鄒 寧 張 杰 萬小勇

（中國石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院）

軟件模擬產(chǎn)能試井技術(shù)研究

鄒 寧 張 杰 萬小勇

（中國石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院）

產(chǎn)能試井是評價油氣井產(chǎn)能、指導(dǎo)油田開發(fā)的重要手段，常用的方法有回壓試井、等時試井和修正等時試井等，這些試井方法要求取得至少1個點的穩(wěn)定測試資料，用于無阻流量計算和產(chǎn)能評價。針對某些油氣藏，若要取得穩(wěn)定流動資料，需要較長的測試時間，甚至由于油氣藏非均質(zhì)等原因?qū)е聹y試過程中不能取得穩(wěn)定測試資料，影響產(chǎn)能評價等問題，提出軟件模擬試井方法，并對該方法的可靠性和實際操作進(jìn)行了研究。圖7表5參1

產(chǎn)能試井 模擬試井 縫洞型油氣藏

0 前言

試井是油田開發(fā)過程中獲取地層信息最豐富、有效的技術(shù)手段，包括穩(wěn)定試井（即產(chǎn)能試井）和不穩(wěn)定試井，其中不穩(wěn)定試井能夠獲得地層滲透率，評價完井效率，識別儲層類型等；產(chǎn)能試井則是通過改變測試井的工作制度，測量多工作制度下的穩(wěn)定產(chǎn)量和井底壓力，進(jìn)而確定產(chǎn)能方程和無阻流量等，為生產(chǎn)提供可靠依據(jù)［1］。

現(xiàn)場受生產(chǎn)需要等原因影響，產(chǎn)能試井時間一般不長，因此對于非均質(zhì)強(qiáng)的縫洞型油氣藏，短時間的產(chǎn)能試井僅能反映井筒附近地層的產(chǎn)能特征，實際井底壓力往往在測試結(jié)束時仍未達(dá)到穩(wěn)定，呈持續(xù)下降趨勢，導(dǎo)致計算的產(chǎn)能偏大，難以有效指導(dǎo)油氣井的合理生產(chǎn)。

針對該問題，提出了模擬試井方法，對現(xiàn)場測試中難以達(dá)到穩(wěn)定的井的井底壓力進(jìn)行模擬，得到更穩(wěn)定的井底壓力資料，以此計算更合理和貼近實際的產(chǎn)能。

1 模擬試井的概念及原理

（1）模擬試井的概念

所謂模擬試井是在了解地層特征的前提下使用軟件模擬技術(shù)建立油氣藏模型，在現(xiàn)場測試條件下無法取得理想的穩(wěn)定測試資料的情況下，使用該方法模擬延長時間后井底的壓力變化趨勢，取得模擬的井底穩(wěn)定壓力。也可輸入實際測試的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，完全通過軟件模擬井底壓力的變化趨勢，對不進(jìn)行實際穩(wěn)定試井的區(qū)塊獲得具有參考性的產(chǎn)能評價結(jié)果。

該方法實際應(yīng)用中除需滿足產(chǎn)能試井的穩(wěn)定流動、恒溫和地層壓力不變等假設(shè)條件外，還需要有可靠地層信息，包括油氣藏地質(zhì)模型、井筒儲集系數(shù)、表皮系數(shù)、地層滲透率和邊界數(shù)據(jù)等，即需要不穩(wěn)定試井解釋成果。

（2）模擬壓力原理

一口井以穩(wěn)定產(chǎn)量q生產(chǎn)t時間后，離井r遠(yuǎn)處的壓力為：

當(dāng)r取井筒半徑，即r＝rw，則可取得生產(chǎn)t時間后的井底流壓：

式中：

pi—地層壓力，MPa；

q—產(chǎn)液（氣）量，m3／d；

μ—流體粘度，cp；

B—體積系數(shù)，m3／m3；

K—地層滲透率，md；

H—儲層厚度，m；

T—生產(chǎn)時間，h；

Φ—孔隙度，%；

Ct—綜合壓縮系數(shù)，m3／MPa；

R—某點距井筒的距離，m；

rw—井筒半徑，m；

S—表皮系數(shù)。

2 模擬試井軟件簡介

模擬試井是通過Saphir試井軟件模擬計算井底壓力，該軟件是法國KAPPA公司的一款試井軟件，主要用于不穩(wěn)定試井解釋等資料。模擬試井方法則是基于該軟件的試井模擬功能（Test Design）（圖1），通過輸入油氣井基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、產(chǎn)出流體高壓物性數(shù)據(jù)、油氣藏地層特征數(shù)據(jù)和測試產(chǎn)量數(shù)據(jù)等，模擬出井底壓力的變化情況。

