海上低渗岩性油藏试井解释技术对策及其实施效果*

李 黎 刘伟新 张 伟 秦 峰 谢 雄

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

海上低渗岩性油藏试井解释技术对策及其实施效果*

李 黎 刘伟新 张 伟 秦 峰 谢 雄

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

海上低渗油藏测试存在井口产量低、压力恢复时间短、多解性突出等难题,试井解释难以得到准确的地层参数。提出了一系列海上低渗岩性油藏试井解释技术对策,主要包括:通过引入段塞流求取井口关井产量,增加可用的压力恢复段;利用反褶积技术叠加多个压力恢复段,延长压力导数曲线时间;采用数值试井模拟复杂岩性边界,减少解释的多解性。通过对南海东部地区某油田两口评价井的实际应用,验证了这些技术对策的合理性与可靠性,较好地解决了井口关井条件下低渗油藏难以达到径向流的试井解释问题。

低渗岩性油藏;试井解释;段塞流;反褶积;数值试井;南海东部

在对低渗油藏进行产能评价和试井解释时经常面临井口产量计量难、压力恢复时间短、多解性突出等问题。由于其储层物性差,测试阀打开后往往不能自喷,地层流体经过射孔孔眼、筛管、测试阀流入测试管柱形成段塞流,表现为井底回压逐渐增大,地层流量逐渐减少[1]。同时,受成本和天气影响,海上油田一般关井恢复时间较短,大多数测试关井恢复只反映到径向流就结束,压力双对数导数曲线晚期段边际特征非常不明显[2]。另外,特殊岩性油藏复杂的外边界和内部发育的断层更是增加了试井解释的难度[3]。因此,亟待发展一种适应于海上低渗岩性油藏的试井解释和产能评价技术。

1 海上低渗岩性油藏常规试井解释面临的问题

HZX26-7-2井位于南海珠江口盆地珠一坳陷惠州断层转换带,属于典型的低渗岩性油藏评价井。在历时26.25 d的常规测试过程中,只有五开井用4.76 mm油嘴求产9.12 h测量到不稳定的井口产量,折算平均产量约16.96 m3/d。为抓紧好的天气窗进行后续作业,仅仅进行了5.7 h的关井压力恢复测试,选择五关井压力恢复段作为试井解释流动段,得到图1所示的压力双对数导数曲线。

图1 HZX26-7-2井五关井压力恢复段双对数导数曲线

该井压力导数曲线后期上翘段可解释为不渗透边界或流度变差的复合油藏。考虑到该评价井距离断层至少400 m,在开井时间有限且产量极低的情况下,不渗透边界引起压力导数上翘的可能性较小,而选用径向复合模型必须存在两个物性相差较大的泄油区域。由于该井在整个测试过程中只有五关井计量到井口产量,且关井压力恢复时间短,远未达到径向流直线段,储层参数解释和产能评价都存在较大不确定性。

2 所采取的技术对策及其实施效果

2.1 引入段塞流增加可用压力恢复段

在HZX26-7-2井DST测试过程中,观察到地层流体经射孔孔眼、筛管、测试阀流入测试管柱,管柱内的液柱高度不断上升,造成井底回压逐渐增大,在一开、二开和四开形成明显的段塞流。

与自喷井定产量生产时的压降曲线不同,段塞流的井底压力随开井流动时间的增加而上升,需要专门针对段塞流进行处理。段塞流解释原理主要是由压力数据得到定产量压降试井,并考虑井筒储存和表皮效应的等效压力导数,与Bourdet压力导数曲线进行拟合求出地层参数[4]。其中,关键的步骤是根据压力曲线的变化和实际地面流量计量结果,通过选择和调整该段曲线的流量进行插值找到较为合理的阶梯状产量曲线。

以HZX26-7-2井在四开井段塞流为例,两次钢丝作业测管柱内液面深度分别为802.94 m和312.22 m,油管内径为0.157 m,两次测得管柱内的流体折算体积分别为56.34 m3和65.84 m3,折算段塞流日产量为9.91 m3。由每个段塞流分别计算得到与地面井口产量对应的四段压力恢复曲线,从而可实现全程压力历史拟合(图2)。

图2 HZX26-7-2井段塞流拟合得到的二开和四开产量

2.2 通过反褶积叠加多个压力恢复段

由于海上低渗油藏关井恢复压力往往尚未反映到径向流段,压力双对数导数曲线晚期段边界特征不明显。在段塞流拟合得到井口产量的基础上,利用反褶积叠加处理可大大延长压力双对数导数曲线时间,从而更准确地识别解释模型和分析油藏外边界,减少试井解释中的多解性。

反褶积是综合利用杜哈美原理和叠加原理,利用所有生产压降数据和关井压力恢复数据,虚拟计算出一套全部开关井时间内的定产量压降数据[5]。

根据杜哈美原理,得到研究压力降落和压力恢复的褶积方程为[6]:

其中

式(1)、(2)中:t为测试井开井后生产时间,h;pwf(t)为开井生产t时刻井底压力,MPa;q为测试井产量, m3/d;pi为原始地层压力,MPa;q(τ)为瞬时产量, m3/d;Δp为生产压差,MPa;Δpu为重整压力或单位产量下重整压力响应,MPa;h为储层厚度,m;μ为地层原油粘度,mPa·s;B为地层体积系数,无因次。

