多層合試的表皮系數(shù)校正

李玉勇　戴衛(wèi)華　劉洪杰　王傳軍

(1. 中海石油(中國(guó))有限國(guó)際公司， 北京 100027； 2. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司， 天津 300452)

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多層合試的表皮系數(shù)校正

李玉勇1戴衛(wèi)華1劉洪杰2王傳軍2

(1. 中海石油(中國(guó))有限國(guó)際公司， 北京 100027； 2. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司， 天津 300452)

摘要：海上油氣田開發(fā)成本高，大多數(shù)開發(fā)井試井時(shí)均采用多層合試方法。對(duì)于多層合試的試井分析，解釋方法和流程均與普通單層測(cè)試時(shí)完全一樣，解釋的表皮系數(shù)并不能真正反映該套儲(chǔ)集層的平均表皮系數(shù)。為獲取儲(chǔ)集層真實(shí)的流動(dòng)系數(shù)和產(chǎn)能，從理論角度出發(fā)，在無因次滲流模型中，通過引入層間干擾等效表皮系數(shù)，提出一種新的表皮系數(shù)校正方法，并用實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。目前該方法已經(jīng)在渤海油田廣泛應(yīng)用，具備一定的適應(yīng)性及推廣性。

關(guān)鍵詞：多層合試； 試井解釋； 表皮系數(shù)校正； 干擾系數(shù)

由于海上油田開發(fā)的特殊性，開發(fā)井大多采用多層合采，因此關(guān)井壓力恢復(fù)測(cè)試均屬于多層合試。對(duì)于多層合試的試井解釋，油藏工程師仍然采用經(jīng)典的試井解釋方法，即半對(duì)數(shù)和雙對(duì)數(shù)分析，最后利用壓力史擬合檢測(cè)解釋的準(zhǔn)確性[1-3]。近年來，眾多學(xué)者通過對(duì)實(shí)際資料的解釋研究，發(fā)現(xiàn)多層測(cè)試解釋的表皮系數(shù)往往偏大，表皮的解釋結(jié)果與產(chǎn)能及其他參數(shù)經(jīng)常出現(xiàn)矛盾[4-7]。分析認(rèn)為這種解釋偏差是由于層間干擾影響所致，對(duì)于多層合試的測(cè)試資料，特別是縱向非均質(zhì)性較強(qiáng)，層間差異大的合試資料，試井解釋得到的表皮系數(shù)往往不能直接作為對(duì)儲(chǔ)集層認(rèn)識(shí)和改造的參考依據(jù)，必須對(duì)解釋的表皮系數(shù)進(jìn)行合理校正。

1多層合試表皮系數(shù)需要校正的原因分析

本次研究討論的多層合試不考慮在地層中有層間竄流的情況，最簡(jiǎn)單的地質(zhì)模型就是無層間竄流的雙滲油藏。設(shè)在無限大地層中心一口井，鉆遇2套油層，油藏處于初始狀態(tài)，2套油層對(duì)應(yīng)的滲透率分別為k1和k2，表皮系數(shù)分別為S1和S2。該井2層合采，無因次滲流方程組如式(1)所示[1]：

(1)

式中：rD—— 無因次井半徑；

PD1—— 第1層的無因次地層壓力；

PD2—— 第2層的無因次地層壓力；

ω1—— 第1層的彈性儲(chǔ)容系數(shù)；

ω2—— 第2層的彈性儲(chǔ)容系數(shù)；

CD—— 無因次井筒儲(chǔ)存系數(shù)；

PwD—— 無因次井底流壓。

式(1)表征的是2套油層的理想生產(chǎn)狀態(tài)，即在相同壓差下的合采產(chǎn)能為2層分采產(chǎn)能之和。

本次研究通過對(duì)大量海上實(shí)際油田大段合試資

料的整理，分析認(rèn)為層間干擾是伴隨油田始終的一個(gè)客觀存在的矛盾。縱向上由于儲(chǔ)層的非均質(zhì)性以及流體性質(zhì)的差異，大段合采必然存在層間干擾，尤其是對(duì)于中高含水期的油藏，由于縱向上開采程度以及注水受效程度的不一樣，層間壓力差異與原始狀態(tài)發(fā)生了較大的改變。

