祝曉林,郭 林,朱 琴,宋洪亮,瞿朝朝
(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452)
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NPI產(chǎn)量遞減分析在海上油田試井中的應(yīng)用
祝曉林,郭 林,朱 琴,宋洪亮,瞿朝朝
(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300452)
針對(duì)海上油田壓力恢復(fù)試井關(guān)井時(shí)間短及測(cè)試井次少,錄取資料有時(shí)難以全面反映油田儲(chǔ)層參數(shù)和邊界響應(yīng)這一問(wèn)題?;贜PI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法,在考慮不同探測(cè)半徑的理論曲線基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮不同表皮系數(shù)的影響,建立了新型理論圖版,在不關(guān)井條件下結(jié)合歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)開展試井解釋。實(shí)踐應(yīng)用表明,文中方法在具有永久式井下壓力計(jì)的生產(chǎn)井中具有較好的應(yīng)用效果,尤其在不需要關(guān)井的情況下即可確定儲(chǔ)層參數(shù)、原始地質(zhì)儲(chǔ)量及識(shí)別儲(chǔ)層邊界。該方法操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng),減少了停產(chǎn)測(cè)試所造成的經(jīng)濟(jì)損失,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
NPI產(chǎn)量遞減分析;海上油田;試井分析;儲(chǔ)層邊界;儲(chǔ)層參數(shù);表皮系數(shù)
常規(guī)的海上油氣田試井解釋一般采用油水井壓力恢復(fù)方法來(lái)獲取地層滲透率、表皮系數(shù)、原始地質(zhì)儲(chǔ)量等參數(shù),其需要關(guān)井測(cè)壓,一般為3~5d,影響產(chǎn)量,且測(cè)試成本較高[1-2]。在生產(chǎn)過(guò)程中,還存在不允許關(guān)井測(cè)壓的井。面對(duì)關(guān)井影響產(chǎn)量及獲取地質(zhì)油藏認(rèn)識(shí)之間的矛盾,前人提出了NPI(NormalizedPressureIntegral規(guī)整化壓力積分)現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法,其可在不關(guān)井情況下利用歷史產(chǎn)量及壓力數(shù)據(jù)來(lái)獲取地質(zhì)油藏參數(shù)[3-11]。孫賀東在前人的理論基礎(chǔ)上,總結(jié)得出了一套NPI方法典型理論圖版[10],但沒(méi)有考慮不同表皮系數(shù)的影響。在前人研究的基礎(chǔ)上,文中考慮表皮系數(shù)制訂新的圖版,用于獲取地質(zhì)油藏參數(shù)方面的研究。該方法解決了現(xiàn)場(chǎng)因產(chǎn)量緊張而難以進(jìn)行壓力測(cè)試的問(wèn)題。
NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法是利用產(chǎn)量規(guī)整化壓力的積分形式,通過(guò)積分后建立的一種比較可靠的、不受數(shù)據(jù)分散影響的分析方法。根據(jù)杜哈美原理,假設(shè)圓形封閉模型,在不考慮表皮系數(shù)影響時(shí)其無(wú)因次壓力定解問(wèn)題的解析式為:
(1)
式中:pD(u)為不考慮表皮系數(shù)影響時(shí)的無(wú)因次壓力;u為拉普拉斯變量;K0(x)、K1(x)為修正的零階和一階第2類Bessel函數(shù);I0(x)、I1(x)為修正的零階和一階第1類Bessel函數(shù);reD為無(wú)因次井控半徑;β為轉(zhuǎn)換系數(shù),β=1/π(red2-1)。
若考慮表皮效應(yīng),應(yīng)用疊加原理,在Laplace空間上,考慮表皮系數(shù)影響時(shí)無(wú)因次壓力為:
(2)
式中:pD為考慮表皮系數(shù)影響時(shí)的無(wú)因次壓力;S為表皮系數(shù)。
假設(shè)無(wú)因次物質(zhì)平衡時(shí)間為0.1×10-4~1.0×102,設(shè)定表皮系數(shù)S分別為0、5、15、30時(shí),運(yùn)用Laplace變換數(shù)值反演的計(jì)算公式[10],計(jì)算得到真實(shí)空間下不同表皮系數(shù)時(shí)的無(wú)因次壓力數(shù)據(jù),再通過(guò)無(wú)因次壓力積分及無(wú)因次壓力積分導(dǎo)數(shù)公式[9],計(jì)算出不同表皮系數(shù)時(shí)的無(wú)因次壓力積分及無(wú)因次壓力積分導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)。