CN1667243A - 基于多探针的地层参数测试方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多探针的地层参数测试方法，它至少包括将与地层测试器连接的抽吸探针、观测探针置于地层测试区域；抽吸探针对地层流体进行固定频率抽吸；抽吸探针、观测探针对压力信号进行测量；将获得的压力信号引入预先建立的测量渗流数学模型进行计算，通过求解各探针压力信号的时间延迟、相位变化及幅度变化，提取地层渗透率k_f。本发明通过对地层流体进行周期性抽吸，使地层流体产生流量谐波，并在其周围地层引起压力波，而根据该压力波的参数，能够方便地计算出地层渗透率参数。

Description

基于多探针的地层参数测试方法

技术领域

本发明公开了一种地层参数测试方法，尤其是一种基于多探针对地层流体进行抽吸而产生的谐波参数进行计算获得渗透率等地层参数的测试方法。属于石油勘探技术领域。

背景技术

为避免由于完井对储层评价的影响，在石油、天然气勘探阶段，需要对渗透率等储层参数进行测量。

目前，对于地层参数的动态测试的测井仪器主要是电缆地层测试器。与钻杆地层测试相比，它具有采样能力强、时间短、成本低、效率高等优点。地层测试器解释方法主要包括球形压力恢复法和柱形压力恢复法。这两种方法都是应用测试后期压力恢复时压力与时间的双对数曲线上出现的直线段来求取地层的渗透率等参数。

无论是球形压力恢复法或柱形压力恢复法都存在着一定的不足，其主要表现为延长了测试时间，增加了仪器受卡的危险。不仅如此，这种方法还要仔细检查压力变化历史，主观给出压力开始和结束点，同时还忽略测试初期和中期包含的大量的动态信息，从而丢失了大量的实时动态变化的地层参数信息，阻碍了地层测试器的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述地层测试器解释方法所存在的不足提供一种基于多探针的地层参数测试方法，该方法利用多个安装在地层测试器上间距一定的探针，对地层流体通过一定频率进行抽吸而获得压力谐波信号，将该信号与其它探针中记录的相应信号参数进行比较，并根据渗流力学原理进行计算，从而确定油气井周围地层的渗透率等地层参数。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于多探针的地层参数测试方法，它包括以下步骤：

步骤1：将与地层测试器连接的抽吸探针、观测探针置于地层测试区域；

步骤2：抽吸探针对地层流体进行固定频率抽吸，使抽吸探针处产生随探针的活塞变化角频率为ω的流量谐波，引起抽吸探针所在区域产生相同频率的压力谐波；

步骤3：所述抽吸探针、观测探针对所述流量谐波引起的压力波进行测量，该压力波至少包括两个探针处的压力波幅度、压力波相位和压力波时间延迟；

步骤4：将步骤3所获得的流量谐波引入预先建立的测量渗流数学模型进行计算，通过求解各探针压力信号的时间延迟、相位变化及幅度变化，提取地层渗透率κ_f

为了能够提供较为精确的测量结果，可以将抽吸探针及观测探针设置为多组。

在测试中，抽吸探针对地层流体所进行的周期性间断抽吸频率为低频，保证地层流体压力具有足够的恢复时间，从而获得精确的地层参数。

由以上技术方案可知：本发明通过对地层流体进行周期性抽吸，使地层流体产生流量谐波，而根据该流量谐波在地层中所引起的压力波的参数，能够方便地计算出地层渗透率参数。

本发明在确定地层渗透率参数时，具有以下特点：不需要判断测试过程中压力变化曲线的流动阶段；可以利用测试初期和中期的压力动态变化阶段的信息来提取地层渗透率；在其它方法无法使用的低渗透地层也可以使用；所确定的渗透率不受管线存储效应和井筒表皮效应的影响；可以在测试现场实时计算地层渗透率。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

图2为流量谐波的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，本发明所用的电缆地层测试器3上至少设有两个探针，测量时，将两个探针贴井壁设置在井下地层测试区域。下面一个探针作为抽吸探针1，上面一个作为观测探针2。测试时，抽吸探针1以一定频率抽吸地层流体，得到如图2所示角频率为ω的流量谐波。抽吸探针1的抽吸动作，在其周围引起压力波。根据渗流力学理论，得到压力波信号的幅度、相位和压力波信号的时间延迟与地层参数之间的渗流数学模型如下：

幅度：

$A_z=A_s\left(\frac{r_s}{z}\right)e^{-\mathrm{\α}(r-r_s)}$

相位：θ_z＝α(r-r_s)

时间延迟：

${\mathrm{\Δt}}_z=\frac{\mathrm{\α}(r-r_s)}{2\mathrm{\πf}}$

其中：

$A_s=\frac{{-q}_0}{{\mathrm{\αbr}}_s^2\sqrt{{(1+\frac{1}{{\mathrm{\αr}}_s})}^2+{(1+\frac{\mathrm{\ωVC}}{{\mathrm{\αbr}}_S^2})}^2}}$

