數(shù)值試井技術(shù)在海上復(fù)雜油氣田中的應(yīng)用

李樹(shù)松*，湯 勇

(1.中海石油(中國(guó))有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057;2.西南石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，成都 610500)

數(shù)值試井技術(shù)在海上復(fù)雜油氣田中的應(yīng)用

李樹(shù)松1*，湯 勇2

(1.中海石油(中國(guó))有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057;2.西南石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，成都 610500)

針對(duì)南海油氣田存在的非均質(zhì)油氣藏和多相流問(wèn)題，引入數(shù)值試井技術(shù)?；谌嘣嚲疂B流力學(xué)模型、角點(diǎn)網(wǎng)格和網(wǎng)格離散技術(shù)建立數(shù)值試井體系。針對(duì)南海實(shí)例油井和氣井，應(yīng)用數(shù)值試井技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層、表皮和原始地層壓力等參數(shù)解釋，并與常規(guī)方法進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:該技術(shù)能很好地解決多相流和非均質(zhì)等疑難試井問(wèn)題，為南海復(fù)雜油氣田的試井分析提供了依據(jù)和方向。

海上油氣田;數(shù)值試井;角點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù);非均質(zhì)試井

數(shù)值試井是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的試井解釋技術(shù)，它汲取了油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)中描述地層含油飽和度變化、儲(chǔ)層分布厚度變化、滲流條件非均質(zhì)性和油藏特殊外邊界形狀等復(fù)雜油藏屬性方面成熟技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合了試井技術(shù)中井點(diǎn)、儲(chǔ)集層滲流屬性、外邊界壓力響應(yīng)特征診斷和分析技術(shù)，并通過(guò)油井壓力歷史擬合方式成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)油藏特征的精確描述。隨著海上復(fù)雜斷塊、低滲等地質(zhì)油藏情況復(fù)雜的邊際油田的大量投入開(kāi)發(fā)，出現(xiàn)了很多非均質(zhì)油藏試井和多相流試井等疑難生產(chǎn)問(wèn)題。實(shí)踐表明:目前國(guó)內(nèi)外試井技術(shù)以簡(jiǎn)化、規(guī)則的解析技術(shù)為主，針對(duì)地質(zhì)油藏情況復(fù)雜的疑難試井，只能采用近似、半定量的解釋方法，導(dǎo)致解釋結(jié)果不精確。本研究通過(guò)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用數(shù)值試井技術(shù)，解決海上復(fù)雜油田面臨的試井難題。

1 數(shù)值試井技術(shù)原理

1.1 三相滲流數(shù)學(xué)模型

考慮地層中油、氣、水三相流動(dòng)，如忽略重力和毛管力的影響，通過(guò)滲流力學(xué)理論，建立油氣水三相試井滲流數(shù)學(xué)模型［1-4］:

式中:K為滲透率/mD;μ為黏度/(mPa·s);B為體積系數(shù);Rs為溶解氣油比; 為孔隙度;p為地層壓力/MPa;S為飽和度;t為時(shí)間/h;參數(shù)下標(biāo)o為原油，g為天然氣，w為地層水。

1.2 數(shù)值模型網(wǎng)格建立

數(shù)值模型的網(wǎng)格模型主要有以下幾種:基礎(chǔ)模型或背景模型網(wǎng)格，可以為正方形或正六邊形;其中分段模型是為了描述油藏的內(nèi)部斷層或油藏外邊界;角點(diǎn)模型是為了描述斷層和斷層或者斷層和外邊界的交點(diǎn)。網(wǎng)格建立主要分2個(gè)步驟:1)建立包含外邊界、井和內(nèi)部的斷層的矢量圖(見(jiàn)圖1)，按順序建立基本網(wǎng)格、井的網(wǎng)格和斷層及外邊界周圍的網(wǎng)格。2)建立角點(diǎn)網(wǎng)格并進(jìn)行局部加密，使之能描述邊界的特性。最后對(duì)角點(diǎn)網(wǎng)格、斷層網(wǎng)格和井的網(wǎng)格進(jìn)行疊加，形成最終用來(lái)進(jìn)行數(shù)值試井解釋的網(wǎng)格(見(jiàn)圖2)。

圖1 數(shù)值試井網(wǎng)格邊界、井、斷層矢量圖

圖2 數(shù)值試井網(wǎng)格示意圖

1.3 數(shù)值試井網(wǎng)格離散求解

將數(shù)學(xué)模型進(jìn)行空間及時(shí)間離散后，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的物質(zhì)平衡方程為:

其中:e為網(wǎng)格單元質(zhì)量變化量;V為網(wǎng)格單元體積;為網(wǎng)格單元體積流量;參數(shù)下標(biāo)i為網(wǎng)格單元數(shù);j為和i相連網(wǎng)格單元數(shù)。

在時(shí)間 dt=［tn，t(n+1))，式(2)可寫(xiě)為:

然后采用迭代求解得到數(shù)值模型的壓力分布及各種物性參數(shù)，并繪制試井理論曲線，最后導(dǎo)入壓力和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行試井曲線擬合，得到多相流、非均質(zhì)等復(fù)雜油藏的精確解釋結(jié)果［5-8］。

2 數(shù)值試井技術(shù)在南海油氣田的應(yīng)用

2.1 多相流數(shù)值試井應(yīng)用

YM1井生產(chǎn)層位M1-IV油組，由于井打在油水過(guò)渡帶上，現(xiàn)在含水率達(dá)到70%，常規(guī)試井無(wú)法正確模擬油水流動(dòng)真實(shí)情況，因此使用數(shù)值試井技術(shù)。應(yīng)用數(shù)值試井技術(shù)，建立合理地質(zhì)模型，引入油水兩相相滲曲線，得出具有2條徑向流線的雙對(duì)數(shù)曲線，這樣可得到油、水真實(shí)滲透率。