以無(wú)因次物質(zhì)平衡時(shí)間為橫坐標(biāo),無(wú)因次壓力積分和無(wú)因次壓力積分導(dǎo)數(shù)為縱坐標(biāo),將求得的無(wú)因次數(shù)據(jù)繪制成新的理論圖版(圖1),在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線上邊界控制流動(dòng)段就會(huì)出現(xiàn)斜率為1的直線,等同于試井解釋中的擬穩(wěn)定狀態(tài),據(jù)此可以計(jì)算獲得油藏邊界大小。進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)量重整化壓力求導(dǎo),不穩(wěn)定段將會(huì)出現(xiàn)斜率為0的水平直線段,等同于試井解釋中的徑向流段,據(jù)此可以計(jì)算獲得流動(dòng)系數(shù)、滲透率、表皮系數(shù)及目前壓力。無(wú)因次壓力積分及其導(dǎo)數(shù)曲線之間的距離也與壓力恢復(fù)試井曲線的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線之間的關(guān)系一樣,反映了目標(biāo)井的近井地層污染狀況,二者間距離越大則表明表皮系數(shù)越大,近井地層污染越嚴(yán)重。
圖1 NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減方法無(wú)因次壓力積分雙對(duì)數(shù)曲線
適用條件:①流動(dòng)為線性流動(dòng),適用疊加原理;②沒(méi)有鄰井干擾;③具有較長(zhǎng)的生產(chǎn)歷史,生產(chǎn)反映多個(gè)流動(dòng)階段。
適用范圍:①對(duì)于不能關(guān)井進(jìn)行壓力恢復(fù)測(cè)試,但有井下壓力數(shù)據(jù)的開發(fā)井;②有井下壓力數(shù)據(jù)的開發(fā)井,結(jié)合永久式井下壓力計(jì)記錄的穩(wěn)定流壓數(shù)據(jù)和生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行NPI不關(guān)井試井解釋。
3.1 確定地層參數(shù)及儲(chǔ)層邊界
海上某油田B31井東營(yíng)組儲(chǔ)層。根據(jù)目前地質(zhì)認(rèn)識(shí),認(rèn)為邊水水體較大,開發(fā)初期可以適當(dāng)利用天然能量開發(fā)。由油田近幾年的動(dòng)態(tài)資料可知,B31井流壓下降較快,表現(xiàn)為能量不足特征,而B31井與水體間無(wú)斷層隔斷,動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)與現(xiàn)有靜態(tài)認(rèn)識(shí)存在差異。由于油藏的復(fù)雜性,地質(zhì)認(rèn)識(shí)沒(méi)有新的突破,因此,嘗試通過(guò)壓力資料來(lái)探究?jī)?chǔ)層范圍。
B31井生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行關(guān)井壓力恢復(fù)測(cè)試,運(yùn)用壓力恢復(fù)資料進(jìn)行試井解釋,其壓力雙對(duì)數(shù)曲線如圖2所示,根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)認(rèn)識(shí),選擇均質(zhì)油藏+斜井+變井筒儲(chǔ)集+斷層模型進(jìn)行擬合。擬合結(jié)果如表1。由于壓力恢復(fù)試井受海上油田測(cè)試高成本制約,壓力雙對(duì)數(shù)曲線只出現(xiàn)徑向流段就開井生產(chǎn)了,未出現(xiàn)晚期邊界特征,油藏邊界多解性強(qiáng)。
圖2 壓力恢復(fù)試井壓力雙對(duì)數(shù)擬合曲線
表1 B31井NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法及壓力恢復(fù)試井分析結(jié)果對(duì)比表
為了分析NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減曲線預(yù)測(cè)的地層參數(shù)與壓力恢復(fù)試井分析的差別,采用B31投產(chǎn)初期至目前的產(chǎn)量、流壓數(shù)據(jù)進(jìn)行試井分析。根據(jù)B31井區(qū)域的地質(zhì)認(rèn)識(shí)及壓力導(dǎo)數(shù)曲線,對(duì)NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減曲線選擇均質(zhì)油藏+斜井+矩形邊界模型進(jìn)行擬合,NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法壓力積分雙對(duì)數(shù)曲線如圖3所示。解釋結(jié)果如表1所示。
對(duì)比NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法和壓力恢復(fù)試井解釋分析結(jié)果,壓力恢復(fù)試井由于關(guān)井時(shí)間短導(dǎo)致壓力導(dǎo)數(shù)曲線只反映到徑向流就結(jié)束了,邊界特征不清楚。NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法由于采用的是長(zhǎng)歷史的生產(chǎn)數(shù)據(jù),無(wú)井筒儲(chǔ)集影響,并且能夠清楚反映油藏邊界,正好能夠彌補(bǔ)海上壓力恢復(fù)資料的不足。在海上油田,利用NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法可以更加清楚地認(rèn)識(shí)油藏邊界。從解釋的儲(chǔ)層參數(shù)來(lái)看,滲透率及表皮參數(shù)基本一致。因此,利用NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法分析得到的油田的滲透率和表皮參數(shù)是有效的。