${\mathrm{\θ}}_s=\arctan \left(\frac{1+\frac{\mathrm{\ωVC}}{{\mathrm{\αbr}}_s^2}}{1+\frac{1}{{\mathrm{\αr}}_s}}\right)$

${\mathrm{\Δt}}_s=\frac{{\mathrm{\θ}}_s}{2\mathrm{\πf}}$

$\mathrm{\α}=\sqrt{\frac{\mathrm{\φ\μc\ω}}{2k_f}}$

$b=\frac{4\mathrm{\π}{k}_f}{\mathrm{\μ}}$

其中：

A_z是观测探针处的压力波幅度；A_s是抽吸探针处的压力波幅度；r_s是抽吸探针的半径；r是距抽吸探针的距离；z是抽吸探针与观测探针的间距；θ_z是观测探针处的压力波相位；θ_s是抽吸探针处的压力波相位；Δt_s是抽吸探针处的压力波时间延迟；q₀是抽吸流量的幅度；f是抽吸频率；V是管线的存储体积；C是管线中液体的压缩系数；μ是地层流体的粘度；c是地层的综合压缩系数。

抽吸探针1抽取地层流体在抽吸探针处产生流量谐波2，该流量谐波能够在抽吸探针附近的地层中引起与流量谐波2相同频率的压力谐波，但压力谐波与流量谐波相比有一定时间延迟，该压力谐波向观测探针传播。抽吸探针1记录了抽吸探针处的各项压力波参数，而观测探针2记录了来自抽吸探针1处的另一组压力波的参数(如图1中压力波信号)。由图1中可以看出，由于压力波传播需要时间，观测探针2记录的压力波信号与抽吸探针1记录的压力波信号相比，信号有一定的时间延迟，并且在相位和幅度上也发生了一些变化。由于两个探针的间距已知，所以可以将上述各项压力波参数引入上述预先建立的渗流数学模型中。通过计算提取压力波经过地层的渗透率。

用上述方法计算的渗透率可以利用测试初期和中期的数据，并且不受井筒表皮效应和管线存储效应的影响。这种流量谐波方法能够使测试时仪器内部的压力始终小于或等于地层的压力，仪器始终处于稳定的状态，保证测量安全可靠。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1、一种基于多探针的地层参数测试方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：将与地层测试器连接的抽吸探针、观测探针置于地层测试区域；

步骤2：抽吸探针对地层流体进行固定频率抽吸，使抽吸探针处产生随探针的活塞变化且角频率为ω的流量谐波，引起地层测试区域产生相同频率的压力谐波；

步骤3：所述抽吸探针、观测探针对所述压力谐波引起的压力波进行测量，获得压力谐波信号，该压力波至少包括两个探针处的压力波幅度、压力波相位和压力波时间延迟；

步骤4：将步骤3所获得的压力谐波信号引入预先建立的测量渗流数学模型进行计算，通过求解各探针压力信号的时间延迟、相位变化及幅度变化，提取地层渗透率k_f；所述测量渗流数学模型为：

幅度：

$A_z=A_s\left(\frac{r_s}{z}\right)e^{-\mathrm{\α}(r-r_s)}$

相位：θ_z＝α(r-r_s)

时间延迟：

$\mathrm{\Δ}{t}_z=\frac{\mathrm{\α}(r-r_s)}{2\mathrm{\πf}}$

其中：

$A_s=\frac{-q_0}{\mathrm{\αb}{r}_s^2\sqrt{{(1+\frac{1}{\mathrm{\α}{r}_s})}^2+{(1+\frac{\mathrm{\ωVC}}{\mathrm{\αb}{r}_s^2})}^2}}$

${\mathrm{\θ}}_s=\arctan \left(\frac{1+\frac{\mathrm{\ωVC}}{\mathrm{\αb}{r}_s^2}}{1+\frac{1}{\mathrm{\α}{r}_s}}\right)$

$\mathrm{\Δ}{t}_s=\frac{{\mathrm{\θ}}_s}{2\mathrm{\πf}}$

$\mathrm{\α}=\sqrt{\frac{\mathrm{\φ\μc\ω}}{2k_f}}$

其中： $b=\frac{4\mathrm{\π}{k}_f}{\mathrm{\μ}}$

A_z是观测探针处的压力波幅度；A_s是抽吸探针处的压力波幅度；r_s是抽吸探针的半径；r是距抽吸探针的距离；z是抽吸探针与观测探针的间距；θ_z是观测探针处的压力波相位；θ_s是抽吸探针处的压力波相位；Δt_s是抽吸探针处的压力波时间延迟；q₀是抽吸流量的幅度；f是抽吸频率；V是管线的存储体积；C是管线中液体的压缩系数；μ是地层流体的粘度；c是地层的综合压缩系数。

2、根据权利要求1所述的基于多探针的地层参数测试方法，其特征在于：所述的抽吸探针及观测探针为一组或一组以上。

3、根据权利要求1所述的基于多探针的地层参数测试方法，其特征在于：所述的抽吸探针对地层流体进行抽吸的频率为低频，其范围在1到20赫兹之间。

Images