數(shù)值試井技術(shù)在多相流致密儲(chǔ)層中的對(duì)比應(yīng)用

孫勝宇

（吉林油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 吉林松原 38000）

關(guān)鍵字：數(shù)值試井；致密儲(chǔ)層；PEBI非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

1 前言

吉林油田試井技術(shù)先后經(jīng)歷手工半對(duì)數(shù)試井解釋、手工雙對(duì)數(shù)試井解釋及軟件綜合應(yīng)用三個(gè)階段。在此期間，應(yīng)用常規(guī)試井解釋技術(shù)成功解決F、H等一系列中高滲儲(chǔ)層試井解釋難題。但是，隨著開(kāi)發(fā)對(duì)象逐漸向低品質(zhì)、低滲透-特低滲透儲(chǔ)層，甚至致密儲(chǔ)層轉(zhuǎn)變，非常規(guī)致密儲(chǔ)層試井解釋技術(shù)已成為吉林油田目前所面臨的重大挑戰(zhàn)和技術(shù)難題。

吉林油田FY油層儲(chǔ)層滲透率僅為0.16×10-3μm2，為典型的非常規(guī)致密儲(chǔ)層特征，為最大限度提高儲(chǔ)層最終采收率，油田多采用水平井規(guī)模縫網(wǎng)壓裂方式增加泄流面積，提高單井產(chǎn)能。受壓裂改造工藝影響，改變了近井地帶滲流場(chǎng)特征，常規(guī)解析試井方法難以準(zhǔn)確描述裂縫面及近井地帶微裂縫滲流特征。同時(shí)，受水平井與壓裂裂縫雙重作用，試井解釋曲線線性流段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，難以出現(xiàn)徑向流，加之扶余油層致密儲(chǔ)層為油、氣、水多相流特征，進(jìn)一步加大了試井解釋難度。

數(shù)值試井技術(shù)是對(duì)試井問(wèn)題的數(shù)值求解，即直接用數(shù)值解的方法解決試井問(wèn)題。它可以在對(duì)測(cè)試井進(jìn)行常規(guī)解析試井解釋的基礎(chǔ)上，采用PEBI非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，不僅可以準(zhǔn)確刻畫(huà)裂縫面及近井地帶微裂縫滲流特征，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格與裂縫、裂縫與井筒之間的連接一致性，也可以有效表征與井筒軸線呈任意角度的裂縫，實(shí)現(xiàn)多形態(tài)壓裂裂縫的數(shù)值模擬，為生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。同時(shí)，PEBI網(wǎng)格中相鄰網(wǎng)格塊的交界面垂直平分相應(yīng)PEBI網(wǎng)格的連線，具有有限差分的剖分特點(diǎn)，最終得到的差分方程與笛卡爾差分方程相似，從而更好地逼近流體流動(dòng)形態(tài)，獲得更加精確的數(shù)值解。

2 數(shù)值試井技術(shù)在多相流致密儲(chǔ)層壓裂水平井中的應(yīng)用

CH58井為松遼盆地南部Q油田一口評(píng)價(jià)井，測(cè)試層位為FY油層致密砂巖儲(chǔ)層，該井于2015年10月25日進(jìn)行15段壓裂，加砂575m3，加液18198m3，壓后投產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn)230天，平均日產(chǎn)油5.5t，日產(chǎn)水45.7m3，2016年6月11日至2016年7月17日開(kāi)始關(guān)井，準(zhǔn)確系統(tǒng)試井測(cè)試，2016年7月18日至2016年7月21日進(jìn)行回壓試井測(cè)試4天，2016年7月22日至2016年8月11日進(jìn)行關(guān)井壓力恢復(fù)測(cè)試，關(guān)井時(shí)間468h、地層有效厚度9m、孔隙度10%、井筒半徑0.1m，水平段長(zhǎng)度1212m。

通過(guò)對(duì)CH58井關(guān)井壓力恢復(fù)診斷曲線進(jìn)行分析，雙對(duì)數(shù)－導(dǎo)數(shù)曲線早期井筒儲(chǔ)集段為變井儲(chǔ)特征；中期為壓裂水平井+地層雙線性流段，由于裂縫徑向流段非常短暫，難以分辨，因此，曲線很快由壓裂水平井線性流段進(jìn)入地層線性流段，呈現(xiàn)壓裂水平井與地層雙重作用的雙線性流段；后期雙對(duì)數(shù)曲線上翹，且模型為壓裂水平井，外圍類似存在一個(gè)橢圓型邊界，因此，選取矩形邊界近似模擬橢圓邊界；由于本井為致密儲(chǔ)層壓裂水平井，曲線難以出現(xiàn)徑向流，形態(tài)特征也表明該井未出現(xiàn)徑向流0.5線。同時(shí)，從曲線特征上看，壓力恢復(fù)曲線先后出現(xiàn)兩次臺(tái)階式跳躍，證明該井存在油、氣、水三相流，且在井筒內(nèi)重力分異引起壓力波動(dòng)。

