为上、下压力计温度，ρ上、ρ下分别为上、下压力计深度处气体密度，为平均密度，g为重力加速度，H为上、下压力计深度差。
若下压力计到储层顶部有x米，将其分为x段(取整)，每段高度Δh＝1m。(步骤C中统一取ΔZ＝1m，可自行选择大小，其值越小精度越高)由上至下计算每段的气体密度：
式中：ρ1···ρx为第1段到第x段气体密度，T1···Tx为步骤C所得温度场中管柱内气体第1段到第x段网格温度，式中温度、密度、压力与M/Z值均随关井时间变化。
上式均需迭代计算，以ρ1计算为例：
(1)先任取初值a(为接近结果节省计算步数，可取下压力计处气体密度)；
(2)计算
(3)如果a和b的差值满足精度(如|a-b|<0.00001)，则b为最终结果，否则令a＝b且返回第(2)步。
管柱伸缩压力补偿值ΔP计算方法：
ΔP(t)＝ρ1(t)gΔL(t) (6)
其中ρ为气体密度，g为重力加速度，L为油管伸缩长度。
同步骤D分段，步骤E所述折算储层顶部压力Px的方法：
式中：P1···Px为第1段至第x段深度的压力，ρ1···ρx为第1段至第x段气体的密度，g为重力加速度，ΔP为管柱伸缩压力补偿值。
步骤F所述通过储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据，计算方法如下：
P下矫(t)＝P下(t＝0)+Px(t)-Px(t＝0) (8)
式中：P下矫为矫正后下压力计压力，P下为原下压力计压力，Px为储层顶部压力。
以下结合潜山某气井的测试数据，对本发明做进一步的说明：
在一个具体的实施例中，采用本发明基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，步骤如下：
A.潜山储层一口气井，采用裸眼完井的方式进行测试，测试井段为2828.8m～2936m，测试段的整体厚度为107.2m。第一次关井后进行压力恢复测试，关井测试共24.8hr。测试管柱上的存储式压力计获取到测试期间的井下压力变化数据，其中上压力计2641.74m，下压力计2662.48m。上、下压力计压力随时间变化如图2所示，上、下压力计温度随时间变化如图3所示，,其中下压力计温度和压力均大于上压力计。
B.基于公式(2)计算该气井的温度场，可得出任意关井时间的温度场，如图4所示为关井12小时温度场。
C.使用步骤B温度场的下压力计到储层顶部的温度数据，令ΔZ1～ΔZ165＝1m，ΔZ166＝1.32m，基于公式(3)计算管柱伸缩量，整个关井测试中油管共收缩0.70333m。
D.使用步骤A获取的上、下压力计温度和压力数据，基于公式(4)计算处M/Z值，令Δh1～Δh165＝1m，Δh166＝1.32m，通过公式(5)迭代计算出下压力计到储层顶部气体密度，基于公式(6)计算管柱伸缩压力补偿值ΔP，关井测试最后时刻ΔP＝0.17898psi。
E.令Δh1～Δh165＝1m，Δh166＝1.32m，使用步骤A获取的下压力计压力数据与步骤D得出的的气体密度和压力补偿值数据，基于公式(7)计算出储层顶部压力。
F.运用步骤A获取的下压力计压力数据与步骤E所得储层顶部压力，基于公式(8)最终得出矫正后的压力恢复阶段压力数据，若压力数据波动较大，可进行光滑处理，如使用matlab软件中的smooth函数，图5为最终矫正结果与原下压力计数据的对比图。使用矫正后的压力数据，可完成试井分析以帮助实现潜山储层的精准评价。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做相关的变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：包括步骤：
A.获取异常井压力计数据；
B.计算井筒关井后随时间变化的温度场；
C.通过管柱的伸缩效应计算管柱的伸缩量ΔL；
D.根据步骤B的结果与步骤A获取的压力计数据通过气体状态方程计算管柱中气体的密度，通过气体密度计算管柱伸缩压力补偿值ΔP；
E.通过步骤D计算的气体密度计算压力计到储层顶部段的压力，加上压力补偿值ΔP即可将压力计压恢段压力折算到储层顶部；
F.根据所述通过步骤E所得储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据，得到正常趋势的压力计数据。
2.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤A所述异常井为压力数据在压力恢复阶段出现异常下降趋势的井，所述压力计数据包括压力计的压力数据和温度数据。
3.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤B计算井筒关井后随时间变化的温度场中计算方法包括：
构建井筒二维传热方程：
其中，ρ为介质密度，cp为质量定压热容，T为介质温度，t为关井时间，Z为轴向坐标，r为径向坐标，k为介质热导率，为温度的径向偏微分；
初始条件：
边界条件：
海平面边界条件：
井底边界条件：其中Tf为地层原始温度；
无穷远处边界条件：
4.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤C所述伸缩效应为管柱在测试过程中受力导致管柱产生伸缩，潜山压力异常井使用插入式封隔器会发生管柱伸缩，且伸缩主要受温度效应影响。
5.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤C所述管柱伸缩量ΔL计算方法：ΔL＝βLΔT
其中：β为油管的热膨胀系数，L为油管长度，ΔT为油管整体的温度变化量。
6.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤D所述气体状态方程为
其中ρ为气体密度，P为压力，M为气体摩尔质量，Z为气体偏差因子，R为气体常数，T为气体温度；
管柱伸缩压力补偿值ΔP计算方法：
ΔP＝ρgΔL
其中g为重力加速度。
7.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤E所述折算储层顶部压力的方法：压力计至储层分为n段，每段高度计为Δh
第1段：P1＝P+ρ1gΔh
第2段：P2＝P1+ρ2gΔh
……
第n段,即为储层顶段：Pn＝Pn-1+ρngΔh+ΔP
其中P1···Pn为第1段到第n段各段深度井筒内的压力，ρ1···ρn为第1段到第n段各段深度井筒内气体的密度，P为压力计测量压力，g为重力加速度，ΔP为压力补偿值。
8.如权利要求6或7所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：所述气体密度和压力均随时间与深度变化。
9.如权利要求1所述的基于温度影响矫正潜山气井异常压力的方法，其特征为：步骤F中通过储层顶部压力矫正压力计异常压恢段压力数据的计算方法为：
P矫(t)＝P原(t＝0)+P储(t)-P储(t＝0)
式中，P矫(t)为矫正后压力计数据，P原(t＝0)为开始矫正时刻的原始压力计的压力，P储为储层压力。
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN117365438A (zh) |
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2023
- 2023-10-08 CN CN202311290359.2A patent/CN117365438A/zh active Pending
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