李苗，張濤，艾合買提江·阿布都熱合曼（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

?

裂縫型碳酸鹽巖油藏試井解釋中特殊現(xiàn)象分析

李苗，張濤，艾合買提江·阿布都熱合曼
（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

文中針對裂縫型碳酸鹽巖試井分析中出現(xiàn)的3種特殊現(xiàn)象進(jìn)行了探討。這3種特殊現(xiàn)象為：潮汐效應(yīng)、油藏壓力變化的影響及紊流效應(yīng)。文中對這3種現(xiàn)象進(jìn)行了識別，分析了它們產(chǎn)生的原因，并結(jié)合實(shí)例，分析了對測試數(shù)據(jù)及解釋結(jié)果產(chǎn)生的影響。研究發(fā)現(xiàn)，潮汐效應(yīng)對壓力恢復(fù)早期（前6 h）影響較小，用早期數(shù)據(jù)作解釋比較能真實(shí)地反映地層情況；測試期間由周圍井生產(chǎn)制度變化引起的油藏壓力變化對壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)有較大影響，解釋前需進(jìn)行校正；紊流效應(yīng)使原油流入動態(tài)關(guān)系曲線在測試流量較大時(shí)發(fā)生明顯彎曲。對上述3種現(xiàn)象的識別或校正，減小了非地層因素對測試數(shù)據(jù)的影響，使試井解釋結(jié)果更能真實(shí)地反映地層參數(shù)。

裂縫；潮汐效應(yīng)；油藏壓力變化；紊流；試井

1　研究背景

裂縫型碳酸鹽巖具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性和雙重孔隙網(wǎng)絡(luò)特征，認(rèn)識和評價(jià)該類儲層難度較大。開展試井分析可以了解儲層的非均質(zhì)性，為油藏工程研究提供合理參數(shù)［1］以及為裂縫建模校正提供依據(jù)［2］。中石化在海外的某陸地油田F屬裂縫型碳酸鹽巖油藏，它既不同于我國東部典型的碳酸鹽巖油藏，也不同于我國西部奧陶系溶洞-裂縫型碳酸鹽巖儲層，其試井分析也出現(xiàn)了不同于國內(nèi)油藏的一些特殊現(xiàn)象。

F油藏為北西—南東向背斜構(gòu)造，主力含油層系為白堊系，自上而下發(fā)育有A，B，C等3套儲層，油藏埋深跨度1 600～2 100 m，油柱高度500 m。A，B組為含泥灰?guī)r和灰?guī)r，基質(zhì)致密；C組為白云巖，基質(zhì)孔隙度8%～10%，3套儲層裂縫發(fā)育，整體上非均質(zhì)性極強(qiáng)。對流體井下取樣進(jìn)行分析，原油密度為0.788 g/ cm3，氣油比為5.3 m3/m3，泡點(diǎn)壓力 1.03 MPa，黏度0.75 mPa·s。

為了獲得井筒附近的地層參數(shù)，認(rèn)識油藏動態(tài)特性，了解井筒之間的連通性，從2006年陸續(xù)對新鉆井進(jìn)行了試井作業(yè)。每口井均采用裸眼完井，用封隔器分隔進(jìn)行分層測試。測試流程見表1（以F-02井A組地層為例，A又細(xì)分為3個(gè)小層——A1，A2和A3），本次測試層位A3，裸眼段1 789.00～1 903.25 m。二關(guān)壓力恢復(fù)一般24 h。壓力計(jì)一般在測試層中部。在整理試井?dāng)?shù)據(jù)及解釋過程中發(fā)現(xiàn)了3個(gè)異?，F(xiàn)象。

表1　F-02井A3層試井流程

2　潮汐效應(yīng)的識別

這里的潮汐效應(yīng)是指由于月球、太陽及其他天體的運(yùn)動對地殼的影響［3-6］，引起儲層上覆巖層壓力的變化，從而造成儲層壓力的波動，在某些條件下會對試井壓力數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。通常在關(guān)井恢復(fù)后期恢復(fù)壓差足夠小時(shí)，潮汐效應(yīng)的影響才顯示出來。

