李 黎 劉偉新 張 偉 秦 峰 謝 雄

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

海上低滲巖性油藏試井解釋技術(shù)對策及其實施效果*

李 黎 劉偉新 張 偉 秦 峰 謝 雄

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

海上低滲油藏測試存在井口產(chǎn)量低、壓力恢復(fù)時間短、多解性突出等難題,試井解釋難以得到準確的地層參數(shù)。提出了一系列海上低滲巖性油藏試井解釋技術(shù)對策,主要包括:通過引入段塞流求取井口關(guān)井產(chǎn)量,增加可用的壓力恢復(fù)段;利用反褶積技術(shù)疊加多個壓力恢復(fù)段,延長壓力導(dǎo)數(shù)曲線時間;采用數(shù)值試井模擬復(fù)雜巖性邊界,減少解釋的多解性。通過對南海東部地區(qū)某油田兩口評價井的實際應(yīng)用,驗證了這些技術(shù)對策的合理性與可靠性,較好地解決了井口關(guān)井條件下低滲油藏難以達到徑向流的試井解釋問題。

低滲巖性油藏;試井解釋;段塞流;反褶積;數(shù)值試井;南海東部

在對低滲油藏進行產(chǎn)能評價和試井解釋時經(jīng)常面臨井口產(chǎn)量計量難、壓力恢復(fù)時間短、多解性突出等問題。由于其儲層物性差,測試閥打開后往往不能自噴,地層流體經(jīng)過射孔孔眼、篩管、測試閥流入測試管柱形成段塞流,表現(xiàn)為井底回壓逐漸增大,地層流量逐漸減少[1]。同時,受成本和天氣影響,海上油田一般關(guān)井恢復(fù)時間較短,大多數(shù)測試關(guān)井恢復(fù)只反映到徑向流就結(jié)束,壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線晚期段邊際特征非常不明顯[2]。另外,特殊巖性油藏復(fù)雜的外邊界和內(nèi)部發(fā)育的斷層更是增加了試井解釋的難度[3]。因此,亟待發(fā)展一種適應(yīng)于海上低滲巖性油藏的試井解釋和產(chǎn)能評價技術(shù)。

1 海上低滲巖性油藏常規(guī)試井解釋面臨的問題

HZX26-7-2井位于南海珠江口盆地珠一坳陷惠州斷層轉(zhuǎn)換帶,屬于典型的低滲巖性油藏評價井。在歷時26.25 d的常規(guī)測試過程中,只有五開井用4.76 mm油嘴求產(chǎn)9.12 h測量到不穩(wěn)定的井口產(chǎn)量,折算平均產(chǎn)量約16.96 m3/d。為抓緊好的天氣窗進行后續(xù)作業(yè),僅僅進行了5.7 h的關(guān)井壓力恢復(fù)測試,選擇五關(guān)井壓力恢復(fù)段作為試井解釋流動段,得到圖1所示的壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線。

圖1 HZX26-7-2井五關(guān)井壓力恢復(fù)段雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線

該井壓力導(dǎo)數(shù)曲線后期上翹段可解釋為不滲透邊界或流度變差的復(fù)合油藏。考慮到該評價井距離斷層至少400 m,在開井時間有限且產(chǎn)量極低的情況下,不滲透邊界引起壓力導(dǎo)數(shù)上翹的可能性較小,而選用徑向復(fù)合模型必須存在兩個物性相差較大的泄油區(qū)域。由于該井在整個測試過程中只有五關(guān)井計量到井口產(chǎn)量,且關(guān)井壓力恢復(fù)時間短,遠未達到徑向流直線段,儲層參數(shù)解釋和產(chǎn)能評價都存在較大不確定性。

2 所采取的技術(shù)對策及其實施效果

2.1 引入段塞流增加可用壓力恢復(fù)段

在HZX26-7-2井DST測試過程中,觀察到地層流體經(jīng)射孔孔眼、篩管、測試閥流入測試管柱,管柱內(nèi)的液柱高度不斷上升,造成井底回壓逐漸增大,在一開、二開和四開形成明顯的段塞流。

