海上斷塊油田定向井初期產(chǎn)能評價方法分析

張利軍, 田 冀, 朱國金

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，北京 100027)

海上斷塊油田定向井初期產(chǎn)能評價方法分析

張利軍1,2, 田 冀1,2, 朱國金1,2

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，北京 100027)

為確定DST測試法評價海上斷塊油田產(chǎn)能時的測試時間校正系數(shù)和邊界校正系數(shù)大小，建立了不同邊界斷層定向井不穩(wěn)定產(chǎn)能方程，并對其進(jìn)行無因次化，獲得了不同斷層條件下油井無因次采油指數(shù)隨時間變化的曲線，得到測試時間校正系數(shù)圖版和不同斷層距離及夾角的校正系數(shù)圖版。機(jī)理分析表明，斷塊油田定向井產(chǎn)能綜合校正系數(shù)為0.60～0.80，并且校正系數(shù)隨測試時間不同而不同。海上2口生產(chǎn)井實例計算分析結(jié)果表明，利用理論圖版分析各井產(chǎn)能綜合校正系數(shù)與實際生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)驗證綜合校正系數(shù)基本吻合，驗證了產(chǎn)能綜合校正系數(shù)圖版的可靠性。研究結(jié)果表明，不同邊界類型定向井DST測試產(chǎn)能校正系數(shù)與測試時間、邊界距離呈指數(shù)遞減趨勢，可利用產(chǎn)能綜合校正系數(shù)圖版為海上短時DST測試法評價產(chǎn)能確定準(zhǔn)確的綜合校正系數(shù)。

測試時間 產(chǎn)能 斷塊油田 DST測試 校正系數(shù)

海上油田由于其開發(fā)的特殊性，試油、試采等油井和油層常規(guī)產(chǎn)能評價方法受到很大限制，產(chǎn)能評價主要依據(jù)DST測試。但該測試方法受海上條件、設(shè)備能力、費用等因素的影響：一方面海上油田測試時間短，產(chǎn)能不穩(wěn)定，測試產(chǎn)能不代表真實產(chǎn)能；另一方面由于海上油田邊界復(fù)雜，斷層分布不均，短時DST測試資料未能考慮邊界對產(chǎn)能的影響，存在很大的不確定性。目前，國內(nèi)外對測試法產(chǎn)能確定方法中的產(chǎn)能校正系數(shù)研究很少，大部分研究是基于實際生產(chǎn)的統(tǒng)計方法[1-5]，因此，采用測試法評價海上斷塊油田產(chǎn)能時，要準(zhǔn)確分析測試時間、邊界對產(chǎn)能的影響。

筆者在建立多種邊界條件不穩(wěn)定產(chǎn)能理論方程基礎(chǔ)上，分析不同邊界和測試時間條件下的無因次采油指數(shù)變化，首次得到不同條件下的產(chǎn)能校正系數(shù)，指導(dǎo)合理確定海上油田測試法評價產(chǎn)能的綜合校正系數(shù)；并在應(yīng)用測試法評價海上斷塊油田定向井產(chǎn)能時，引入了3個產(chǎn)能校正系數(shù)。

1 定向井不穩(wěn)定產(chǎn)能方程及求解

實際油藏并不是無限大油藏，油井附近存在斷層或定壓邊界的情況較多，這類油藏進(jìn)行測試時，其井底壓力后期降低幅度會受到邊界的影響而有所不同，因此，對油井附近不同邊界類型模型進(jìn)行了簡化(見圖1)。

首先，定義以下無量綱量：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

式中：q為油井地面產(chǎn)量，m3/d；K為儲層滲透率，mD；pi為初始地層壓力，MPa；φ為孔隙度；μ為地層原油黏度，mPa·s；Ct為綜合壓縮系數(shù)，MPa-1；rw為油井井眼半徑，m；C為井儲系數(shù)；L為油井距斷層的距離，m；h為地層厚度，m；B為原油體積系數(shù)；pD為無因次壓力；tD為無因次時間；CD為無因次井儲系數(shù)；rD為無因次壓力傳播半徑；LD為無因次距離。

然后，建立無限大均質(zhì)油藏的數(shù)學(xué)模型：

(6)

油藏條件：

(7)

應(yīng)用Laplace變換化簡上述方程，解方程得到拉普拉斯空間下的無因次井底壓力[6-8]：

(8)

不同外邊界對測試井井底壓力的影響可以根據(jù)鏡像反映和疊加原理來解釋，應(yīng)用疊加原理，具有外邊界影響的均質(zhì)油藏試井的無量綱井底壓力可以表示為：

pwD=pwiD+pwbD

(9)

式中：pwiD為無限大油藏?zé)o量綱井底壓力；pwbD為封閉斷層引起的無量綱井底壓力。

上述3種模型中，由斷層造成的無量綱井底壓力分別為：

1) 一條斷層時

(10)

2) 斷層垂直時

(11)

3) 2條夾角呈60°的斷層時

(12)

