CN1325942C - 微扰井间示踪测试法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微扰井间示踪测试法，在井间示踪测试过程中，当示踪剂在采油井上的响应出现后，改变测试井组的正常工作制度，扰动地下流体场，造成示踪剂响应的突变，以获得稳定的突变响应，再恢复到原来的工作制度；利用示踪剂响应的突变曲线和示踪剂的物质平衡，可以计算采油井中来自不同方向流体之间贡献大小的比例；利用油藏计算机模型模拟，拟合示踪剂突变曲线，可以求解油井周围储层的地质参数。本方法可获得采油井上来自不同方向流体之间关系的信息，并可据此计算采油井周围储层的地质参数。该方法具有快捷、准确、信息量大、易于操作和干扰因素少等优点；与传统的井间示踪测试互补；最适用于高、中渗透率储层的开发动态监测与评价。

Description

微扰井间示踪测试法

技术领域

本发明涉及油藏井间示踪技术领域，特别是一种涉及到开发储层的监测和评价的微扰井间示踪测试法。

现有技术

油藏开发过程中，井间示踪测试可以确定注入流体的地下运动规律，并描述储层的非均质特征。其原理是：将一定量合适的示踪剂介入注入流体，使其通过注入井进入储层并跟随注入流体穿越地层，最后被采油井采出；通过跟踪监测示踪剂在采油井上的响应，获得注水井-采油井之间(井间)流体和储层的信息。

井间示踪测试工艺原理见附图1a，典型的示踪剂响应曲线示意图见附图1b。

根据示踪剂在注入井周围相关采油井上的响应曲线，可以获得示踪剂/注入流体的地下流动动力学信息，包括在井间储层中的推进速度、波及体积和在各采油井中的回采率等；利用示踪剂的响应，可以描述井间地层的非均质特征；将示踪响应资料与计算机模型/模拟技术相结合，可以扩大解释范围、提高解释结果的综合性、并进一步量化和图形化解释结论。

井间示踪测试所能够直接获得的信息是注入流体的地下运动状况。这些信息集中反映了注入井在开发过程中的作用，是从注入井的视角出发观察和研究油藏开发动态问题的。这种技术已经大量地应用于油藏的二次开采和三次开采过程中，正在发挥着重要的作用。但是，井间示踪测试的主要局限性在于以下几个方面：

1、测试周期相对较长，一般需要几个月甚至几年的时间，才能够获得完整的示踪剂采出曲线，进而进行有关的计算和解释。虽然测试过程中的示踪剂响应数据也可以直接用于动态评价和生产调整(当然这是重要的)，但多数情况下中间数据的应用是定性的，量化解释存在困难。

2、对于相应的采油井，井间示踪测试只能直接得到来自注入示踪剂的注入井中注入流体的贡献信息，不能获得来自其它方向流体的贡献信息。虽然在测试结束后，可以利用其它资料(如采油井的生产数据、测井数据等)计算其它方向流体的贡献，但得到的结果是间接的，影响准确度，而且需要等待较长的时间。

3、一般井间示踪测试数据的定量解释是在假定稳态生产的条件下进行的，但这种假设在很多情况下不成立。尤其对处于注水开发中后期的油藏，堵水调剖、补层、压裂等是经常采取的增油措施；在不作业的情况下，通过改变生产井的注采速度优化注采平衡也是常见的；这些措施必然影响地下流场。不稳定生产给示踪数据的定量解释造成了困难，动差分析法得到的结果是在一定程度上能够接受的平均值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微扰井间示踪测试法，可以缩短测试周期，提高结果的准确度，可以获得采油井上来自不同方向流体之间关系的信息、采油井周围储层参数信息、以及“即时”地获得这些信息。

以上“流体”是指与被示踪对象相同或类似的流体(如注入水、地层水)；“即时”是指较短的时间。

实现本发明目的的技术方案：一种微扰井间示踪测试法，包括以下步骤：

(1)在一个均质单层组成的层系环境下，当一口采油井和两口以上注入井，将代表了不同来源的流体的示踪剂注入到一口注入井中；

或者在由多个均质单层组成的层系环境下，在不同的单层应用不同的示踪剂，当一口采油井和两口以上注入井，将代表了不同来源的流体的示踪剂注入到一口注入井中；

(2)当示踪剂在采油井上的响应出现后，改变测试井组的正常工作制度，例如关/开采油井和或注入井、或者改变注入井的注入速度，扰动地下流场，使示踪剂在采油井上的响应发生突变，以获得稳定的突变响应，再恢复到原来的工作制度；