層間干擾對(duì)產(chǎn)能的影響，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述時(shí)，首先需要對(duì)層間干擾對(duì)降低產(chǎn)能的物理過程進(jìn)行描述。根據(jù)假設(shè)，2套油層間不存在層間串流，即層間無壓力傳播，因此所有的壓力傳播和影響都發(fā)生在井筒里，即2套油層產(chǎn)出流體的速度均受到了另一層產(chǎn)出流體的影響，彼此作用，從而降低了油層各自的采油指數(shù)，導(dǎo)致合采產(chǎn)能小于分層產(chǎn)能之和。

結(jié)合平面徑向流達(dá)西公式式(2)分析，多層合試時(shí)每層的滲透率k、油層厚度h、壓差ΔP、地層原油黏度μ、體積系數(shù)B、泄油半徑re以及井半徑rw都不會(huì)發(fā)生改變，產(chǎn)能若要變化，只有表皮系數(shù)S影響。在滲流數(shù)學(xué)方程中，表皮系數(shù)對(duì)產(chǎn)能的影響是通過井筒和井壁壓力損失實(shí)現(xiàn)的。

(2)

因此把滲流方程組式(1)式修正為：

(3)

式(3)中λ為層間干擾等效表皮系數(shù)。

對(duì)式(3)求解可以得到任意層的綜合表皮系數(shù)，如第一層的綜合表皮系數(shù)為S1+λ，即為第一層的真實(shí)表皮系數(shù)和層間干擾等效表皮系數(shù)之和。對(duì)多層合試試井解釋的表皮系數(shù)進(jìn)行校正，就是要從綜合表皮系數(shù)中把層間干擾等效表皮系數(shù)分離出來，這樣得到的表皮系數(shù)才代表儲(chǔ)層的實(shí)際污染情況。

2多層合試干擾系數(shù)的求取

分析某個(gè)特定油藏的層間干擾方法較多，最簡(jiǎn)單的2種求取油藏層間干擾系數(shù)的方法如下：

(1)對(duì)于有分層測(cè)試的開發(fā)井，可以利用單層測(cè)試資料求取各層的采油指數(shù)，合試的采油指數(shù)除以各層采油指數(shù)之和，即為層間干擾系數(shù)。假設(shè)某開發(fā)井為5層合采，合采時(shí)的采油指數(shù)為R，關(guān)井后對(duì)各單層分別進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試得到的采油指數(shù)分別為R1、R2、R3、R4、R5，則該井5層合采時(shí)的干擾系數(shù)為R(R1+R2+R3+R4+R5)。

(2)對(duì)于無分層測(cè)試的開發(fā)井，可以利用評(píng)價(jià)井單層測(cè)試資料形成單層生產(chǎn)的流度與比采油指數(shù)關(guān)系，再結(jié)合大量的開發(fā)井多層生產(chǎn)資料，求取相同流度下合試與單采的平均層間干擾系數(shù)。假設(shè)某油藏共有5個(gè)單層，有3口評(píng)價(jià)井對(duì)其中3層進(jìn)行單層測(cè)試，對(duì)應(yīng)的流度分別為M1、M2、M3，比采油指數(shù)分別為R1、R2、R3。該油藏還有4口開發(fā)井是2層合采且合采的層位均不相同，其對(duì)應(yīng)的流度分別為M4、M5、M6、M7，比采油指數(shù)分別為R4、R5、R6、R7，求出 7口井的流度與比采油指數(shù)關(guān)系表達(dá)式為y=ax+b,式中x是因變量表示流度，y是變量表示比采油指數(shù)，a和b均為常數(shù)項(xiàng)。另外該油藏還有一口5層合采井，流度和比采油指數(shù)分別是M8和R8，則該井5個(gè)單層合采時(shí)的干擾系數(shù)為R8(a×M8+b)。