解釋結(jié)果如表1所示。通過(guò)數(shù)值試井與常規(guī)試井解釋結(jié)果對(duì)比，再結(jié)合油氣田地質(zhì)和生產(chǎn)情況。分析發(fā)現(xiàn)數(shù)值試井解釋結(jié)果更符合實(shí)際情況，并且能夠模擬儲(chǔ)層油、水流動(dòng)的真實(shí)情況。

表1 YM1井?dāng)?shù)值試井解釋成果表

2.2 非均質(zhì)油氣藏?cái)?shù)值試井應(yīng)用

南海西部大量強(qiáng)非均質(zhì)的油氣藏正在開(kāi)發(fā)，由于海上考慮經(jīng)濟(jì)成本，井較少，造成對(duì)局部地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)不足，出現(xiàn)大量非均質(zhì)試井問(wèn)題。南海西部某氣田T3II氣組6口生產(chǎn)井A1～A6同生產(chǎn)，但各井物性和生產(chǎn)特征有一定差別，因此井間連通性很難精確判斷。而且大部分井測(cè)試的壓力雙對(duì)曲線末端下翹，幅度各有不同，初步判斷為鄰井干擾所致。常規(guī)試井曲線擬合效果較差(見(jiàn)圖3)，因此不能準(zhǔn)確描述氣組儲(chǔ)層物性及氣變化情況，特別是井間連通情況通過(guò)常規(guī)手段很難判斷。

圖3 A5H井常規(guī)試井壓力擬合曲線

為了準(zhǔn)確分析氣組連通情況，采用數(shù)值試井技術(shù)來(lái)解釋這6口井。以A5H為例來(lái)闡述數(shù)值試井技術(shù)在T3II氣組的應(yīng)用。首先結(jié)合地質(zhì)、地震、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的認(rèn)識(shí)，初步建立T3II氣組地質(zhì)模型，主要包含孔隙度、滲透率、厚度地質(zhì)模型。而后通過(guò)修改井間儲(chǔ)層的模型屬性，不斷地對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行擬合分析，直到得到較好擬合效果(見(jiàn)圖4～5)。通過(guò)進(jìn)一步分析其他5口井得出:雖然6口井均存在鄰井干擾現(xiàn)象，氣組中西塊井間干擾較強(qiáng)，氣阻中西塊井間連通性較差，但氣組東塊井間干擾較弱，氣阻東塊井間連通性較差，最終認(rèn)為T(mén)3II氣組總體連通，但中西部連通性較好，東塊連通性弱。此外，通過(guò)數(shù)值試井技術(shù)對(duì)“壓敏效應(yīng)”儲(chǔ)層試井和注水受效情況進(jìn)行了分析，如圖6所示。主要分析了井附近的壓力分布和含水變化，結(jié)果顯示和實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征相符。

圖4 A5H井?dāng)?shù)值試井壓力歷史擬合曲線

圖5 A5H井?dāng)?shù)值試井?dāng)M合曲線

圖6 數(shù)值試井解注水受效分析圖

3 結(jié)語(yǔ)

1)多相流數(shù)值試井技術(shù)引入多相相滲曲線，通過(guò)模擬分析能得出Ko、Kw、Kg等各相相滲透率，而且能夠模擬儲(chǔ)層多相流體真實(shí)流動(dòng)情況;

3)非均質(zhì)油氣藏?cái)?shù)值試井技術(shù)針對(duì)平面非均質(zhì)強(qiáng)而局部?jī)?chǔ)層地質(zhì)認(rèn)識(shí)不精確的情況，可以通過(guò)建立單井精細(xì)地質(zhì)模型，通過(guò)模擬分析，可準(zhǔn)確定量解釋各井之間的干擾情況，以此進(jìn)一步分析儲(chǔ)層連通情況;

3)數(shù)值試井技術(shù)改進(jìn)了傳統(tǒng)試井解釋技術(shù)的缺陷和不足，功能很強(qiáng)大，為今后復(fù)雜油氣田的試井解釋工作開(kāi)辟了一條新途徑。

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Application of Numerical Testing Technology in Complex Oil and Gas Fields

LI Shusong1*，TANG Yong2

(1.CNOOC(China)Co Zhanjiang Brach，Zhanjiang 524057，China;2.School of Petroleum Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China)

There were heterogeneous reservoir well testing problems，multiphase well testing problems and other problems in South China Sea oil/gas fields.Aiming at the issures，CNOOC Ltd.ZhanJiang imported well testing technology.Numerical testing system was established by using three-phase porous flow model，corner grid technology，grid discretization technology.Through the development and application of numerical testing technology，and a set of effective work processes and working methods was summarized.Numerical well testing was applied in the South China Sea oil/gas fields，a good solution to the multiphase well testing and other difficult issues was obtained，which provided the basis and direction for complex oil field well test analysis in South China Sea

Sea oil/gas field;Numerical testing;Corner grid technology;Nonhomogeneity reservoir well testing;

TE310

A

2095-5383(2014)02-0004-03

10.13542/j.cnki.51-1747/tn.2014.02.002

2014-05-09

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“考慮地層水蒸發(fā)的高溫高壓油氣藏相態(tài)及滲流機(jī)理研究”(50604011)

李樹(shù)松(1977-)，男(漢族)，吉林磐石人，工程師，碩士，研究方向:油藏工程及試井，通信作者郵箱:lishsh1@cnooc.com.cn。

湯勇(1975-)，男(漢族)，四川武勝人，副研究員，博士后，研究方向:油氣相態(tài)理論及測(cè)試。