(3)利用示踪剂响应的突变曲线和示踪剂的物质平衡，可以计算采油井中来自不同方向流体之间贡献大小的比例；

(4)利用油藏计算机模型模拟，拟合示踪剂突变曲线，可以求解油井周围储层的地质参数。

当示踪剂在采油井上出现响应后，改变采油井或周围相关注入井的工作制度，经过较短的时间后再恢复到原来的工作制度，这一过程称为微扰。微扰是短期的，即保证扰动期间采油井周围形成新的流体场，又不会长期改变原来的流体场；微扰结束、恢复原来的工作制度后，地下流体场随之恢复到原来状态。微扰的方式包括：关/开采油井，关/开注入井，和增加/降低注入井的注入速度。

本发明的效果：本发明所述的方法是通过井间示踪测试中实施微扰实现的，由于微扰在短期内改变了采油井周围的流体场，各向流体对于示踪剂的稀释作用发生了改变，因而可以获得示踪剂响应的突变信息；利用示踪剂物质平衡，解释微扰造成的示踪剂响应突变，可以计算采油井上来自不同方向流体之间贡献大小的比例关系。利用计算机模型模拟技术，拟合匹配突变响应曲线，可以求解采油井周围储层的地质参数。该方法具有快捷、准确、信息量大、易于操作和干扰因素少等优点；从采油井的视角出发，研究地下流体和储层问题的，与传统的井间示踪测试互补；最适用于高、中渗透率储层的开发动态监测与评价。本发明的效果是在较短的时间内完成的，不稳定生产不影响其使用。在井间示踪过程中实施的，不会过多增加成本，而且易于实现。

附图说明

图1为井间示踪测试工艺原理。

图2为典型的示踪剂响应曲线示意图。

图3为本发明的两口注水井控制一口采油井的情况图。

图4为本发明的正常生产情况下的示踪剂采出曲线图。

图5为本发明的采油井关井后占支配地位方向的水侵入次要方向的情况图。

图6为本发明的采油井扰动的微扰示踪响应曲线示意图(一)。

图7为本发明的采油井扰动的微扰示踪响应曲线示意图(二)

图8为本发明的注水井扰动的示踪响应曲线示意图。

图9为本发明的三口注水井控制一口采油井的情况图。

具体实施方式

本发明中所涉及的示踪剂可以是由人工合成后随注入流体加入的某种物质，也可以是原来存在于注入流体和/或地层流体中的一种或多种特异性标识物。注入井注入的流体可以是液体或气体。

实施例1。

在一个均质单层组成的层系环境下，两口注水井控制一口采油井的情况。

当两口注水井控制一口采油井的时，采油井的水来自两个方向，注水井A和注水井B。设在注水井A中注入示踪剂，如图3所示。正常生产情况下的示踪剂采出曲线，如附图4所示。

a采油井扰动---关/开采油井

在示踪剂采出过程中关闭采油井，这时来自主要方向的水将继续向前运移，并侵入、驱替和置换次要来水方向占据的地层空间，如图5所示。达到相对平衡后，再次开井生产。

如果A井方向是采油井来水的主要方向，采油井关/井扰动后采出曲线将如图6所示。

关井前和再次开井后示踪剂物质平衡公式为：

QC＝q_a·c_a                                   (1)

QC′＝(q_a+q_b)c_a                              (2)

则：

$C^{\′}=(1+\frac{q_b}{q_a})C---\left(3\right)$

定义， $\mathrm{\α}=\frac{q_a}{q_a+q_b}=\frac{C}{C^{\′}}---\left(4\right)$

如果：Q＝q_a+q_b

则：可以批分两个来水方向的采水速度，

$q_a=Q\frac{C}{C^{\′}}---\left(5\right)$

$q_b=Q(1-\frac{C}{C^{\′}})---\left(6\right)$

如果A方向是次要的来水方向，采油井关井后，含有示踪剂的水将被来自注水井B不含示踪剂的水驱替，再开井后示踪剂采出曲线将如图7所示。

采油井再次开井后示踪剂响应将消失一段时间，再次突破时出现一个斜坡后迅速恢复到原来的曲线位置。这种响应的解释计算比较复杂。这时我们可以进行注水井扰动。

b注水井扰动---关/开注水井B

关闭注水井B。来自B方向的水流量将逐渐减少，经过一定时间后不再流入采油井。示踪剂响应将逐渐升高，如图8所示，到达顶点后出现一个近似的平台，然后打开注水井B继续正常生产。

