溫度對氣井試井解釋參數(shù)的影響探討

張鳳歧，周淑華，何　芳

(大慶油田有限責(zé)任公司測試分公司　黑龍江　大慶　163453)

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溫度對氣井試井解釋參數(shù)的影響探討

張鳳歧，周淑華，何芳

(大慶油田有限責(zé)任公司測試分公司黑龍江大慶163453)

針對氣井壓力測試對溫度的敏感性，根據(jù)氣體壓力與溫度的關(guān)系，建立了考慮溫度影響的井底壓力資料校正方法。分析了兩種不同溫度變化范圍對氣井試井解釋參數(shù)及結(jié)果影響的變化規(guī)律。對比分析表明，當(dāng)測試井溫變化大于10℃時，溫度差異對壓力的影響校正不可忽略。該研究為現(xiàn)場試井壓力資料解釋提供了技術(shù)支持。

氣井試井；溫度；校正方法

0　引　言

Ramey等在1962年提出了符合實(shí)際情況的簡化井筒傳熱模型,建立了井內(nèi)溫度與井深和生產(chǎn)試井的函數(shù)關(guān)系式。近年來，許多學(xué)者對溫度在氣井試井測試分析的影響開展了大量的研究工作。郭春秋等基于質(zhì)量、動量、能量守恒原理,導(dǎo)出了描述氣井流動氣柱的壓力、溫度、流速及密度分布的常微分方程組,建立了符合氣井的實(shí)際情況的壓力溫度預(yù)測模型，直觀地反映了氣井的流動規(guī)律和地層的傳熱特征，為高溫高壓氣井試井工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)動態(tài)分析提供技術(shù)依據(jù)[1]。盧德唐等將井筒熱效應(yīng)考慮成一維熱對流,將地層簡化成熱傳導(dǎo),使用Ramey定義的綜合換熱系數(shù)將井筒溫度與地層溫度聯(lián)系起來,從而建立溫度方程,通過解析求解得到溫度變化函數(shù)[2-4]。蔣凱軍等通過對實(shí)測深層氣井井筒溫度資料分析,揭示了氣井不同生產(chǎn)狀態(tài)下井筒內(nèi)溫度變化情況[5],并結(jié)合氣藏滲流力學(xué)和熱力學(xué)相關(guān)理論,建立考慮井筒熱效應(yīng)影響的氣井試井滲流模型[6],通過數(shù)值求解得到新型氣井試井理論圖版。

大慶深層火山巖氣藏具有埋藏深、溫度高、儲層致密的特點(diǎn),在氣井生產(chǎn)和壓力恢復(fù)過程中,井筒溫度會發(fā)生較大變化,從而造成壓力恢復(fù)曲線異常。尤其是在對深層氣井進(jìn)行試井測試過程中，當(dāng)壓力計(jì)遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)深度或目標(biāo)層段時，由于井筒中溫度分布得不均勻，而氣體的壓力與滲流規(guī)律對溫度非常敏感，因此，在建立滲流模型時必須考慮溫度的因素，分析溫度對氣井試井解釋參數(shù)的影響變化規(guī)律，在試井分析時對資料進(jìn)行校正，以便選取正確的模型與參數(shù)，對氣井試井資料在實(shí)際中的應(yīng)用具有重大的指導(dǎo)意義。

1　考慮溫度變化的井底壓力曲線校正方法

1.1氣體壓力與溫度關(guān)系

根據(jù)克拉柏龍方程，得到如下壓力與溫度的關(guān)系

pV=nRT

(1)

式中，p為壓強(qiáng)，Pa；V為氣體體積，m3；n為物質(zhì)的量，mol；T為熱力學(xué)溫度，K；R為氣體常數(shù)， J/(mol·K)。

因?yàn)閚=m/M、ρ=m/v，所以克拉伯龍方程式也可以轉(zhuǎn)化為p=ρZRT/M

式中，n為物質(zhì)的量；m為物質(zhì)的質(zhì)量；M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，數(shù)值上等于物質(zhì)的分子量；ρ為氣態(tài)物質(zhì)的密度；Z為偏差因子。

1.2溫度影響的壓力資料校正方法

在開展?jié)B流力學(xué)方程求解及氣體PVT式(1)計(jì)算研究的基礎(chǔ)上，研究考慮井溫的試井分析方法并開發(fā)了評價軟件。為解決溫度對壓力的影響，軟件中特定義了兩個系數(shù)：

換熱系數(shù)Ta：井筒溫度偏離地層原始溫度的程度；

溫度系數(shù)Tb ：達(dá)到穩(wěn)定溫度的時間。

換熱系數(shù)(Ta)、溫度系數(shù)(Tb)作用下的相關(guān)圖版如圖1、圖2所示。

圖1　未考慮溫度變化的井底壓力典型曲線

圖2　考慮溫度變化后的井底壓力典型曲線

2　資料的解釋與分析

2.1氣井試井測試溫度變化不大時(5℃左右時)

以升深2-21井為例，對該井進(jìn)行了偏心靜壓測試，用壓力計(jì)實(shí)測的方式下放到目的層，根據(jù)井底壓力雙對數(shù)擬合曲線圖，利用開發(fā)的試井評價軟件得到該井的解釋成果對比表，見表1。