依據(jù)模型分析結(jié)果，首先選用具有變井筒儲(chǔ)集和表皮效應(yīng)+（壓裂水平井+均質(zhì)地層）三線性流+圓形封閉邊界的Perrine常規(guī)試井解釋方法對(duì)本井進(jìn)行解釋分析。

參考CH58井實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)，采用Perrine方法選取參數(shù)如下：體積系數(shù)B=1.79147m3/m3，粘度μ=1.97584cp，綜合壓縮系數(shù)Ct=0.002365141/MPa，巖石孔隙壓縮系數(shù)Cp=4.35×10-41/MPa。同時(shí)，依據(jù)本井壓后相滲曲線及三相飽和度，求取Sw=42%和Sg=13%條件下的等效滲透率，解釋參數(shù)為：測(cè)點(diǎn)地層壓力26.65MPa、滲透率3.52×10-3μm2、表皮系數(shù)-7.5、井筒儲(chǔ)集系數(shù)0.46m3/MPa、解釋水平井長(zhǎng)度850m、裂縫段數(shù)15、平均裂縫半長(zhǎng)74m（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 CH58井壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)擬合圖

圖2 CH58井壓力恢復(fù)半對(duì)數(shù)擬合圖

從常規(guī)解析試井?dāng)M合結(jié)果來(lái)看，中期線性流段曲線沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全擬合，表明常規(guī)試井解釋方法無(wú)法準(zhǔn)確描述近井地帶壓裂裂縫及水平井滲流場(chǎng)特征。

而數(shù)值試井技術(shù)可以在常規(guī)試井解釋基礎(chǔ)上，采用三維PEBI非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模擬技術(shù)，以井為中心，以井筒半徑為初始步長(zhǎng)，等比例向外圍擴(kuò)展，采用局部加密網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格與裂縫、裂縫與井筒之間的連接一致性，從而更為精細(xì)地描述裂縫面及近井地帶縫網(wǎng)滲流場(chǎng)特征。

而具有一定的滲流能力的外圍壓裂改造范圍，則依托壓力場(chǎng)波及范圍進(jìn)行確定，采用等比例相對(duì)較粗網(wǎng)格進(jìn)行描述，建立CH58井等效的等間距均勻分布等裂縫長(zhǎng)度壓裂水平井?dāng)?shù)值模型，最終，更為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)曲線有效擬合（見(jiàn)圖3）。

圖3 CH58井?dāng)?shù)值試井模型網(wǎng)格圖

數(shù)值試井解釋參數(shù)如下：測(cè)點(diǎn)地層壓力26.65MPa、滲透率6.01×10-3μm2、表皮系數(shù)-5.23、井筒儲(chǔ)集系數(shù)2.15m3/MPa、解釋水平井長(zhǎng)度740m、裂縫段數(shù)15、平均裂縫半長(zhǎng)88.19 m（見(jiàn)圖4、圖5）。

圖4 CH58井?dāng)?shù)值試井壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)擬合圖

圖5 CH58井?dāng)?shù)值試井壓力恢復(fù)半對(duì)數(shù)擬合圖

3 結(jié)論

從CH58井?dāng)?shù)值試井與解析試井?dāng)M合效果對(duì)比來(lái)看，數(shù)值試井技術(shù)可在常規(guī)解析試井解釋參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用Perrine+三維PEBI非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模擬技術(shù)，更為精細(xì)地描述裂縫面及近井地帶縫網(wǎng)滲流場(chǎng)特征，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格與裂縫、裂縫與井筒之間的連接一致性，使解釋結(jié)果更加符合實(shí)際地質(zhì)狀況，使擬合效果更加準(zhǔn)確、可靠，能夠更為有效地解決多相流致密儲(chǔ)層試井難題，為致密儲(chǔ)層油氣田后期合理井網(wǎng)井距開(kāi)發(fā)措施決策制定提供了重要依據(jù)，對(duì)油氣田合理開(kāi)發(fā)具有積極的指導(dǎo)意義。