升壓法測調(diào)技術(shù)在低滲透油田中的理論研究及應(yīng)用

張 云

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163853)

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升壓法測調(diào)技術(shù)在低滲透油田中的理論研究及應(yīng)用

張 云

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163853)

針對降壓法測調(diào)時壓力曲線會出現(xiàn)先降后升的變化從而影響資料穩(wěn)定期的問題，通過理論研究得到升壓法測調(diào)的數(shù)學(xué)模型和理論圖版，闡明了升壓法測調(diào)對測試曲線穩(wěn)定性、延長測試周期起到的重要作用。通過對升、降壓法測調(diào)在不同油田區(qū)塊現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、統(tǒng)計，并結(jié)合油田的地質(zhì)特征和吸水特性分析出影響降壓法測調(diào)效果的主要因素，進(jìn)一步確定影響因素的主次關(guān)系。現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，升壓法測調(diào)在分析層間吸水能力、延長測調(diào)穩(wěn)定周期等方面具有明顯優(yōu)勢。

升壓法測調(diào)技術(shù)；測調(diào)穩(wěn)定周期；地層影響因素；水量降幅

0 引 言

水驅(qū)開發(fā)是保持地層壓力，提高油井單井產(chǎn)量，進(jìn)而提高油田最終采收率的重要方式之一。目前，針對非均質(zhì)多油層油田，我們實(shí)施了分層注水開發(fā)的工藝技術(shù)。這樣，既可以提高差油層注入能力，同時對高滲透油層實(shí)行定量控制，從而減小油田開發(fā)中的層間矛盾，使各類油層都能得到充分、有效的利用。而水井測調(diào)又是全面完成水井分層配注方案，實(shí)現(xiàn)“注夠水、注好水”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但隨著油田注水開發(fā)的不斷深入和外圍薄差油層的接替動用，各個注水層段之間的矛盾也在不斷加大，水井測調(diào)難度不斷增加，效率較低。在我國的油田，水井測調(diào)普遍采用降壓法測調(diào)[1]，通過大量的現(xiàn)場實(shí)驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)降壓法在低滲透油田應(yīng)用存在弊病，穩(wěn)定壓力時會出現(xiàn)先降后升的變化過程，影響資料有效期。經(jīng)過理論研究，我們得到升壓法測調(diào)的數(shù)學(xué)模型和理論圖板，因而提出注水井升壓法測調(diào)技術(shù)。

本文首先從升壓法的理論模型和理論圖板的建立著手，再從現(xiàn)場試驗的效果和相同相似的井網(wǎng)測調(diào)周期對比,得出升壓法測調(diào)在低滲透油田的效果。

1 測調(diào)技術(shù)的理論依據(jù)

在均質(zhì)無限大地層中，考慮井筒存儲、表皮系數(shù)，假設(shè)地層及地層中的流體滿足如下條件：

油藏各向同性且為等厚度；

地層中的流體及巖石為微可壓縮；

多孔介質(zhì)中的流體滿足達(dá)西流動；

考慮表皮因子和井筒存儲；

油井以階梯產(chǎn)量生產(chǎn)且開井前地層壓力為原始地層壓力pi。

按照上述條件可以推導(dǎo)出井底壓力pWD的表達(dá)式[2]：

(1)

式(1)中，pWD為井底壓力，MPa；ΔtD為關(guān)井時間，h；qN為注入量，m3/d；tD為注入時間，h；γ為相對密度。

由于井底壓力是嘴后壓力，考慮水嘴后的嘴前壓力pw0：

(2)

式(2)中，pw0為嘴前壓力，MPa；pi為平均地層壓力，MPa；qN為注入量，m3/d；B為流體的體積系數(shù)，m3/m3；α為流體粘度，mpa·s；k為地層滲透率，α；h為地層有效厚度，m；ΔtD為關(guān)井時間，h；tD為注入時間，h；Ct為孔隙度；Ct為綜合壓縮系數(shù)，1/MPa；rw為井筒半徑， m；γ為相對密度；α為水嘴損失系數(shù)，與水嘴尺寸有關(guān)，MPa/(m3/D)。

利用嘴前壓力公式，計算出在不同流量降幅下，注水井地層壓力隨時間的變化曲線。選取均質(zhì)無限大地質(zhì)模型，通過理論公式計算推導(dǎo)出升、降壓法的壓力理論圖版。通過兩個理論圖版，得出如下推論：運(yùn)用降壓法測調(diào)地層壓力在短時間內(nèi)會有一個先降后升的變化過程，如圖1所示；而應(yīng)用升壓法測調(diào)則不會出現(xiàn)升、降的變化過程，如圖2所示[3]。