表1　壓力恢復(fù)雙對數(shù)擬合解釋成果對比表

從表1對比結(jié)果可以看出，在考慮與不考慮井溫情況下，滲透率、流動系數(shù)、地層系數(shù)變化并不明顯，壓力沒有變化,說明該井處于巖性較為封閉狀態(tài)的區(qū)域。結(jié)合火山巖沉積相平面圖及地質(zhì)靜態(tài)資料分析，說明該區(qū)塊地層能量沒有變化，可繼續(xù)進(jìn)行彈性能量開采。因而在氣井試井測試期間井溫變化不大時(5℃左右)，考慮與不考慮井溫，解釋參數(shù)大小雖略有變化，但并不影響解釋成果，可忽略。

2.2氣井試井測試溫度變化較大時(10℃左右時)

以升深2-5井為例，對該井進(jìn)行了偏心靜壓測試，用壓力計(jì)實(shí)測的方式下放到目的層中部，錄取了相應(yīng)壓力測試曲線，并作出了無量綱化壓力和溫度的雙對數(shù)擬合曲線(無量綱化是利用相對的概念代替物理量的絕對值)，如圖3、圖4所示。沒考慮溫度變化對壓力的影響時，可以看出，雙對數(shù)曲線后期呈現(xiàn)下掉趨勢，呈現(xiàn)水驅(qū)特征。

圖3　沒考慮溫度變化的井底壓力雙對數(shù)擬合曲線圖

圖4　考慮溫度變化后的井底壓力雙對數(shù)擬合曲線圖

利用開發(fā)的試井評價軟件得到該井的解釋成果對比表，見表2。

表2　升深2-5井解釋成果對比表

圖3、圖4所示雙對數(shù)擬合壓力曲線在后期出現(xiàn)下降后上翹，反應(yīng)了邊界類型發(fā)生了變化，可能由于長期彈性能量開采，使壓力持續(xù)降低，致使其地層能量出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p耗，該區(qū)塊需要能量補(bǔ)充。故該井解釋模型選取為變井儲+表皮+均質(zhì)介質(zhì)+半無限大地層+定壓邊界。從表2升深2-5井解釋成果對比表可見，該井目的層滲透率、流動系數(shù)等都出現(xiàn)明顯減小，而本次測試不考慮溫度解釋結(jié)果邊底水距離為53.66 m。查地質(zhì)升深2-5綜合評價圖知，該井縱向上產(chǎn)層下部161Ⅱ、161Ⅳ號層為氣、水同層和水層，隔層 160號層較薄，僅為12.8 m，且位于氣藏邊部，孔滲在平面發(fā)育較差，并且該井射孔最底部與油水界面之間的距離較小，預(yù)測邊底水距離僅為28 m。

本次測試不考慮溫度解釋結(jié)果邊底水距離為53.66 m與測井解釋結(jié)果存在較大差別，而本次測試考慮溫度解釋結(jié)果邊底水距離為22.50 m與測井解釋結(jié)果基本一致。

3　結(jié)　論

通過對考慮井溫與不考慮井溫變化對氣井資料的分析研究，可以得出：

1)在壓力測試期間井溫變化不大時(5℃左右)，考慮與不考慮井溫，地層壓力都沒有變化，說明地層能量沒有變化，而其他地層參數(shù)及解釋參數(shù)略有變化，變化可忽略；解釋成果基本一致。

2)在壓力測試期間井溫變化較大時(10℃以上)，要考慮井溫對壓力的影響，因?yàn)閮煞N情況下的解釋成果差別較大。溫度的大幅變化，反應(yīng)出地層壓力的變化，滲透率、流體系數(shù)以及地層能量、解釋參數(shù)都有較大變化，考慮井溫的影響使解釋結(jié)果更接近地層的實(shí)際情況。

3)兩口井在壓力測試期間，壓力的持續(xù)降低，反應(yīng)出該區(qū)塊氣體開采過程中地層能量的持續(xù)損耗，溫度變化影響到解釋成果，正確的解釋成果可為地質(zhì)部門采取更加適當(dāng)?shù)拇胧┨峁┍Ｕ稀?/p>

[1]郭春秋,李穎川.氣井壓力溫度預(yù)測綜合數(shù)值模擬[J].石油學(xué)報,2001,22(3):100-104.

[2]盧德唐,侯彬彬，王磊考.慮井筒熱效應(yīng)的氣體井底壓力計(jì)算[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2010,40(3):259-265.

[3]盧德唐,曾億山，郭永存.多層地層中的井筒及地層溫度解析解[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展,2002,17(3):382-390.

[4]姜曉燕,盧德唐,王平.溫度試井解釋方法的研究與應(yīng)用[J].油氣井測試,2000,9(3):32-36.

[5]蔣凱軍,馬華麗，張雁.考慮熱效應(yīng)影響的深層氣井試井評價方法[J].油氣井測試,2011,20(4):18-21.

[6]汪泓.電加熱井的井筒溫度場數(shù)學(xué)模型[J].油氣井測試,2003,12(3):1-4.

Discussion on the Influence of Formation Temperature on Interpretation Parameters in Gas Well Testing

ZHANG Fengqi, ZHOU Shuhua，HE Fang

(Logging&TestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163453,China)

Formation temperature is a sensitive factor in gas pressure testing. Correction method is established considering the influence of temperature on the pressure according to the relationship between pressure and temperature. Practical data interpretations show that two different kinds of temperature changing range have different effects on the interpretafion parameters.When the temperature variation is more than 10℃，temperature correction cannot be ignored. This study provides technical support for the gas well testing interpretation.

gas well testing；temperature；correction method

張鳳歧 男，1973年生，高級工程師，工程碩士，1996年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院礦場地球物理專業(yè)，目前在大慶測試技術(shù)服務(wù)分公司工作。E-mail：646479854@QQ.com

P631.8+4

A

2096-0077(2016)04-0085-03

2015-12-23編輯：姜婷)