試井解釋在火山巖氣藏數(shù)值模擬中的應用

梁樹義，馬世忠，王海燕

試井解釋在火山巖氣藏數(shù)值模擬中的應用

梁樹義1，馬世忠2，王海燕3*

1.中國石油大慶油田有限責任公司第六采油廠，黑龍江 大慶 163154 2.東北石油大學地球科學學院，黑龍江 大慶 163318 3.中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712

徐深氣田火山巖氣藏儲層內(nèi)部存在巖性巖相變化快且非常復雜，裂縫相對發(fā)育等地質(zhì)特征，在進行數(shù)值模擬過程中需要將模型進行網(wǎng)格加密等細化研究。針對數(shù)值模擬歷史擬合具有多解性，不同的網(wǎng)格加密、屬性參數(shù)組合有可能達到相同的擬合效果的問題，開展了在細化模型的同時最大限度減少不確定性的研究，研究中結(jié)合徐深氣田火山巖儲層儲滲結(jié)構(gòu)特征，識別出了3種類型的試井模型，提出利用試井模型對數(shù)值模擬模型進行修正的新方法。該方法使得數(shù)值模擬模型更加精細化，開發(fā)指標預測的精度大大提高，對于徐深氣田火山巖氣藏進一步精細挖潛，單井合理配產(chǎn)，以及方案優(yōu)選具有十分重要的意義。

火山巖氣藏；儲滲結(jié)構(gòu)；試井解釋；數(shù)值模擬；網(wǎng)格加密；屬性參數(shù)擬合

網(wǎng)絡出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1718.TE.20150330.1713.001.html

梁樹義，馬世忠，王海燕.試井解釋在火山巖氣藏數(shù)值模擬中的應用［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2015，37（2）：138-144.

Liang Shuyi，Ma Shizhong，Wang Haiyan.Application of Well Test Interpretation in Numerical Simulation of Volcanic Gas Reservoir［J］.Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2015，37（2）：138-144.

引言

由于火山巖氣藏儲層內(nèi)部巖性巖相變化快且非常復雜、裂縫相對發(fā)育等地質(zhì)特征，傳統(tǒng)的數(shù)值模擬歷史擬合又具有多解性，修正模型時不同的網(wǎng)格加密、屬性參數(shù)組合有可能達到相同的擬合效果，但對模型的不同修正會導致開發(fā)指標預測精度差異，那么如何找到最佳修正方法，使得歷史擬合更接近地下真實情況，從而達到提高開發(fā)指標預測精度的目的？

本文在傳統(tǒng)數(shù)值模擬參數(shù)擬合方法的基礎上，為了進一步優(yōu)化模型以減少多解性，提出利用試井解釋對數(shù)值模擬模型進行修正的新方法。該方法結(jié)合徐深氣田火山巖氣藏3種儲滲結(jié)構(gòu)對火山巖氣藏數(shù)值模擬網(wǎng)格模型進行加密，結(jié)合試井解釋對屬性模型進行修改。在此基礎上，總結(jié)建立了一套適用于火山巖氣藏的數(shù)值模擬網(wǎng)格加密、屬性參數(shù)修改方法，并在實際區(qū)塊進行了應用和驗證，對比應用該方法前后指標預測效果，結(jié)果表明，應用該方法后擬合效果更好，預測精度更高。

1　試井解釋與數(shù)值模擬相結(jié)合修正模型的方法

（1）細化模型。針對數(shù)值模擬網(wǎng)格模型進行均勻加密和非均勻調(diào)整，屬性模型進行參數(shù)調(diào)整，使壓力擬合達到細化量化的程度。（2）模擬試井過程。由于數(shù)值模擬歷史擬合具有多解性，如何驗證上述網(wǎng)格加密、屬性參數(shù)修改方法是否可靠性高、預測效果好？用擬合好的數(shù)值模擬模型模擬試井過程，在模型中使井定產(chǎn)量開井生產(chǎn)一段時間，然后關井進行壓力恢復。（3）進行試井解釋修正。將所得到的壓力和生產(chǎn)數(shù)據(jù)導入試井解釋Saphir軟件中，觀察雙對數(shù)曲線，與該井的實際試井解釋對照，符合率較高，說明上述精細化過程可信度較高，該處理方法正確，進行下步開發(fā)指標預測。如果符合率較低，重新修正數(shù)值模擬模型，重復上述過程，直至符合率較高。流程圖如圖1所示。