在處理該油田壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在恢復(fù)晚期壓力呈現(xiàn)2種振幅不同的“V”型周期性上下波動，相鄰2種波谷之間的時(shí)間間隔大約為12 h（見圖1），圖1中橘色曲線顯示了F-02井A2層第2壓力恢復(fù)段的情況。對其他井的壓力恢復(fù)晚期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)了相同的情況，說明這是一種具有規(guī)律性的現(xiàn)象。在排除了地層因素的影響后，認(rèn)為這是潮汐效應(yīng)影響的結(jié)果。因?yàn)樵撚吞锷a(chǎn)壓差較小，潮汐效應(yīng)影響在壓力恢復(fù)晚期才顯示出來。根據(jù)文獻(xiàn)［5］中Levitan和Phan的研究成果：“若受潮汐效應(yīng)影響，雙對數(shù)圖中壓力導(dǎo)數(shù)曲線晚期會出現(xiàn)波動”。該油田的試井曲線基本都表現(xiàn)出了這一現(xiàn)象（見圖2）。

圖1　白堊系F-02井與上部P儲層地層A11井壓力對比

為了驗(yàn)證及監(jiān)測潮汐現(xiàn)象，在上部P層（屬第3系稠油油藏）的一口評價(jià)井F-11井（未生產(chǎn)）下入井底壓力計(jì)，長時(shí)間對地層壓力進(jìn)行監(jiān)測，2013年10月近一個(gè)月的壓力數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出規(guī)律性變化（見圖3）。將同時(shí)刻的F-02井壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)與F-11井監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)兩者十分相似，呈現(xiàn)相同的規(guī)律（見圖1）。這再次說明壓力恢復(fù)晚期出現(xiàn)的規(guī)律性波動是由潮汐效應(yīng)影響的，將導(dǎo)致雙對數(shù)曲線晚期段不能真實(shí)地反映儲層的特征，若強(qiáng)行進(jìn)行解釋，必然導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。從圖2中看出，壓力恢復(fù)早期（前6 h）或第1個(gè)壓力恢復(fù)段受潮汐效應(yīng)影響較小，可用來做解釋。

圖2　油藏壓力“衰竭”校正前后F-02井A3層雙對數(shù)曲線對比

圖3　F-11井2013年10月P層壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)

3　油藏壓力變化的影響

一般情況下，壓力恢復(fù)期間，在其他井保持生產(chǎn)制度不變的情況下，油藏壓力衰減幅度較小，對試井?dāng)?shù)據(jù)的影響較小，可不作考慮。而該油田的多數(shù)井單井產(chǎn)量較大，生產(chǎn)壓差又很小，導(dǎo)致其他井生產(chǎn)引起的油藏壓力變化對壓力恢復(fù)段產(chǎn)生較大的影響（見圖4）。

從圖4可以看出，在二次關(guān)井之前或壓力恢復(fù)期間，周圍其他井改變了工作制度（關(guān)井或減小油嘴），使油藏壓力發(fā)生改變（增大），導(dǎo)致F-02井A3層井底恢復(fù)壓力在晚期還在明顯地上升。即使測試期間周圍其他井的工作制度保持不變，由生產(chǎn)引起的油藏壓力衰減，將導(dǎo)致恢復(fù)壓力在晚期不斷地往下掉。

為觀測和校正這一現(xiàn)象，在觀察井F-01z井中下入壓力計(jì)，長期監(jiān)測油藏壓力變化。在F-02井A3層試井期間，F(xiàn)-01z井觀測到的油藏壓力變化見圖5。

圖4　F-02井A3層二關(guān)期間周圍井油嘴變化及其壓力恢復(fù)情況

圖5　F-01z在F-02井A3層試井期間監(jiān)測的油藏壓力變化

利用F-01z監(jiān)測的地層壓力數(shù)據(jù)對F-02井A3層試井壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。測試期間油藏壓力的變化為用F-01z井監(jiān)測的壓力數(shù)據(jù)減去試井開始時(shí)那點(diǎn)的數(shù)據(jù)（即F-01z井監(jiān)測的第1個(gè)數(shù)據(jù)）（見圖6）。由于壓力計(jì)監(jiān)測頻率不一樣，用多項(xiàng)式對油藏壓力變化曲線進(jìn)行擬合，然后用該關(guān)系式校正F-02井A3層壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)。校正后的結(jié)果見圖7?？梢钥闯?，校正后2次壓力恢復(fù)段與原始數(shù)據(jù)相差較大，第2次壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)的雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線見圖2。校正前后曲線的早期和中期階段是重合的，說明由其他井生產(chǎn)或油嘴改變引起的壓力波動對該階段的影響較小，未顯現(xiàn)出來。晚期其影響開始顯現(xiàn)，校正后水平穩(wěn)定段（黃色曲線）更靠下，從而對油藏滲透率和表皮系數(shù)的計(jì)算產(chǎn)生影響。水平穩(wěn)定段越靠下，計(jì)算的地層滲透率就越大；壓力曲線與導(dǎo)數(shù)曲線間距越大，表皮系數(shù)就越大。