圖1 Saphir軟件操作主窗口及測試模擬控制板

3 模擬試井方法和過程

本方法是通過Saphir試井軟件模擬計算井底壓力，需要輸入4方面的準(zhǔn)確資料：油氣井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、產(chǎn)出流體高壓物性數(shù)據(jù)、油氣藏地層特征數(shù)據(jù)和測試產(chǎn)量數(shù)據(jù)，之后軟件將會生成模擬的設(shè)計的產(chǎn)量條件下的井底壓力。下面通過T33井詳解模擬過程：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和流體高壓物性數(shù)據(jù)輸入

打開軟件后首先輸入油氣井的基礎(chǔ)信息，包括井眼半徑、儲層厚度、地層孔隙度和產(chǎn)出流體類型和流體高壓特征數(shù)據(jù)等，這些信息根據(jù)完井試油等資料據(jù)實輸入見圖2；若無流體高壓物性資料則需通過軟件自帶的計算功能計算體積系數(shù)、黏度和綜合壓縮系數(shù)等（圖3）。

圖2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入界面圖

圖3 高壓物性資料輸入和高壓物性計算界面

T33井輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和流體高壓物性數(shù)據(jù)如下表：

表1 T33井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

（2）地層特征信息輸入

模擬地層壓力變化的前提是必須具備準(zhǔn)確的地層特征參數(shù)信息（圖4），包括地質(zhì)模型、井筒儲集系數(shù)、表皮系數(shù)、地層滲透率和邊界數(shù)據(jù)等，而這些信息需要通過對壓恢試井等方式獲得。對于區(qū)塊連續(xù)性好的油氣田，在模擬井未進(jìn)行壓恢試井的情況下，這些信息也可參考區(qū)塊內(nèi)鄰井的壓恢等試井結(jié)論。

T33井進(jìn)行過壓恢試井，因此進(jìn)入軟件模擬設(shè)計界面后可直接試井解釋結(jié)論輸入，其中地質(zhì)模型為“井儲＋表皮＋徑向復(fù)合＋無限大”。

圖4 油層特征數(shù)據(jù)輸入界面

圖5 流量史數(shù)據(jù)輸入界面

（3）測試流量史輸入

模擬方法的最后一步是輸入流量史（圖5），需要與現(xiàn)場測試流量保持一致，對測試過程中流量變化劇烈的可選平均產(chǎn)量進(jìn)行輸入。

表2 T33井油層特征數(shù)據(jù)表

（4）模擬井底壓力輸出

將上述全部資料按要求輸入后，就可以計算生產(chǎn)井井底壓力的連續(xù)變化曲線（圖6）：

圖6 T33井實測壓力與模擬壓力圖（虛線為模擬壓力）

圖6為T33井模擬出的井底壓力，可見實測壓力與模擬壓力的變化趨勢具有很高的相似性，模擬得到的井底壓力值與實測壓力偏差很?。M壓力初期與實際壓力差異較大，通過檢查該井測試資料發(fā)現(xiàn)該井開井系統(tǒng)試井前的井底壓力明顯低于實測靜壓，而模擬試井的初始壓力是輸入的實測靜壓值，因此存在一定差距）。

4 模擬試井的實際應(yīng)用

模擬試井并不特別針對某類油氣藏，但對于現(xiàn)場不能取得理想井底壓力的油氣井，通過模擬試井技術(shù)模擬出井底壓力則更有意義和應(yīng)用價值。

使用該方法已經(jīng)在某油田多口井進(jìn)行了應(yīng)用，通過對比實測壓力和模擬壓力數(shù)據(jù)，認(rèn)為在地層參數(shù)正確的前提下獲得的模擬井底壓力較為可靠，與實際壓力偏差均在1%以內(nèi)，見表3：