圖1 降壓法嘴前壓力變化圖

圖2 升壓法嘴前壓力變化圖

2 降壓法測調(diào)影響因素的主次關(guān)系分析

降壓法測調(diào)存在缺陷，從公式(2)可知：嘴前壓力的主要影響因素體現(xiàn)在Ln函數(shù)項中，所以直接影響降壓法測調(diào)效果的主要因素有3個：水嘴尺寸；全井配注水量(Q)與水量降幅(ΔQ)的比值；地層滲透率。為了驗證三者的主次關(guān)系，將全井配注水量設(shè)置為定值，通過滲透率和水嘴尺寸的相應(yīng)變化，建立起影響因素數(shù)據(jù)分析表，見表1。為了確定三個影響因素的主次關(guān)系，首先建立一個滲透率、配注水量和水嘴尺寸的基準(zhǔn)數(shù)值，如圖3所示；其次，改變水嘴尺寸分析其變化趨勢的影響程度，如圖4所示；再次，又改變滲透率，分析其變化趨勢，如圖5所示；最后，再次改變滲透率，分析三者的主次關(guān)系，如圖6所示。

表1 影響因素數(shù)據(jù)分析表

圖3 Φ3 mm水嘴的嘴前壓力

圖4 Φ6 mm水嘴的嘴前壓力

圖5 地層滲透率k=5 mD的嘴前壓力

圖6 地層滲透率k=38 mD的嘴前壓力

從公式(2)的表達(dá)式可以看出：水嘴尺寸決定了嘴損系數(shù)，嘴損系數(shù)對嘴前壓力的影響與流量的平方成正比(αqN2)，所以水嘴尺寸是最主要的影響因素；嘴前壓力與流量變化幅度成正比(q1、q2-q1、...及qN-qN-1)，所以全水量比值次之；嘴前壓力與滲透率倒數(shù)(1/k)也成正比，但對數(shù)項中也包括了滲透率，導(dǎo)致了滲透率的變化對嘴前壓力變化影響最小[4]。

3 升壓法測調(diào)技術(shù)在油田中的應(yīng)用

降壓法測調(diào)的影響因素分析表明：水嘴尺寸越小，水量比值越大，地層滲透率越小降壓法出現(xiàn)的先降后升的現(xiàn)象就越明顯。理論圖版表明在低滲透率油田應(yīng)用降壓法測調(diào)效果不好，注水壓力在短時間內(nèi)會有一個先降后升的壓力變化過程，而運(yùn)用升壓法壓力表現(xiàn)得較穩(wěn)定。為了驗證升壓法技術(shù)應(yīng)用效果，在大慶采油九廠的龍虎泡作業(yè)區(qū)和新肇作業(yè)區(qū)進(jìn)行了升、降壓法測調(diào)對比試驗，龍虎泡油田屬于高含水油田，龍虎泡油田構(gòu)造是一個軸向為北北東向的背斜構(gòu)造，構(gòu)造東翼傾沒于齊家-古龍凹陷，西翼以鞍部與敖古拉斷裂帶東部斜坡相接。新肇油田是裂縫型油田，受儲層裂縫負(fù)面影響，開發(fā)效果差，現(xiàn)轉(zhuǎn)成線型注水開發(fā)。新肇油田區(qū)域構(gòu)造處于松遼盆地中央坳陷區(qū)齊家—古龍凹陷南部新肇鼻狀構(gòu)造。

3.1 地層滲透率相近，全井配注量較大，配注水嘴較小的注水井的升降壓法應(yīng)用

龍2X-161、龍2X-17、龍2X-19、龍2X-21、龍3X-19均為4層段分層注水，全井配注量都較大。各個層段水嘴均為Φ2.4～Φ3.6 mm的小水嘴。選取龍2X-19為升壓法測試試驗井，其它井采用降壓法測調(diào)。根據(jù)測調(diào)周期的平均時長和比例關(guān)系，統(tǒng)計、匯總形成了注水井測調(diào)對比表，見表2。

通過對這些井的統(tǒng)計可知，壓力上升的比例兩年的平均值是83%；龍2X-21井組的整體調(diào)試周期都比較短。試驗井在運(yùn)用了升壓法測試后調(diào)試周期與運(yùn)用降壓法調(diào)試的周期有明顯的延長，與同一井組的其它注水

表2 2013和2014年注水井測調(diào)對比表

井比較也有明顯的優(yōu)勢。分析得到：水嘴尺寸和全井配注量都是降壓法效果的主要影響因素，過小的水嘴尺寸和全井配注量較大，使得水流動不是層流，因而降壓法測調(diào)壓力所需的穩(wěn)定時間更長[5]，因此，升壓法調(diào)試的優(yōu)越性就表現(xiàn)得很明顯。

3.2 地層滲透率相近，全井配注量較大，配注水嘴較大的注水井的升降壓法應(yīng)用

龍4X-20、龍4X-22、龍4X-19構(gòu)成了一個老五點(diǎn)法的注水井網(wǎng)。各個層段的注水量最少為15 m3/d，最多注水量為25 m3/d。水嘴均為Φ6.0 mm左右的大水嘴。選取龍4X-22為升壓法測試試驗井，其它井采用降壓法測調(diào)。根據(jù)測調(diào)周期的平均時長和比例關(guān)系，統(tǒng)計、匯總形成了注水井測調(diào)對比表，見表3。