由于关闭注水井B一定的时间后，B井方向的水不再对于示踪剂产生稀释作用，扰动后浓度关系式同式3，这时可以用式4---式6进行同样的计算，得出A、B两个方向来水流量之间的关系。

附图6和附图7展示了采油井上两种典型的微扰示踪响应。附图6为微扰时携带示踪剂的注入流体占产层产出流体的主导地位的情况，附图7为微扰时携带示踪剂的注入流体占产层产出流体的非主导地位的情况。

利用示踪剂物质平衡，解释微扰造成的示踪剂响应突变，可以计算采油井上来自不同方向流体之间贡献大小的比例关系。利用计算机模型模拟技术，拟合匹配突变响应曲线，可以求解采油井周围储层的地质参数。

微扰扰动的时间需要考虑几个因素；对于采油井扰动，关/开井时间周期可以根据压力恢复时间确定，一般不长于压力恢复时间；对于注入井扰动，需要考虑它与采油井的井距、注入速度、储层参数和储层内流体的性质等四个方面的基本参数，以获得稳定的突变响应为准。

实施例2。

与实施例1不同在于：多口注水井的情况

在一口采油井受到两口以上注水井控制时，可以扰动采油井，定性确定注入示踪剂的注水井A是否占来水的支配地位。如果是占据支配地位的，采油井扰动后示踪剂的响应曲线与附图6相同；可以利用式4---式6进行相应的计算，只要把各式中的qb换成其它井的总q即可，这时能够得到注入示踪剂井方向的来水流量与其它各注水井方向来水流量总和的关系。

如果注入示踪剂的注水井A不是该采油井来水的主要贡献者，即不占有来水的控制地位，扰动采油井示踪剂响应将出现同附图7一样的情况。无法直接进行相关计算。

因此，要获得一口采油井中来自不同注水井方向的来水流量之间的关系，需要进行注水井扰动，这里的扰动是在没有注入示踪剂的注水井上进行的。

考虑三口注水井的情况，如图9所示。A井注入示踪剂，B、C没有注入示踪剂。

假设扰动B井：关闭B井后，由于该方向压力降低，A井方向的水运移加快，逐渐侵入B方向，采出示踪剂的浓度将增加。但是同样地，C井方向的水也会加快运移侵入B方向，造成示踪剂的稀释。示踪剂浓度增长值ΔC_B＝C’_B-C_B小于B方向空间全部被A井流体占据的情况。扰动C井也会出现同样的情况得到ΔCc。可以假定，扰动任何一口注水井造成的示踪剂浓度增加值正比于其原始流量。

则有：

$\frac{q_b}{q_c+q_b}=\frac{\mathrm{\Δ}{C}_B}{{\mathrm{\ΔC}}_B+{\mathrm{\ΔC}}_C}---\left(7\right)$

$\frac{q_c}{q_b+q_c}=\frac{{\mathrm{\ΔC}}_C}{{\mathrm{\ΔC}}_B+{\mathrm{\ΔC}}_C}---\left(8\right)$

$\frac{q_a}{q_b+q_c}=\frac{C_m}{{\mathrm{\ΔC}}_B+{\mathrm{\ΔC}}_C}---\left(9\right)$

$C_m=\frac{C_B+C_C}{2}---\left(10\right)$

如果：Q＝q_a+q_b+q_c                        (11)

则解由式7---式11组成的方程组，即可批分得到各来水方向的流量关系。对于有更多注水井时，可以根据三口注水井的情况类推计算比值。

实施例3。

与实施例1不同在于：多层的情况

容易证明在多层的情况下，来自于没有见到示踪剂层中水的流量，对于计算见到示踪剂的层各向流量的比值没有影响。但这时无法直接批分流量，因为另一个层的稀释作用是未知的。

可以考虑在不同的层注入不同的示踪剂，这时采用微扰可以解释不同层的问题。微扰计算时加上，不同示踪剂峰值浓度的对比，可能在能够接受的程度上批分流量。

无论如何在井间示踪测试结束时，我们总可以得到A井的分流量q_a，将q_a与微扰公式联立求解，即可以其它方向的分流量。

Claims (6)

