NPI產量遞減分析在海上油田試井中的應用

祝曉林，郭 林，朱 琴，宋洪亮，瞿朝朝

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

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NPI產量遞減分析在海上油田試井中的應用

祝曉林，郭 林，朱 琴，宋洪亮，瞿朝朝

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

針對海上油田壓力恢復試井關井時間短及測試井次少，錄取資料有時難以全面反映油田儲層參數和邊界響應這一問題。基于NPI現代產量遞減分析方法，在考慮不同探測半徑的理論曲線基礎上，進一步考慮不同表皮系數的影響，建立了新型理論圖版，在不關井條件下結合歷史生產數據開展試井解釋。實踐應用表明，文中方法在具有永久式井下壓力計的生產井中具有較好的應用效果，尤其在不需要關井的情況下即可確定儲層參數、原始地質儲量及識別儲層邊界。該方法操作簡單、實用性強，減少了停產測試所造成的經濟損失，提高了經濟效益。

NPI產量遞減分析；海上油田；試井分析；儲層邊界；儲層參數；表皮系數

0 引 言

常規的海上油氣田試井解釋一般采用油水井壓力恢復方法來獲取地層滲透率、表皮系數、原始地質儲量等參數，其需要關井測壓，一般為3～5d，影響產量，且測試成本較高[1-2]。在生產過程中，還存在不允許關井測壓的井。面對關井影響產量及獲取地質油藏認識之間的矛盾，前人提出了NPI(NormalizedPressureIntegral規整化壓力積分)現代產量遞減分析方法，其可在不關井情況下利用歷史產量及壓力數據來獲取地質油藏參數[3-11]。孫賀東在前人的理論基礎上，總結得出了一套NPI方法典型理論圖版[10]，但沒有考慮不同表皮系數的影響。在前人研究的基礎上，文中考慮表皮系數制訂新的圖版，用于獲取地質油藏參數方面的研究。該方法解決了現場因產量緊張而難以進行壓力測試的問題。

1 不同表皮系數NPI雙對數曲線圖版繪制

NPI現代產量遞減分析方法是利用產量規整化壓力的積分形式，通過積分后建立的一種比較可靠的、不受數據分散影響的分析方法。根據杜哈美原理，假設圓形封閉模型，在不考慮表皮系數影響時其無因次壓力定解問題的解析式為：

(1)

式中：pD(u)為不考慮表皮系數影響時的無因次壓力；u為拉普拉斯變量；K0(x)、K1(x)為修正的零階和一階第2類Bessel函數；I0(x)、I1(x)為修正的零階和一階第1類Bessel函數；reD為無因次井控半徑；β為轉換系數，β=1/π(red2-1)。

若考慮表皮效應，應用疊加原理，在Laplace空間上，考慮表皮系數影響時無因次壓力為：

(2)

式中：pD為考慮表皮系數影響時的無因次壓力；S為表皮系數。

假設無因次物質平衡時間為0.1×10-4～1.0×102，設定表皮系數S分別為0、5、15、30時，運用Laplace變換數值反演的計算公式[10]，計算得到真實空間下不同表皮系數時的無因次壓力數據，再通過無因次壓力積分及無因次壓力積分導數公式[9]，計算出不同表皮系數時的無因次壓力積分及無因次壓力積分導數數據。以無因次物質平衡時間為橫坐標，無因次壓力積分和無因次壓力積分導數為縱坐標，將求得的無因次數據繪制成新的理論圖版(圖1)，在雙對數坐標曲線上邊界控制流動段就會出現斜率為1的直線，等同于試井解釋中的擬穩定狀態，據此可以計算獲得油藏邊界大小。進一步對產量重整化壓力求導，不穩定段將會出現斜率為0的水平直線段，等同于試井解釋中的徑向流段，據此可以計算獲得流動系數、滲透率、表皮系數及目前壓力。無因次壓力積分及其導數曲線之間的距離也與壓力恢復試井曲線的壓力及壓力導數曲線之間的關系一樣，反映了目標井的近井地層污染狀況，二者間距離越大則表明表皮系數越大，近井地層污染越嚴重。

圖1 NPI現代產量遞減方法無因次壓力積分雙對數曲線

2 適用條件和范圍

適用條件：①流動為線性流動，適用疊加原理；②沒有鄰井干擾；③具有較長的生產歷史，生產反映多個流動階段。

適用范圍：①對于不能關井進行壓力恢復測試，但有井下壓力數據的開發井；②有井下壓力數據的開發井，結合永久式井下壓力計記錄的穩定流壓數據和生產歷史數據進行NPI不關井試井解釋。

3 現場應用

3.1 確定地層參數及儲層邊界

海上某油田B31井東營組儲層。根據目前地質認識，認為邊水水體較大，開發初期可以適當利用天然能量開發。由油田近幾年的動態資料可知，B31井流壓下降較快，表現為能量不足特征，而B31井與水體間無斷層隔斷，動態認識與現有靜態認識存在差異。由于油藏的復雜性，地質認識沒有新的突破，因此，嘗試通過壓力資料來探究儲層范圍。