圖1　試井解釋與數(shù)值模擬相結(jié)合流程圖Fig.1　The flow chart of well test interpretation combined with numerical simulation

2　試井解釋修正徐深氣田火山巖數(shù)值模擬模型

徐深氣田發(fā)育的火山巖儲層以營城組的營一段和營三段為主，平面上分布主要受火山巖體控制，為多期次多個火山體噴發(fā)形成，內(nèi)部巖性巖相變化快且非常復雜，儲層連通性差，非均質(zhì)性強?；鹕綆r儲層中既存在低孔滲體（孔隙度＜8%，滲透率＜1.0 mD），又發(fā)育高孔滲體（孔隙度≥8%，滲透率≥1.0 mD）及天然裂縫，按照發(fā)育的規(guī)模不同可以組合成不同的儲滲結(jié)構(gòu)形式。從徐深氣田火山巖氣藏選擇不同儲滲結(jié)構(gòu)典型井進行不穩(wěn)定試井測試，從試井解釋結(jié)果可以看出，儲層存在線性流動、徑向流動、球型（半球型）流動、流動變暢、流動受阻等多種滲流狀態(tài)，從而識別出3種試井模型：方向性裂縫帶發(fā)育型、高孔滲連續(xù)分布型、高孔滲局部連續(xù)型［1-5］。

針對火山巖氣藏不同儲滲結(jié)構(gòu)的典型井，建立相應的數(shù)值模擬模型，分別根據(jù)儲滲結(jié)構(gòu)特點進行網(wǎng)格加密等處理以優(yōu)化模型，利用試井解釋與數(shù)值模擬相結(jié)合修正模型方法對屬性模型進行修改，總結(jié)建立了一套適用于火山巖氣藏的數(shù)值模擬網(wǎng)格加密、屬性參數(shù)修改方法。

2.1方向性裂縫帶發(fā)育型

儲滲結(jié)構(gòu)特征：氣井井控區(qū)域儲層低孔滲體連續(xù)分布；高孔滲體規(guī)模小，呈零散分布；發(fā)育方向性裂縫帶或進行了壓裂改造（圖2a）。

試井解釋特征：壓力在低孔滲體內(nèi)擴散緩慢，不易出現(xiàn)擬徑向流動，雙對數(shù)曲線表現(xiàn)為線性流動特征［6-8］（圖2d）。

數(shù)值模擬模型：數(shù)值模擬模型大面積設置低孔滲，采用非均勻網(wǎng)格加密，逐級改變滲透率，設定X方向滲透率為Y方向的一定倍數(shù)，模擬方向性裂縫帶，模擬線性流。加密網(wǎng)格的基本屬性參數(shù)：孔隙度為6%，X方向滲透率由外向內(nèi)分別為0.2，1.0，2.0 mD；水平Y(jié)方向滲透率由外向內(nèi)分別為：0.2，5.0，10.0 mD（圖2c）。

試井解釋修正：用數(shù)值模擬模型模擬試井過程，以20×104m3/d開井生產(chǎn)80 d，關井壓力恢復120 d，導入試井解釋軟件中得到雙對數(shù)曲線（圖2b），與該井的實際試井解釋曲線對照（圖2d），如雙對數(shù)曲線形態(tài)不符，反復調(diào)試模型，直至與實際井雙對數(shù)曲線形態(tài)相符，觀察解釋形態(tài)為條帶型，說明較好地模擬了線性流，符合率較高，可以進行下步開發(fā)指標預測［9］。

圖2　方向性裂縫帶分布模型Fig.2　The model of distribution of directional fracture zone

2.2高孔滲連續(xù)分布型

儲滲結(jié)構(gòu)特征：氣井井控區(qū)域儲層高孔滲體連續(xù)分布，連通性好，規(guī)模大；低孔滲體少量分布；發(fā)育天然裂縫，但規(guī)模小，連續(xù)性差（圖3a）。