1.一种微扰井间示踪测试法，包括以下步骤：

(1)在一个单层组成的层系环境下，当一口采油井和两口以上注水井，将代表了流体来源的示踪剂注入到一口注水井中；

或者在由多个单层组成的层系环境下，在不同的单层应用不同的示踪剂，当一口采油井和两口以上注水井，将代表了流体来源的示踪剂注入到一口注水井中；

(2)当示踪剂在采油井上的响应出现后，改变测试井组的正常工作制度，例如关/开采油井和或注水井、或者改变注水井的注入速度，扰动地下流场，使示踪剂在采油井上的响应发生突变，以获得稳定的突变响应，再恢复到原来的工作制度；

(3)利用示踪剂响应的突变曲线和示踪剂的物质平衡，可以计算采油井中来自不同方向流体之间贡献大小的比例；

(4)利用油藏计算机模型模拟，拟合示踪剂突变曲线，可以求解油井周围储层的地质参数。

2.如权利要求1所述的微扰井间示踪测试法，其特征在于一口采油井和两口注入井，其中一口注入井注入了示踪剂，采油井扰动——关/开采油井或注水井——关/开注水井，关井前和再次开井后示踪剂物质平衡公式为：

QC＝q_a·c_a         (1)

QC′＝(q_a+q_b)c_a    (2)

则：

$C^{\′}=(1+\frac{q_b}{q_a})C---\left(3\right)$

定义， $\mathrm{\α}=\frac{q_a}{q_a+q_b}=\frac{C}{C^{\′}}---\left(4\right)$

如果：Q＝q_a+q_b

则：可以批分两个来水方向的采水速度，

$q_a=Q\frac{C}{C^{\′}}---\left(5\right)$

$q_b=Q(1-\frac{C}{C^{\′}})---\left(6\right)$

3.如权利要求1所述的微扰井间示踪测试法，其特征在于一口采油井和两口以上注入井，其中一口注入井注入了示踪剂，采油井扰动——关/开采油井，当注入了示踪剂的注入井占来水的支配地位时，关井前和再次开井后示踪剂物质平衡公式为：

QC＝q_a·c_a         (1)

QC′＝(q_a+q_b)c_a    (2)

则：

$C^{\′}=(1+\frac{q_b}{q_a})C---\left(3\right)$

定义， $\mathrm{\α}=\frac{q_a}{q_a+q_b}=\frac{C}{C^{\′}}---\left(4\right)$

如果：Q＝q_a+q_b

则：可以批分两个来水方向的采水速度，

$q_a=Q\frac{C}{C^{\′}}---\left(5\right)$

$q_b=Q(1-\frac{C}{C^{\′}})---\left(6\right)$

q_b为其他井的总q

4.如权利要求1所述的微扰井间示踪测试法，其特征在于一口采油井和两口以上注入井，其中一口注入井注入了示踪剂，注入井扰动——关/开注入井，关井前和再次开井后示踪剂物质平衡公式为：

$\frac{q_b}{q_c+q_b}=\frac{\mathrm{\Δ}{C}_B}{\mathrm{\Δ}{C}_B+\mathrm{\Δ}{C}_C}---\left(7\right)$

$\frac{q_c}{q_b+q_c}=\frac{\mathrm{\Δ}{C}_C}{\mathrm{\Δ}{C}_B+\mathrm{\Δ}{C}_C}---\left(8\right)$

$\frac{q_a}{q_b+q_c}=\frac{C_m}{\mathrm{\Δ}{C}_B+\mathrm{\Δ}{C}_C}---\left(9\right)$

$C_m=\frac{C_B+C_C}{2}---\left(10\right)$

如果：Q＝q_a+q_b+q_c    (11)

则解由式7---式11组成的方程组，即可批分得到各来水方向的流量关系。对于有更多注水井时，可以根据三口注水井的情况类推计算比值。

5.如权利要求1所述的微扰井间示踪测试法，其特征在于注入井注入的流体可以是液体或气体。

6.如权利要求1所述的微扰井间示踪测试法，其特征在于示踪剂可以是由人工合成后随注入流体加入的某种物质，也可以是原来存在于注入流体和/或地层流体中的一种或多种特异性标识物，所有这些示踪剂代表了不同来源的流体。

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