B31井生產過程中進行關井壓力恢復測試，運用壓力恢復資料進行試井解釋，其壓力雙對數曲線如圖2所示，根據現有地質認識，選擇均質油藏+斜井+變井筒儲集+斷層模型進行擬合。擬合結果如表1。由于壓力恢復試井受海上油田測試高成本制約，壓力雙對數曲線只出現徑向流段就開井生產了，未出現晚期邊界特征，油藏邊界多解性強。

圖2 壓力恢復試井壓力雙對數擬合曲線

表1 B31井NPI現代產量遞減分析方法及壓力恢復試井分析結果對比表

為了分析NPI現代產量遞減曲線預測的地層參數與壓力恢復試井分析的差別，采用B31投產初期至目前的產量、流壓數據進行試井分析。根據B31井區域的地質認識及壓力導數曲線，對NPI現代產量遞減曲線選擇均質油藏+斜井+矩形邊界模型進行擬合，NPI現代產量遞減分析方法壓力積分雙對數曲線如圖3所示。解釋結果如表1所示。

對比NPI現代產量遞減分析方法和壓力恢復試井解釋分析結果，壓力恢復試井由于關井時間短導致壓力導數曲線只反映到徑向流就結束了，邊界特征不清楚。NPI現代產量遞減分析方法由于采用的是長歷史的生產數據，無井筒儲集影響，并且能夠清楚反映油藏邊界，正好能夠彌補海上壓力恢復資料的不足。在海上油田，利用NPI現代產量遞減分析方法可以更加清楚地認識油藏邊界。從解釋的儲層參數來看，滲透率及表皮參數基本一致。因此，利用NPI現代產量遞減分析方法分析得到的油田的滲透率和表皮參數是有效的。

圖3 NPI現代產量遞減分析方法壓力積分雙對數曲線

通過NPI現代產量遞減分析方法的重新解釋后，解釋結果與目前折算壓力認識一致，油田內部存在砂體疊置，邊水水體與油井間連通性差，并且近井地帶存在污染。2014年年底對目標井實施了酸化措施，酸化后日增油20m3/d。2015年在認識的邊界范圍內增加了1口注水井補充能量，投注后油井的流壓由8.7MPa逐漸上升至9.6MPa，日產液量由60m3/d上升至93m3/d且穩定生產。

3.2 確定原始地質儲量

單井地質儲量通常采用容積法或者水驅特征曲線法計算，但公式中所需的一些參數如有效厚度及供液半徑等不夠準確，從動態角度出發，利用不關井NPI試井資料，應用徑向流直線段結束時間來計算單井控制原始地質儲量更具有實際動態意義。

渤海某油田D1井為開發評價井，主力生產層位為沙河街組油層，該井在沙河街組鉆遇油層厚度為29.5m。迫于產量壓力，需要進一步滾動擴邊落實儲量規模，因此，將D1井的生產歷史資料進行NPI不關井試井解釋，落實原始地質儲量(動態法)。

D1井投產便下入井下永久式壓力計記錄井底流壓。由D1井的地質認識及壓力導數曲線可知，晚期段斜率為1，表現為封閉邊界的特征，因此，選擇均質油藏+斜井+圓形邊界模型進行擬合，可以得到壓力積分雙對數擬合曲線(圖4)。

分析得到供液半徑為141m。所得到的儲層參數與邊界條件與目前地質認識較一致。將所得到的供液半徑代入容積法公式計算原始地質儲量(動態法)為39.24×104m3，礦場地質認識的原始地質儲量(靜態法)為41.20×104m3，兩者之間誤差為4.7%，誤差范圍較小，證實了NPI方法計算原始地質儲量的可行性。同時原始地質儲量較小，對于高成本的海上油田繼續實施調整井不經濟，從而規避了調整井的投資風險。

圖4 D1井NPI現代產量遞減分析方法

4 結論及認識

(1) 在常規NPI現代產量遞減理論圖版基礎上考慮表皮系數的影響，建立一種新型NPI產量遞減擬合理論圖版。

(2) 新型NPI現代產量遞減方法能充分利用生產過程的壓力和產量數據，獲取與常規壓力恢復試井相同的儲層信息，尤其在海上油田受測試條件制約的情況下，對于油氣井的滲流特征及原始地質儲量預測作用顯著。

(3)NPI現代產量遞減方法從理論上而言，是在試井理論基礎上形成的，二者之間的主要差異體現在所利用資料的獲取途徑及精度高低，從這個角度而言，文中方法在實際應用中是對試井解釋的一種很好補充，而非取代。

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編輯 張耀星

20160204；改回日期：20160509

中海石油(中國)有限公司重大專項“多元熱流體、蒸汽吞吐和SAGD熱采關鍵技術研究”(YXKY-2013-TJ-01)

祝曉林(1986-)，女，工程師，2008年畢業于西南石油大學石油工程專業，現從事海上油氣田開發研究與管理工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.04.026

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