試井解釋特征：由于高孔滲體縱向上厚度較大（通常大于50 m），多采用射孔完井，打開程度不完善，橫、縱向的氣體均向井底流動，雙對數(shù)試井曲線顯示在近井附近呈現(xiàn)半球型或球型流動特征。隨著測試時間的推移，由于高孔滲體在平面上連續(xù)分布，分布范圍較廣，雙對數(shù)試井曲線出現(xiàn)擬徑向流特征［6-8］（圖3d）。

數(shù)值模擬模型：數(shù)值模擬模型大面積設置高孔滲，在井周圍進行均勻加密。模型基本屬性參數(shù)：孔隙度為10%，水平Y(jié)方向滲透率等于X方向滲透率，均為3.0 mD，垂向滲透率為水平方向的4/5。（圖3c）

試井解釋修正：通過數(shù)值模擬模型模擬試井過程，以60×104m3/d開井生產(chǎn)90 d，關井壓力恢復120 d，導入試井解釋軟件中得到雙對數(shù)曲線（圖3b），與該井的實際試井解釋曲線對照（圖3d），反復修改調(diào)試，直至曲線與實際相符，確定最終屬性參數(shù)［10］。

圖3　高孔滲連續(xù)分布模型Fig.3　The model of continuous distribution of high porosity and permeability zone

2.3高孔滲局部連續(xù)型

儲滲結(jié)構(gòu)特征：廣泛分布低孔滲體；局部空間上連續(xù)分布高孔滲體；氣井鉆遇低孔滲體，射孔達不到工業(yè)氣流，需要進行壓裂改造（圖4a）。

圖4　高孔滲局部連續(xù)模型Fig.4　The model of locally continuous distribution of high porosity and permeability zone

試井解釋特征：壓裂裂縫溝通高孔滲體，流動變暢，壓力傳導較快，掩蓋了由于壓裂縫產(chǎn)生的線性流特征，但高儲滲體分布規(guī)模有限，后期流動受阻，壓力導數(shù)曲線上翹，出現(xiàn)由于物性變差引起的阻流邊界特征［6-8］（圖4d）。

數(shù)值模擬模型：大面積設置低孔滲，局部設定高滲，非均勻網(wǎng)格加密，以井所在網(wǎng)格為中心從中間到到兩邊逐級降低滲透率，模擬溝通高滲區(qū)與低滲區(qū)的裂縫帶。模型基本屬性參數(shù)：低滲區(qū)孔隙度5%，高滲區(qū)孔隙度9%；水平Y(jié)方向滲透率等于X方向滲透率，均為高滲區(qū)3.0 mD，低滲區(qū)0.02 mD（圖4c）。

試井解釋修正：通過數(shù)值模擬模型模擬試井過程，以40×104m3/d開井生產(chǎn)90 d，關井壓力恢復120 d，導入試井解釋軟件中得到雙對數(shù)曲線（圖4b），對照實際試井解釋曲線（圖4d），反復調(diào)試加密網(wǎng)格的滲透率，直至符合率較高，證明很好地模擬了溝通高滲區(qū)與低滲區(qū)的裂縫帶［11-12］。

這3類模型基本涵蓋了徐深氣田火山巖氣藏的各類儲層情況，所以今后在進行徐深氣田火山巖數(shù)值模擬細化研究時可先判斷儲滲結(jié)構(gòu)類型，然后選擇相應的模型加密、屬性修改方法，最后進行試井解釋驗證，進行微調(diào)，無需進行大量的屬性參數(shù)修改來進行擬合，大大地節(jié)省擬合時間，提高了擬合精度，為開發(fā)指標準確預測提供了保障。

3　應用實例

3.1判斷儲滲結(jié)構(gòu)類型

通過地質(zhì)建模建立A區(qū)塊的數(shù)值模擬模型（圖5），從火山巖段裂縫方向分布圖可以看出A1井位于方向性裂縫帶上（圖6），屬于方向性裂縫帶發(fā)育型［13］。

3.2選擇相應模型加密、屬性修改方法，結(jié)合試井解釋修正模型

選擇方向性裂縫帶發(fā)育型的處理方法，擬合好后模擬試井過程，對該井進行試井解釋修正，反復微調(diào)模型，直至與該井真實試井解釋相符（圖5）。最終對模型的修正處理方法為：對井周圍網(wǎng)格進行單方向非均勻加密，從中間向兩邊比例為1：4：8：14：20：30，模擬方向性裂縫帶。對Y方向與X方向滲透率進行差異賦值，根據(jù)擬合效果，Y方向滲透率賦值為X方向的10～50倍較好，有效地模擬了線性流［14］。