根据褶积的性质f(t)×g(t)=g(t)×f(t),褶积方程式(1)和(2)可分别写成:

其中

利用反褶积技术可以叠加多个压力恢复段为压降曲线,从而等效地增加压力恢复时间。图3是HZX26-7-2井四关井和五关井压力恢复数据进行反褶积处理后的压力双对数导数曲线,可以看出,反褶积处理后使得压力导数的时间增加了14.82 h,探测半径增加到150.4 m;叠加后的反褶积曲线具有2个明显的径向流直线段,第2个直线段渗透率降低,并且全程压力史拟合结果较好(图4),证实了选用外区变差径向复合模型的正确性。

2013年7月进行了第二口评价井HZX26-7-3井的现场测试,进一步验证了HZX26-7-2井的反褶积解释结果。该井距离HZX26-7-2井约300 m,采用连续油管气举共开井70 h,压力恢复时间达48 h,一关井压力导数曲线(图5)与HZ26-7-2井反褶积叠加后导数曲线(图3)非常相近:早期呈单位斜率的直线,压差和导数曲线分叉后导数曲线出现平面径向流特征,导数曲线末端为等于或大于1/2的斜率上翘。这种导数曲线在南海东部的低渗岩性油藏具有普遍性,再次证实解释为外区变差的径向复合模型是合理的。

图3 HZX26-7-2井四关井和五关井反褶积叠加压力双对数导数曲线

图4 HZX26-7-2井反褶积解释模型全程压力史拟合图

图5 HZX26-7-3井一关压力导数曲线

2.3 利用数值试井定义模型边界

数值试井是近年来发展起来的一项新的试井解释技术,既汲取了油藏数值模拟中对饱和度、储层厚度、非均质性的油藏描述技术,又采纳了试井技术中外边界压力响应特征诊断和分析技术[7-8],通过拟合压力历史的方式成功地实现了对油藏特征的精细刻画,适用于多相流、非均质、复杂边界等常规解析法无法解释的油藏模型。特别是对于常规试井解释中的流动边界问题,如断层、油藏边界,数值试井能够更好地结合已有的地质认识,得到更准确的解释结果[9-11]。

在新区的勘探过程中,通过地球物理和沉积充填研究已经对构造有一定的认识,这时再采用常规试井解释中均质无限大地层、平行断层、夹角断层、封闭边界等标准化边界模型显然是不合适的。特别是对于HZX26-7这样的低渗岩性油藏,地层边界的几何形状非常不规则(图6),这时利用数值试井能够把地震反演和沉积充填研究等得到的地质认识和试井解释结合在一起,通过继承和调用解析模型得到的井储系数、表皮系数、渗透率、流度比和分散比等参数,重新生成压力历史。因此,采用真实构造边界代替常规无限大地层边界条件的数值试井能够得到更为准确的试井解释参数。

图6 具有复杂岩性边界的HZX26-7低渗岩性油藏数值试井模型

3 结论

1)低渗地层测试作业应尽量采用井下关井的方式,如只能采用井口关井且地面流量难以测量,可以利用动液面和压力资料采用段塞流方法反算井口产量,从而增加试井解释可用的压力恢复段。

2)受成本和天气限制,海上油田测试作业中试井压力恢复时间往往很短,可以通过反褶积计算叠加多个压力恢复段,延长压力双对数导数曲线时间,从而达到径向流直线段。

3)与常规解释方法相比,数值试井可更好地模拟边界条件复杂的岩性油藏,减少试井解释和产能评价的多解性。

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Some technical countermeasures for the well test interpretation of offshore lithologic oil reservoirs with low permeability and their effects

Li Li Liu Weixin Zhang Wei Qin Feng Xie Xiong
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240)

It is difficult to obtain accurate parameters of formation from well test of offshore oil reservoirs with low permeability,because there are several problems such as low wellhead production,limited time of pressure buildup and obvious ambiguty in the well test of these reservoirs.Therefore,some technical countermeasures were proposed for the well test interpretation of these reservoirs,i.e.increasing available segments of pressure buildup by introducing slug flow to acquire shut-in wellhead production,extending the time of pressure derivative curves by using the deconvolution technique to superimpose multiple segments of pressure buildup,and reducing the ambiguity by using the numerical well test to simulate complex lithologic boundaries.The reasonableness and reliability of these countermeasures were verified in their application to two appraisal wells in an oilfield in the eastern South China Sea,so the well test interpretation problem that an oil reservoir with low permeability is difficult to achieve the radial flow under the shut-in wellhead condition was well solved.

lithologic reservoir with low permeability; well test interpretation;slug flow;deconvolution;numerical well test;the eastern South China Sea

2013-12-03改回日期:2014-04-13

(编辑:张喜林)

*中国海洋石油总公司重大专项“南海东部海域低孔低渗油气藏勘探开发关键技术研究与实践”(项目编号:CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD)部分研究成果。

李黎,男,工程师,2006年毕业于西南石油大学油气田开发专业,获硕士学位,现主要从事油藏管理和数值模拟方面的研究工作。地址:广州市江南大道中168号海洋石油大厦1021室(邮编:510240)。