式中：Ei為冪積分函數(shù)。

在評價油井產(chǎn)能時，需要分析不同測試時間、不同類型邊界對油井產(chǎn)能確定的影響[9-17]，因此，定義無因次采油指數(shù)為：

(13)

利用Stehfest數(shù)值反演，使用C++語言編程，計算不同時間、不同邊界的定向井無因次采油指數(shù)。假設(shè)油藏滲透率1 000 mD，地層原油黏度10 mPa·s，綜合壓縮系數(shù)5.6×10-4MPa-1，原油體積系數(shù)1.038，表皮系數(shù)為0，得到不同邊界條件下無因次采油指數(shù)隨時間變化的關(guān)系(見圖2)。

從圖2可以看出，不同邊界類型的油藏?zé)o因次采油指數(shù)受邊界影響比較嚴(yán)重，封閉邊界會導(dǎo)致無因次采油指數(shù)降低。當(dāng)油藏生產(chǎn)受到斷層影響后，不同類型的斷層，無因次采油指數(shù)降低幅度不同，斷層之間夾角越小，無因次采油指數(shù)降低得越大。

2 初期產(chǎn)能評價影響因素分析

2.1 測試時間

理論分析不同類型油藏的測試時間對產(chǎn)能的影響。無因次采油指數(shù)隨時間先減小后穩(wěn)定，在邊界未反應(yīng)之前，無因次采油指數(shù)隨時間延長變小的主要原因是泄油半徑逐漸增大，油藏流動形態(tài)一直是不穩(wěn)定流。以無限大油藏為例，繪制了不同測試時間產(chǎn)能校正系數(shù)曲線(見圖3)，海上單井產(chǎn)能測試時間一般為5～15 h，測試時間校正系數(shù)約為0.8。

2.2 斷層夾角

假定井到斷層的距離相等，而且只有斷層之間夾角改變，不同夾角斷層時油井無因次采油指數(shù)隨夾角大小發(fā)生變化(見圖4)。不同斷層夾角下，油井無因次采油指數(shù)不同，相同斷層距離條件下，夾角小含油面積小，無因次采油指數(shù)低，油井生產(chǎn)能力差，因此，在布井時，要針對不同類型的夾角斷層，適當(dāng)布井。此外，斷層夾角為30°～80°的油井，無因次采油指數(shù)降低最快，而在大于90°或者小于30°的油井無因次采油指數(shù)變化小，斷層夾角對產(chǎn)能影響的校正系數(shù)約為0.6～1.0，無斷層時校正系數(shù)為1.0(見圖5)。

2.3 斷層距離

以井周圍一條斷層為例，說明斷層距離對油井無因次采油指數(shù)的影響。不同斷層距離下的油井無因次采油指數(shù)隨生產(chǎn)時間變化的曲線如圖6所示。由圖6可以看出，隨著生產(chǎn)時間的延長，無因次采油指數(shù)逐漸穩(wěn)定，投產(chǎn)后的開始幾個小時無因次采油指數(shù)最大。

不同斷層距離下油井投產(chǎn)初期的穩(wěn)定產(chǎn)能不相同，主要是由于斷層的遮擋引起泄油面積的不同，導(dǎo)致產(chǎn)能不相同。油井距離斷層遠(yuǎn)，其泄油面積大，初期穩(wěn)定產(chǎn)能相對也大，斷層距離對產(chǎn)能影響的校正系數(shù)約為0.80～0.90(見圖7)。

綜合考慮以上海上斷塊油田初期產(chǎn)能評價影響因素，繪制不同類型油藏產(chǎn)能綜合校正系數(shù)圖版(見圖8)。假定生產(chǎn)過程中表皮系數(shù)不變，定向井產(chǎn)能評價綜合校正系數(shù)為0.60～0.80。

3 實例分析

海上某深水?dāng)鄩K油藏斷層發(fā)育，生產(chǎn)井投產(chǎn)前進(jìn)行了DST測試，并且均下入永久式電子壓力計，井底流壓資料齊全。該斷塊油藏地層流體黏度0.5～1.0 mPa·s，孔隙度約為30%，滲透率為200～600 mD。2口定向井A6井、A10井在Aup層位射孔,A6井位于夾角斷層中，A10井位于平行斷層間(見圖9)。應(yīng)用測試資料和后期的生產(chǎn)資料，分析測試產(chǎn)能與投產(chǎn)初期產(chǎn)能的關(guān)系。