圖5 徐深氣田A區(qū)塊A1井模型Fig.5　The well model of A1 in block A of Xushen Gas Field

圖6　開發(fā)指標預測效果對比圖Fig.6　The comparison of development index between forecasting model and performance

3.3應用上述方法前后開發(fā)指標預測效果對比

A1井投產(chǎn)2.7 a，將前兩年做歷史擬合，后面7個月分別用結(jié)合前后模型進行預測，從圖6中可以看出，雖然兩個模型擬合效果均較好，但從預測效果來看，結(jié)合試井技術和數(shù)值模擬修正的模型，預測精度更高。這說明應用試井解釋對數(shù)值模擬模型進行修正的新方法是十分必要的，可以大大提高預測精度，為開發(fā)方案編制提供更有力的保障［15］。

4　結(jié)　論

（1）形成了試井解釋修正火山巖氣藏數(shù)值模擬模型的方法和流程。

（2）結(jié)合大慶火山巖儲層儲滲結(jié)構(gòu)特征，識別出了3種類型的試井模型；針對不同儲滲結(jié)構(gòu)的典型井，建立相應的數(shù)值模擬模型。根據(jù)儲滲結(jié)構(gòu)特點進行網(wǎng)格加密等處理以優(yōu)化模型，利用試井解釋與數(shù)值模擬相結(jié)合修正模型方法對屬性模型進行修改，總結(jié)建立了一套適用于火山巖氣藏的數(shù)值模擬網(wǎng)格加密、屬性參數(shù)修改方法。該方法使得模擬過程大大簡化，擬合效率大大提高，對今后徐深氣田火山巖氣藏的數(shù)值模擬研究有指導意義。

（3）通過在實際區(qū)塊的應用，提高了擬合效率和開發(fā)指標預測精度，為徐深氣田火山巖氣藏進一步精細挖潛、單井合理配產(chǎn)、以及方案對比優(yōu)化奠定了堅實的基礎。

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梁樹義，1983年生，男，漢族，黑龍江明水人，助理工程師，碩士，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。E-mail：liangshuyi123@126.com

馬世忠，1963年生，男，漢族，河北東光人，教授，博士生導師，主要從事沉積學、油氣田開發(fā)地質(zhì)學的教學和研究工作。E-mail：szm6503@sina.com

王海燕，1986年生，女，漢族，黑龍江大慶人，高級工程師，主要從事油氣田開發(fā)方面的研究。E-mail：haiyan1@petrochina.com.cn

編輯：牛靜靜

編輯部網(wǎng)址：http：//zk.swpuxb.com

Application of Well Test Interpretation in Numerical Simulation of Volcanic Gas Reservoir

Liang Shuyi1，Ma Shizhong2，Wang Haiyan3*
1.No.6 Oil Production Plant，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 163154，China 2.Faculty of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing，Heilongjiang 163318，China 3.Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 163712，China

Itisnecessarytorefinethemodelgridfortheprocessofthenumericalsimulationofthevolcanicgasreservoirbecause of the complex reservoir lithologies，lithofacies and developed fractures.The history fitting of the numerical simulation，which has ambiguity，different grid refinement，and different property parameter combinations，may accomplish the similar results. The research was carried out to minimize the uncertainty while refining the model.How to reduce the uncertainty to the lowest degree is a challenge in the numerical simulation of volcanic gas reservoir at Xushen Gas Field.The research results have identified three well-testing models according to the characteristics of storage-seepage structures of Xushen Gas Field and proposes a new method which revises the numerical model with well-testing models.The result indicates that it can improve theaccuracyofthe numericalmodel andforecasting results.It isimportant todevelopthe remainedreserves，setthe appropriate production rate and optimize the development plans.

volcanic gas reservoir；storage-seepage structure；well test interpretation；numerical simulation；local grid refinement；property revision

10.11885/j.issn.1674-5086.2012.12.04.02

1674-5086（2015）02-0138-07

TE319

A

2012-12-04網(wǎng)絡出版時間：2015-03-30

王海燕，E-mail：haiyan1@petrochina.com.cn