圖3 NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法壓力積分雙對(duì)數(shù)曲線
通過(guò)NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法的重新解釋后,解釋結(jié)果與目前折算壓力認(rèn)識(shí)一致,油田內(nèi)部存在砂體疊置,邊水水體與油井間連通性差,并且近井地帶存在污染。2014年年底對(duì)目標(biāo)井實(shí)施了酸化措施,酸化后日增油20m3/d。2015年在認(rèn)識(shí)的邊界范圍內(nèi)增加了1口注水井補(bǔ)充能量,投注后油井的流壓由8.7MPa逐漸上升至9.6MPa,日產(chǎn)液量由60m3/d上升至93m3/d且穩(wěn)定生產(chǎn)。
3.2 確定原始地質(zhì)儲(chǔ)量
單井地質(zhì)儲(chǔ)量通常采用容積法或者水驅(qū)特征曲線法計(jì)算,但公式中所需的一些參數(shù)如有效厚度及供液半徑等不夠準(zhǔn)確,從動(dòng)態(tài)角度出發(fā),利用不關(guān)井NPI試井資料,應(yīng)用徑向流直線段結(jié)束時(shí)間來(lái)計(jì)算單井控制原始地質(zhì)儲(chǔ)量更具有實(shí)際動(dòng)態(tài)意義。
渤海某油田D1井為開發(fā)評(píng)價(jià)井,主力生產(chǎn)層位為沙河街組油層,該井在沙河街組鉆遇油層厚度為29.5m。迫于產(chǎn)量壓力,需要進(jìn)一步滾動(dòng)擴(kuò)邊落實(shí)儲(chǔ)量規(guī)模,因此,將D1井的生產(chǎn)歷史資料進(jìn)行NPI不關(guān)井試井解釋,落實(shí)原始地質(zhì)儲(chǔ)量(動(dòng)態(tài)法)。
D1井投產(chǎn)便下入井下永久式壓力計(jì)記錄井底流壓。由D1井的地質(zhì)認(rèn)識(shí)及壓力導(dǎo)數(shù)曲線可知,晚期段斜率為1,表現(xiàn)為封閉邊界的特征,因此,選擇均質(zhì)油藏+斜井+圓形邊界模型進(jìn)行擬合,可以得到壓力積分雙對(duì)數(shù)擬合曲線(圖4)。
分析得到供液半徑為141m。所得到的儲(chǔ)層參數(shù)與邊界條件與目前地質(zhì)認(rèn)識(shí)較一致。將所得到的供液半徑代入容積法公式計(jì)算原始地質(zhì)儲(chǔ)量(動(dòng)態(tài)法)為39.24×104m3,礦場(chǎng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的原始地質(zhì)儲(chǔ)量(靜態(tài)法)為41.20×104m3,兩者之間誤差為4.7%,誤差范圍較小,證實(shí)了NPI方法計(jì)算原始地質(zhì)儲(chǔ)量的可行性。同時(shí)原始地質(zhì)儲(chǔ)量較小,對(duì)于高成本的海上油田繼續(xù)實(shí)施調(diào)整井不經(jīng)濟(jì),從而規(guī)避了調(diào)整井的投資風(fēng)險(xiǎn)。
圖4 D1井NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法
(1) 在常規(guī)NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減理論圖版基礎(chǔ)上考慮表皮系數(shù)的影響,建立一種新型NPI產(chǎn)量遞減擬合理論圖版。
(2) 新型NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減方法能充分利用生產(chǎn)過(guò)程的壓力和產(chǎn)量數(shù)據(jù),獲取與常規(guī)壓力恢復(fù)試井相同的儲(chǔ)層信息,尤其在海上油田受測(cè)試條件制約的情況下,對(duì)于油氣井的滲流特征及原始地質(zhì)儲(chǔ)量預(yù)測(cè)作用顯著。
(3)NPI現(xiàn)代產(chǎn)量遞減方法從理論上而言,是在試井理論基礎(chǔ)上形成的,二者之間的主要差異體現(xiàn)在所利用資料的獲取途徑及精度高低,從這個(gè)角度而言,文中方法在實(shí)際應(yīng)用中是對(duì)試井解釋的一種很好補(bǔ)充,而非取代。
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編輯 張耀星
20160204;改回日期:20160509
中海石油(中國(guó))有限公司重大專項(xiàng)“多元熱流體、蒸汽吞吐和SAGD熱采關(guān)鍵技術(shù)研究”(YXKY-2013-TJ-01)
祝曉林(1986-),女,工程師,2008年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè),現(xiàn)從事海上油氣田開發(fā)研究與管理工作。
10.3969/j.issn.1006-6535.2016.04.026
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