晚期曲線呈V型，根據(jù)前面的分析認(rèn)為可能由潮汐效應(yīng)的導(dǎo)致的。從校正后的曲線可以看出，水平方向上離井筒越遠(yuǎn)，地層滲透性越好。由于目前軟件技術(shù)水平限制，擬合分2部分進(jìn)行。早期出現(xiàn)線性流特征，雙對數(shù)圖上壓力和壓力導(dǎo)數(shù)曲線呈現(xiàn)1/2斜率，選用無限導(dǎo)流裂縫模型，與地質(zhì)上的認(rèn)識相同。中晚期選用無限大徑向流模型進(jìn)行擬合，穩(wěn)定段在關(guān)井2 h處拾取，說明地層裂縫網(wǎng)絡(luò)較為發(fā)育，擬合結(jié)果見表2。

圖6　F-02井A3層試井期間F-01z監(jiān)測的油藏壓力變化

圖7　油藏壓力“衰竭”校正前后F-02井A3層壓力恢復(fù)對比

表2　F-02井A3層校正前后采用無限大徑向流模型擬合

4　非線性流的影響

由多流量測試數(shù)據(jù)作出F-02井流入動態(tài)關(guān)系曲線，結(jié)果見圖8?？梢钥闯?，2條曲線在后期發(fā)生了彎曲，但測試過程中井底流壓遠(yuǎn)大于泡點(diǎn)壓力，仍為單相流動，可見引起曲線彎曲的原因并非兩相流動。文獻(xiàn)［7-8］認(rèn)為，另一個(gè)產(chǎn)生下凹型產(chǎn)能曲線的原因是地層中的非Darcy流動，但這種情況在油井中很少發(fā)生，在氣井中卻十分普遍。

圖8　F-02井2個(gè)測試層流入動態(tài)曲線

另外，試井解釋時(shí)發(fā)現(xiàn)，雙對數(shù)曲線一般擬合得較好，而壓力史曲線擬合效果不好，說明表皮系數(shù)沒有得到正確擬合。結(jié)合靜態(tài)和動態(tài)資料分析認(rèn)為，該油田發(fā)育有較大的裂縫通道，且測試流量較高，原油黏度低，易在裂縫通道中發(fā)生紊流效應(yīng)，出現(xiàn)類似于氣井的流入動態(tài)曲線［9］。用氣井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程推導(dǎo)的原理，可以推導(dǎo)出考慮紊流效應(yīng)的油井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程。

由Forchheimer提出的非Darcy滲流方程［8］為

式（1）中β與K存在關(guān)系為

地層任一環(huán)形截面積上的滲流速度為

利用式（1）、式（2），得到不穩(wěn)定流動下考慮紊流情況且地層傷害條件的壓力計(jì)算方程為

進(jìn)行產(chǎn)能分析時(shí)

將F-02井A2層的測試數(shù)據(jù)按照式 （6）進(jìn)行處理，得到圖9，近似為一條直線，反過來又可以驗(yàn)證裂縫中紊流效應(yīng)的發(fā)生。由圖9曲線很容易得到該井的產(chǎn)能方程，利用二項(xiàng)式計(jì)算出油井的絕對無阻流量為5 950 m3/d，可以為油田的合理配產(chǎn)提供依據(jù)?？紤]由紊流引起的表皮效應(yīng)后，壓力史也得到很好擬合。

圖9　F-02井A2層二項(xiàng)式產(chǎn)能曲線

5　結(jié)論

1）陸地油田，當(dāng)生產(chǎn)壓差較小，且關(guān)井晚期恢復(fù)壓差足夠小時(shí)，潮汐效應(yīng)影響較為明顯，潮汐信號呈現(xiàn)周期性變化，使壓力恢復(fù)晚期呈現(xiàn)上下波動。試井解釋時(shí)，選取早期及中期數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋更有意義，解釋結(jié)果更能真實(shí)地反映地層物性參數(shù)。