相比而言，第一種方法簡(jiǎn)單明了，第二種方法需要做大量的統(tǒng)計(jì)分析資料，同時(shí)需要生產(chǎn)井有豐富的井下壓力計(jì)資料方可求取比采油指數(shù)。取得干擾系數(shù)后，就可以等效求取具有相同流動(dòng)效率的層間干擾等效表皮系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)表皮系數(shù)的校正。

3實(shí)例分析

渤海某油田開發(fā)井A1井生產(chǎn)層位為明化鎮(zhèn)組。儲(chǔ)集層物性好，測(cè)井解釋平均滲透率為2 300×10-3μm2；地層原油黏度為13.3 mPa·s；射開油層厚度28.2 m；日產(chǎn)原油200 m3。該井為大段合采，縱向上可劃分為4套產(chǎn)層，跨度為200 m。2009年7月對(duì)該井進(jìn)行了4次分層測(cè)試和1次多層合試，獲取了豐富的分層測(cè)試和層間干擾資料(表1)。

根據(jù)表1解釋結(jié)果可以看出單層測(cè)試與多層合試時(shí)的流動(dòng)效率差異較大。單層測(cè)試的平均流動(dòng)效率為0.78，而合試的流動(dòng)效率僅0.33。根據(jù)第一種計(jì)算干擾系數(shù)的方法，求取A1井的干擾系數(shù)為0.41，即41%的合試產(chǎn)能由于層間干擾而損失掉了，計(jì)算具有相同流動(dòng)效率的層間干擾等效表皮系數(shù)為19.3。依此對(duì)多層合試解釋的流動(dòng)效率進(jìn)行校正，校正后的真實(shí)表皮導(dǎo)致的流動(dòng)效率為0.82，對(duì)應(yīng)表皮系數(shù)為6.9。

表1　 A1井分層測(cè)試及合試試井解釋表

4結(jié)語

層間干擾影響多層合試試井解釋的表皮系數(shù)與產(chǎn)能及其他參數(shù)。從理論角度出發(fā)，在無因次滲流模型中，通過引入層間干擾等效表皮系數(shù)，提出了一種新的表皮系數(shù)校正方法。該方法在渤海多個(gè)油田進(jìn)行了實(shí)例運(yùn)用，取得了較好的應(yīng)用效果，具備一定的推廣性。

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Well Test Skin Correction of Multilayer Joint Test

LIYuyong1DAIWeihua1LIUHongjie2WANGChuanjun2

(1. CNOOC International Ltd., Beijing 100027, China;2. Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China)

Abstract:Because development cost is enormous in offshore oil and gas fields, multi-layer joint well test is popularly utilized with most of production wells. As for multi-layer joint well test analysis, interpretation method and procedure are the same as the general interpretation of single layer test, the skin factor interpreted is not the true skin factor. This problem was discussed in this paper by introducing an equivalent skin factor correction, which is proved as a kind of new correction method by introducing the inter layer interference equivalent skin factor in dimensionless seepage model to achieve real flow coefficient and capacity of reservoir and cited with examples. This new method has been utilized in Bohai oilfield widely and can be extended to certain extent.

Key words:multi-layer joint well test; well test interpretation; skin factor correction; interference coefficient

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1980(2016)01-0037-03

中圖分類號(hào)：TE353

作者簡(jiǎn)介：李玉勇(1981 — )，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)工程。

基金項(xiàng)目：中國(guó)海洋石油總公司“十二五”科技重大專項(xiàng)“海上在生產(chǎn)油氣田挖潛增效技術(shù)研究”(CNOOC-KJ125ZDXM06LTD-02)

收稿日期：2015-06-04