與自噴井定產(chǎn)量生產(chǎn)時的壓降曲線不同,段塞流的井底壓力隨開井流動時間的增加而上升,需要專門針對段塞流進行處理。段塞流解釋原理主要是由壓力數(shù)據(jù)得到定產(chǎn)量壓降試井,并考慮井筒儲存和表皮效應(yīng)的等效壓力導(dǎo)數(shù),與Bourdet壓力導(dǎo)數(shù)曲線進行擬合求出地層參數(shù)[4]。其中,關(guān)鍵的步驟是根據(jù)壓力曲線的變化和實際地面流量計量結(jié)果,通過選擇和調(diào)整該段曲線的流量進行插值找到較為合理的階梯狀產(chǎn)量曲線。

以HZX26-7-2井在四開井段塞流為例,兩次鋼絲作業(yè)測管柱內(nèi)液面深度分別為802.94 m和312.22 m,油管內(nèi)徑為0.157 m,兩次測得管柱內(nèi)的流體折算體積分別為56.34 m3和65.84 m3,折算段塞流日產(chǎn)量為9.91 m3。由每個段塞流分別計算得到與地面井口產(chǎn)量對應(yīng)的四段壓力恢復(fù)曲線,從而可實現(xiàn)全程壓力歷史擬合(圖2)。

圖2 HZX26-7-2井段塞流擬合得到的二開和四開產(chǎn)量

2.2 通過反褶積疊加多個壓力恢復(fù)段

由于海上低滲油藏關(guān)井恢復(fù)壓力往往尚未反映到徑向流段,壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線晚期段邊界特征不明顯。在段塞流擬合得到井口產(chǎn)量的基礎(chǔ)上,利用反褶積疊加處理可大大延長壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線時間,從而更準確地識別解釋模型和分析油藏外邊界,減少試井解釋中的多解性。

反褶積是綜合利用杜哈美原理和疊加原理,利用所有生產(chǎn)壓降數(shù)據(jù)和關(guān)井壓力恢復(fù)數(shù)據(jù),虛擬計算出一套全部開關(guān)井時間內(nèi)的定產(chǎn)量壓降數(shù)據(jù)[5]。

根據(jù)杜哈美原理,得到研究壓力降落和壓力恢復(fù)的褶積方程為[6]:

其中

式(1)、(2)中:t為測試井開井后生產(chǎn)時間,h;pwf(t)為開井生產(chǎn)t時刻井底壓力,MPa;q為測試井產(chǎn)量, m3/d;pi為原始地層壓力,MPa;q(τ)為瞬時產(chǎn)量, m3/d;Δp為生產(chǎn)壓差,MPa;Δpu為重整壓力或單位產(chǎn)量下重整壓力響應(yīng),MPa;h為儲層厚度,m;μ為地層原油粘度,mPa·s;B為地層體積系數(shù),無因次。

根據(jù)褶積的性質(zhì)f(t)×g(t)=g(t)×f(t),褶積方程式(1)和(2)可分別寫成:

其中

利用反褶積技術(shù)可以疊加多個壓力恢復(fù)段為壓降曲線,從而等效地增加壓力恢復(fù)時間。圖3是HZX26-7-2井四關(guān)井和五關(guān)井壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)進行反褶積處理后的壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線,可以看出,反褶積處理后使得壓力導(dǎo)數(shù)的時間增加了14.82 h,探測半徑增加到150.4 m;疊加后的反褶積曲線具有2個明顯的徑向流直線段,第2個直線段滲透率降低,并且全程壓力史擬合結(jié)果較好(圖4),證實了選用外區(qū)變差徑向復(fù)合模型的正確性。

2013年7月進行了第二口評價井HZX26-7-3井的現(xiàn)場測試,進一步驗證了HZX26-7-2井的反褶積解釋結(jié)果。該井距離HZX26-7-2井約300 m,采用連續(xù)油管氣舉共開井70 h,壓力恢復(fù)時間達48 h,一關(guān)井壓力導(dǎo)數(shù)曲線(圖5)與HZ26-7-2井反褶積疊加后導(dǎo)數(shù)曲線(圖3)非常相近:早期呈單位斜率的直線,壓差和導(dǎo)數(shù)曲線分叉后導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)平面徑向流特征,導(dǎo)數(shù)曲線末端為等于或大于1/2的斜率上翹。這種導(dǎo)數(shù)曲線在南海東部的低滲巖性油藏具有普遍性,再次證實解釋為外區(qū)變差的徑向復(fù)合模型是合理的。

圖3 HZX26-7-2井四關(guān)井和五關(guān)井反褶積疊加壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線