2）一般在試井期間周圍其他井的生產(chǎn)制度須保持不變，則由生產(chǎn)引起的油藏壓力“衰竭”通常情況下是不需要考慮的。在本油田中，由于生產(chǎn)壓差相對較小，油藏壓力“衰竭”影響較大，使壓力恢復(fù)晚期呈上升或下降的趨勢，對滲透率及表皮系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算產(chǎn)生較大影響，對其必須進(jìn)行校正。

3）在油井試井解釋中考慮紊流效應(yīng)較為少見，要結(jié)合地質(zhì)、油藏工程等綜合進(jìn)行判斷?？紤]紊流引起的表皮效應(yīng)后壓力史擬合結(jié)果更好。

6　符號解釋

K·H為地層系數(shù)，10-3μm2·m；K，Kh分別為地層滲透率和水平滲透率，10-3μm2；c為井筒儲集系數(shù)，m3· MPa-1；S為總表皮系數(shù)；S0為與流量無關(guān)的表皮系數(shù)；β為非Darcy滲流系數(shù)，pm-1；m，n為統(tǒng)計(jì)常數(shù)；p，pwf分別為油藏壓力和井底流壓，MPa；μ為流體黏度，mPa·s；V為地層滲流速度，m/ks；qo為流量，m3/ks；Bo為原油體積系數(shù)；h為地層厚度，m；r，rw分別為滲流半徑和井筒半徑，m；ρ為原油密度，g/cm3；t為生產(chǎn)時(shí)間，d；A為滲流面積，m2；γ為常數(shù)，1.781。

［1］康志宏.碳酸鹽巖油藏動態(tài)儲層評價(jià)［D］.成都：成都理工大學(xué)，2003，1-6.

［2］廖新維，林加恩.試井資料在動態(tài)分析中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，1994，1（4）：36-41.

［3］劉永紅，鄧愛玲.潮汐效應(yīng)對DST測試資料的影響及校正技術(shù)研究［J］.油氣井測試，2005，14（5）：33-35.

［4］Zhao Y，Reynold A C.Estimation and removal of tidal effects from pressure data［R］.SPE 103253，2006.

［5］Marco Aurelio Rachid de Araujo，Wellington Campos.Filtering of tide effects in formation evaluation data［R］.SPE 153566，2012.

［6］Michael M L，Vinh P.Identification of tidal signal in well test pressure data［R］.SPE 84376，2003.

［7］劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：7-9.

［8］李傳亮.油藏工程原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006：188.

［9］劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：15，261.

（編輯趙旭亞）

Special phenomena in well test interpretation for fractured carbonate reservoirs

Li Miao，Zhang Tao，Ahmatjan Abudurahman
（Research Institute of Petroleum Exploration&Production，SINOPEC，Beijing 100083，China）

For fractured carbonate reservoirs，three kinds of special phenomena in the well test analysis are discussed in this paper. These three special phenomena are:tidal effect，reservoir pressure change and nonlinear flow.The paper recognized these phenomena and analyzed the occurring reasons and their effects on test data and interpretation results through some cases.The study shows that tidal signal has less effect on the early time of build-up pressure（the first 6 hours），so the early data interpreting can reflect the property of the formation；during the well test，the reservoir pressure change caused by the production of other wells has a great influence on pressure build-up data，so data correction is needed to remove the influence before interpreting；nonlinear flow causes the inflow performance relation curve of crude oil to bend obviously when the test flow rate is high.The recognition or correction of these three phenomena reduces the non-formation factors′influence on test data and make the well test interpretation results truly reflect the formation parameters.

fracture；tide effect；reservoir pressure change；nonlinear flow；well test

TE357

A

10.6056/dkyqt201601014

2015-07-08；改回日期：2015-11-15。

李苗，女，1982年生，高級工程師，博士，2010年博士畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，主要從事裂縫型碳酸鹽巖油藏開發(fā)技術(shù)研究。E-mail：limiao.syky@sinopec.com。

引用格式：李苗，張濤，艾合買提江·阿布都熱合曼.裂縫型碳酸鹽巖油藏試井解釋中特殊現(xiàn)象分析［J］.斷塊油氣田，2015，22（6）：65-68.

Li Miao，Zhang Tao，Ahmatjan Abudurahman.Special phenomena in well test interpretation for fractured carbonate reservoirs［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（6）：65-68.