A6井射開儲層的有效厚度為33.5 m，在1.27 MPa壓差下，產(chǎn)油量668 m3/d，測試米采油指數(shù)15.7 m3/(d·MPa·m)。A6井所鉆遇油藏的原始地層壓力是32.1 MPa，關(guān)井8 h后，壓力恢復(fù)至31.8 MPa，壓力沒有完全恢復(fù)且恢復(fù)資料差，說明周邊斷層封閉。試井解釋表皮系數(shù)為7.4，滲透率235 mD，斷層距離分別是93，102和120 m。由于該井周圍斷層復(fù)雜，分析測試時間和斷層對其油井產(chǎn)能的影響。根據(jù)先前的理論分析，假設(shè)斷層夾角為60°左右，校正系數(shù)取值0.7～0.8；斷層距離90～150 m，校正系數(shù)取值0.65～0.80；則理論計算綜合校正系數(shù)為0.50～0.65。將該井測試產(chǎn)能和不同生產(chǎn)階段產(chǎn)能均折算到理想米采油指數(shù)后，分析產(chǎn)能校正系數(shù)的合理性。依據(jù)DST測試產(chǎn)能和油井初期穩(wěn)定產(chǎn)能得到的校正系數(shù)為0.60；依據(jù)油井剛投產(chǎn)產(chǎn)能和初期穩(wěn)定產(chǎn)能得到的校正系數(shù)為0.57；依據(jù)油井生產(chǎn)過程中不同階段的產(chǎn)能測試得到的校正系數(shù)為0.67(見表1)，不同方法均驗證理論分析校正系數(shù)較準(zhǔn)確，其理想米采油指數(shù)隨時間的變化如圖10所示。

A10井射開儲層的總有效厚度是30.6 m，在0.69 MPa壓差下，產(chǎn)油量626 m3/d，測試米采油指數(shù)29.6 m3/(d·MPa·m)。同樣，該井壓力恢復(fù)資料很差，試井解釋表皮系數(shù)為25.4，2條平行斷層分別距離井146和162 m，試井解釋滲透率456 mD。試井解釋和地質(zhì)認(rèn)識上均驗證A10井周圍存在斷層，分析測試時間和斷層對油井產(chǎn)能的影響。根據(jù)前面的理論分析，平行斷層均在150 m左右時，短時間測試的理論校正系數(shù)取0.60～0.70。同樣，利用不同階段的理想米采油指數(shù)分析產(chǎn)能校正系數(shù)。依據(jù)DST測試產(chǎn)能和油井初期穩(wěn)定產(chǎn)能得校正系數(shù)為0.67；依據(jù)油井剛投產(chǎn)產(chǎn)能和初期穩(wěn)定產(chǎn)能得校正系數(shù)為0.70；依據(jù)油井生產(chǎn)過程不同階段的產(chǎn)能測試校正系數(shù)為0.68(見表1)。不同方法驗證理論分析校正系數(shù)較準(zhǔn)確，其理想米采油指數(shù)隨時間的變化如圖11所示。

4 結(jié) 論

1) 海上斷塊油田DST測試時間短，產(chǎn)能不穩(wěn)定，評價產(chǎn)能時要考慮測試時間和油藏邊界對油井產(chǎn)能的影響，海上斷塊常規(guī)稀油油藏定向井產(chǎn)能評價綜合校正系數(shù)取值為0.60～0.80。

2) 提供了不同邊界條件的海上斷塊油田產(chǎn)能評價的綜合校正系數(shù)圖版，并結(jié)合實際油田測試及生產(chǎn)數(shù)據(jù)對理論取值方法的合理性進(jìn)行了驗證，對今后斷塊油田單井產(chǎn)能評價具有重要意義。

3) 海上斷塊油田產(chǎn)能綜合校正系數(shù)圖版基于常規(guī)稀油油藏，建議繼續(xù)開展低滲、超稠油的海上斷塊油田產(chǎn)能校正系數(shù)的研究，提高海上復(fù)雜油藏產(chǎn)能評價準(zhǔn)確度。

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[編輯 滕春鳴]

Evaluation Methods for Initial Productivity of DirectionalWells in Offshore Fault Block Oilfields

Zhang Lijun1,2, Tian Ji1,2, Zhu Guojin1,2

(1.CNOOCResearchInstitute,Beijing， 100027,China；2.StateKeyLaboratoryofOffshoreExploitation,Beijing,100027,China)

To quantitatively determine the testing time and boundary correction factor of productivity evaluation with DSTs in oilfields with faults, unstable productivity equations were developed under different boundary conditions,and dimensionless oil production index curves were obtained. esting time and its correction factor under different fault distance and angle were derived.It was demonstrated that the productivity correction factor was roughly between 0.60-0.80 in this oilfield, and the correction factor varied over testing time.The example results from two production wells demonstrated that the theoretical analysis productivity correction factor was verified by the actual production dynamic data. Further it also verified the reliability of productivity correction factor charts.It concluded that the productivity correction factor under different boundary conditions decreased with testing time and boundary distance.Operators can use charts with productivity correction coefficients to determine the correction factor for offshore oil well productivity evaluation.

testing time；productivity；fault block oilfield；DST；correction factor

2014-04-22；改回日期：2014-10-11。

張利軍(1983—)，男，河北張家口人，2007年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，2010年獲中國石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)專業(yè)碩士學(xué)位，油藏工程師，主要從事油田開發(fā)方案研究工作。

?油氣開采?

10.11911/syztjs.201501019

TE254.1

A

1001-0890(2015)01-0111-06

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