圖4 HZX26-7-2井反褶積解釋模型全程壓力史擬合圖

圖5 HZX26-7-3井一關(guān)壓力導(dǎo)數(shù)曲線

2.3 利用數(shù)值試井定義模型邊界

數(shù)值試井是近年來發(fā)展起來的一項新的試井解釋技術(shù),既汲取了油藏數(shù)值模擬中對飽和度、儲層厚度、非均質(zhì)性的油藏描述技術(shù),又采納了試井技術(shù)中外邊界壓力響應(yīng)特征診斷和分析技術(shù)[7-8],通過擬合壓力歷史的方式成功地實現(xiàn)了對油藏特征的精細刻畫,適用于多相流、非均質(zhì)、復(fù)雜邊界等常規(guī)解析法無法解釋的油藏模型。特別是對于常規(guī)試井解釋中的流動邊界問題,如斷層、油藏邊界,數(shù)值試井能夠更好地結(jié)合已有的地質(zhì)認識,得到更準確的解釋結(jié)果[9-11]。

在新區(qū)的勘探過程中,通過地球物理和沉積充填研究已經(jīng)對構(gòu)造有一定的認識,這時再采用常規(guī)試井解釋中均質(zhì)無限大地層、平行斷層、夾角斷層、封閉邊界等標準化邊界模型顯然是不合適的。特別是對于HZX26-7這樣的低滲巖性油藏,地層邊界的幾何形狀非常不規(guī)則(圖6),這時利用數(shù)值試井能夠把地震反演和沉積充填研究等得到的地質(zhì)認識和試井解釋結(jié)合在一起,通過繼承和調(diào)用解析模型得到的井儲系數(shù)、表皮系數(shù)、滲透率、流度比和分散比等參數(shù),重新生成壓力歷史。因此,采用真實構(gòu)造邊界代替常規(guī)無限大地層邊界條件的數(shù)值試井能夠得到更為準確的試井解釋參數(shù)。

圖6 具有復(fù)雜巖性邊界的HZX26-7低滲巖性油藏數(shù)值試井模型

3 結(jié)論

1)低滲地層測試作業(yè)應(yīng)盡量采用井下關(guān)井的方式,如只能采用井口關(guān)井且地面流量難以測量,可以利用動液面和壓力資料采用段塞流方法反算井口產(chǎn)量,從而增加試井解釋可用的壓力恢復(fù)段。

2)受成本和天氣限制,海上油田測試作業(yè)中試井壓力恢復(fù)時間往往很短,可以通過反褶積計算疊加多個壓力恢復(fù)段,延長壓力雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)曲線時間,從而達到徑向流直線段。

3)與常規(guī)解釋方法相比,數(shù)值試井可更好地模擬邊界條件復(fù)雜的巖性油藏,減少試井解釋和產(chǎn)能評價的多解性。

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Some technical countermeasures for the well test interpretation of offshore lithologic oil reservoirs with low permeability and their effects

Li Li Liu Weixin Zhang Wei Qin Feng Xie Xiong
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240)

It is difficult to obtain accurate parameters of formation from well test of offshore oil reservoirs with low permeability,because there are several problems such as low wellhead production,limited time of pressure buildup and obvious ambiguty in the well test of these reservoirs.Therefore,some technical countermeasures were proposed for the well test interpretation of these reservoirs,i.e.increasing available segments of pressure buildup by introducing slug flow to acquire shut-in wellhead production,extending the time of pressure derivative curves by using the deconvolution technique to superimpose multiple segments of pressure buildup,and reducing the ambiguity by using the numerical well test to simulate complex lithologic boundaries.The reasonableness and reliability of these countermeasures were verified in their application to two appraisal wells in an oilfield in the eastern South China Sea,so the well test interpretation problem that an oil reservoir with low permeability is difficult to achieve the radial flow under the shut-in wellhead condition was well solved.

lithologic reservoir with low permeability; well test interpretation;slug flow;deconvolution;numerical well test;the eastern South China Sea

2013-12-03改回日期:2014-04-13

(編輯:張喜林)

*中國海洋石油總公司重大專項“南海東部海域低孔低滲油氣藏勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐”(項目編號:CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD)部分研究成果。

李黎,男,工程師,2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事油藏管理和數(shù)值模擬方面的研究工作。地址:廣州市江南大道中168號海洋石油大廈1021室(郵編:510240)。