通過對這些井的統(tǒng)計可知，壓力上升的比例兩年的平均值是87%。通過以上的對比，也可以看出配注水嘴較大時，全井配注量較大，升壓法調(diào)試周期有所延長。對比上面小水嘴的第一類試驗井組，第二類試驗井組的水嘴尺寸明顯變大，升壓法效果就變得不明顯，說明水嘴尺寸對降壓法的效果是最重要的影響因素，全井配注量對降壓法的影響效果不如水嘴尺寸，因此，升壓法調(diào)試的優(yōu)勢表現(xiàn)得不很明顯。

3.3 地層滲透率相近，全井配注量較小，配注水嘴較小的注水井的升降壓法應(yīng)用

龍5X-19、龍5X-21、龍6X-20、龍6X-22、龍6X-23都是只有兩個注水層段，并且都是10 m3/d。水嘴在Φ5.0 mm左右，選取龍6X-20為升壓法測試試驗井，其它井采用降壓法測調(diào)。根據(jù)測調(diào)周期的平均時長和比例關(guān)系，統(tǒng)計、匯總形成了注水井測調(diào)對比表，見表4。

表3 2013和2014年注水井測調(diào)對比表

表4 2013和2014年注水井測調(diào)對比表

通過對這些井的統(tǒng)計可知，壓力上升的比例兩年的平均值是78%。通過對比可以看出，運(yùn)用升壓法對試驗井的測試周期有所延長。對比上面的井組可以看出，水嘴尺寸對降壓法調(diào)試是決定因素，水嘴較小使得降壓法調(diào)試中穩(wěn)定時間更長，與第1類型對比說明全井配注量在升降壓法的測調(diào)效果中起重要作用，水嘴尺寸是最主要因素，但總體上，升壓法調(diào)試的優(yōu)勢表現(xiàn)出來。

3.4 地層滲透率相近，全井配注量較小，配注水嘴較大的注水井的升降壓法應(yīng)用

新11X-78、新11X-80、新11X-82均是對葡萄花油層進(jìn)行注水驅(qū)油，均為兩個配注層段，全井配注量均為15 m3/d。各個配注層段均為無網(wǎng)的大水嘴。選取新11X-80為升壓法測試試驗井，其它井采用降壓法測調(diào)。根據(jù)測調(diào)周期的平均時長和比例關(guān)系，統(tǒng)計、匯總形成了注水井測調(diào)對比表，見表5。

表5 2013和2014年注水井測調(diào)對比表

通過對這些井的統(tǒng)計可知，壓力上升的比例兩年的平均值是95%。分析表明砂體相互不連通，各個水井相對獨(dú)立。試驗井在運(yùn)用了升壓法測試后調(diào)試周期與運(yùn)用降壓法調(diào)試的周期沒有明顯的延長。對比第二組試驗井組油層滲透率雖然降低了，但全井配注量較小，配注水嘴較大，地層滲透率對降壓法調(diào)試效果影響不大[6]，因此，升壓法測調(diào)效果不明顯。

4 結(jié) 論

1)低滲透油田采用升壓法測調(diào)資料的有效期有所延長。

2)升壓法測調(diào)穩(wěn)定的時間明顯短于降壓法測調(diào)穩(wěn)定的時間。

3)降壓法測調(diào)存在弱勢的主要影響因素：水嘴尺寸；全井流量/水量降幅；地層滲透率。

4)影響測調(diào)質(zhì)量因素中，水嘴尺寸是最主要的影響因素，其次是全井流量/水量降幅，地層滲透率影響程度最小。

[1] 閆術(shù)任,成 峰,李興國.注水井壓降資料應(yīng)用分析[J].油氣井測試,2000,16(02):11-12.

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[3] 張立慶.試論提高注水井測試效率的有效途徑[J].化工管理,2014,26(23):14-16.

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[5] 陳必威,李俊武.分層測試技術(shù)適應(yīng)性分析及提高注水合格率研究[J].測井技術(shù),2006,29(2):21-22.

[6] 裴承河,陳守民,陳軍斌.分層注水技術(shù)在長6油藏開發(fā)中的應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,14(2):17-18.

Research of Boosting Measurement and Adjustment Technology in Low Permeable Oilfield

ZHANG Yun

(Logging&TestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163853,China)

In view of the data stability problem affected by the pressure curve going upward first and downward later by using the pressure-reducing method, the mathematical model and theoretical chart of boost pressure method are established, and the importance of booster pressure method to stabilize the test curve and prolong the test cycle is described. Through the classification and statistics of field test data obtained by boosting method or pressure-reducing method in different oil blocks, the main factors influencing the effect of pressure-reducing method are given combining with oil field geological characteristics and water absorption characteristics, and the priority of the different influencing factors is determined. The field data analysis show that boosting method has obvious advantages in analyzing interlayer water absorbing capacity and extending the stable measurement period.

boosting measurement and adjustment technology；stable period of measurement and adjustment；formation influencing factors；water drop

張 云，男, 1983年生，工程師,2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，目前從事油田試井方面的工作。E-mail： zhangyun_fantasy@163.com

P631.8+1

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2096-0077(2016)05-0055-05

2015-09-11 編輯：姜 婷)