表3 油田實測壓力數(shù)據(jù)與軟件模擬數(shù)據(jù)對比表

下面以K9井的實際應(yīng)用情況為例對模擬試井的效果進(jìn)行評價。

K9井為碳酸鹽巖凝析氣井，該井儲層以構(gòu)造溶蝕縫、溶孔、溶洞為主要儲集空間，非均質(zhì)強(qiáng)，試井模型為雙孔介質(zhì)或徑向復(fù)合（圖7）?，F(xiàn)場測試過程表現(xiàn)出井底壓力持續(xù)下降、不能穩(wěn)定的特點。該井進(jìn)行系統(tǒng)試井期間井底壓力未能穩(wěn)定（圖7），據(jù)此計算產(chǎn)能試井資料計算無阻流量達(dá)到808×104m3／d，且各種無阻流量算法間的差異很大（表5），結(jié)合區(qū)塊生產(chǎn)情況認(rèn)為該無阻流量偏大，解釋結(jié)果指導(dǎo)意義不大。

在現(xiàn)場不可能繼續(xù)延長測試時間取得穩(wěn)定井底流壓的情況下，對該井進(jìn)行了模擬試井模擬井底流壓，輸入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，地質(zhì)模型和地層基本信息與該井實測信息一致，通過延長各個產(chǎn)量下的生產(chǎn)時間，取得了該井較為穩(wěn)定的井底壓力（圖8、表4）。

圖7 K9井壓恢試井雙對數(shù)曲線和系統(tǒng)試井實測井底壓力曲線圖

圖8 K9井模擬壓力曲線圖

圖8與圖7系統(tǒng)試井實測壓力對比，模擬延長測試時間后井底壓力基本能夠趨于穩(wěn)定，同時模擬增加了兩個工作制度的測試數(shù)據(jù)，能夠更好的用于產(chǎn)能計算。

表4 K9井模擬試井?dāng)?shù)據(jù)表

根據(jù)模擬井底壓力數(shù)據(jù)計算該井的無阻流量，取1／6計算合理產(chǎn)能（31.2～48.5）×104m3／d，與實測試井資料計算的產(chǎn)能對比，模擬試井計算的無阻產(chǎn)能更貼近區(qū)塊的真實情況，模擬的各種算法計算的無阻流量間的差異也明顯減小，具有更高的應(yīng)用價值，見表5。

表5 K9井實測與模擬試井計算無阻流量對比表

該井根據(jù)模擬試井取得的產(chǎn)能結(jié)論后期應(yīng)用于區(qū)塊的產(chǎn)能方案制定，有效指導(dǎo)了區(qū)塊開發(fā)，證明了油田開發(fā)生產(chǎn)單位對該技術(shù)有一定的認(rèn)可。

5 結(jié)論

（1）模擬試井技術(shù)不能代替實際的試井資料錄取工作，其在實際應(yīng)用中有一定局限性：如對地層產(chǎn)出發(fā)生突變的油氣井的模擬可靠性不明確，試井多解性也影響該方法應(yīng)用的可靠性，即一旦油氣藏類型認(rèn)識錯誤則會導(dǎo)致模擬試井的錯誤等。

（2）通過油氣田實際資料的應(yīng)用和對比認(rèn)為該技術(shù)具有可行性，該技術(shù)并不受區(qū)域和油氣藏類型的限制，常規(guī)油氣田可以嘗試進(jìn)行更廣泛的應(yīng)用，可對實測資料進(jìn)行驗證。同時，對于滲透率底、非均質(zhì)性強(qiáng)的油氣藏，現(xiàn)場測試條件下很難取得理想測試資料，通過本方法模擬取得更長時間的壓力和產(chǎn)量資料，進(jìn)而對實測資料進(jìn)行一定的校正，與更加有效的指導(dǎo)實際開發(fā)生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的實際應(yīng)用價值。

1 劉能強(qiáng).實用現(xiàn)代試井解釋方法第五版［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

（修改回稿日期 2013－05－02 編輯 文敏）

鄒寧，男，1982年出生，本科，助理工程師；現(xiàn)從事油田動態(tài)監(jiān)測工作。地址：（830000）新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市新市區(qū)長春路南路466號中石化西北石油科研生產(chǎn)園區(qū)B402室。電話：18690899875。E－mail：412555052＠qq.com