基于井儲(chǔ)效應(yīng)的井筒續(xù)流量變化研究

張曉龍 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠,黑龍江大慶 163513)

基于井儲(chǔ)效應(yīng)的井筒續(xù)流量變化研究

張曉龍 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠,黑龍江大慶 163513)

為完善油田環(huán)狀流程中單井產(chǎn)量計(jì)量方法,通過(guò)對(duì)井筒儲(chǔ)集效應(yīng)(簡(jiǎn)稱井儲(chǔ)效應(yīng))的分析,給出了純井儲(chǔ)效應(yīng)及部分井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間的計(jì)算方法,在此基礎(chǔ)上根據(jù)不穩(wěn)定試井解釋及質(zhì)量守恒原理,討論了地面產(chǎn)量發(fā)生變化后井筒續(xù)流量變化規(guī)律,給出了續(xù)流量計(jì)算公式。實(shí)井分析認(rèn)為,利用井筒續(xù)流量配合電參數(shù)計(jì)量方法能夠提高環(huán)狀流程中單井產(chǎn)量計(jì)算精度。

井儲(chǔ)效應(yīng);產(chǎn)量計(jì)量;續(xù)流量

某油田自20世紀(jì)70年代投產(chǎn)開發(fā),累積投產(chǎn)油井5000余口,原油產(chǎn)量突破200×104t。隨著開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),含水逐漸上升,單井產(chǎn)量逐漸降低,加密井日益增多。為了節(jié)約投資成本,大多數(shù)的加密井采取了環(huán)狀流程,而該工藝的實(shí)施降低了油井單井產(chǎn)量計(jì)量的準(zhǔn)確性[1]。為此,筆者對(duì)地面產(chǎn)量影響井筒續(xù)流量的情況進(jìn)行了研究,以便為環(huán)狀流程井產(chǎn)量計(jì)量提供理論依據(jù)。

1 井儲(chǔ)效應(yīng)概述

在原油生產(chǎn)過(guò)程中,往往不能保證地面產(chǎn)量是恒定不變的。當(dāng)?shù)孛娈a(chǎn)量發(fā)生變化以后,由于井筒具有一定的儲(chǔ)容性,井筒中的流體具有一定的壓縮性,使得井底產(chǎn)量的變化滯后于地面產(chǎn)量變化,這種地面地下產(chǎn)量變化不同步的現(xiàn)象稱之為井筒儲(chǔ)集效應(yīng)(簡(jiǎn)稱井儲(chǔ)效應(yīng)),也稱續(xù)流效應(yīng)或續(xù)注效應(yīng)[2]。當(dāng)井筒液面上升時(shí)會(huì)儲(chǔ)存一部分液體,根據(jù)滲流力學(xué)原理,可以模擬井底壓力的變化求出環(huán)空液面的變化,進(jìn)而反求出井筒續(xù)流量的變化。

井儲(chǔ)效應(yīng)的大小用井儲(chǔ)系數(shù)表示,其定義為改變單位井底壓力時(shí)井儲(chǔ)或釋放的流體體積:

式中,C為井儲(chǔ)系數(shù),m3/MPa;ΔV為流體體積變化量,m3;Δp為壓差,MPa。

通常情況下,需將有因次的井儲(chǔ)系數(shù)轉(zhuǎn)化為無(wú)因次井儲(chǔ)系數(shù),即:

式中,φ為孔隙度,%;h為有效厚度,m;Ct為綜合壓縮系數(shù),MPa-1;rw為井筒半徑,m。

2 純井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間的確定

根據(jù)均質(zhì)油藏試井理論,在純井儲(chǔ)效應(yīng)初級(jí)階段,無(wú)因次壓力pD與無(wú)因次時(shí)間tD滿足如下關(guān)系[3-4]:

對(duì)式(4)進(jìn)一步處理,可得:

由此可以看出,在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下,以tD/CD為橫坐標(biāo),分別以pD和p′D·tD/CD為縱坐標(biāo),可以得到2條重合的過(guò)原點(diǎn)斜率為1的直線。因此,通過(guò)繪制均質(zhì)油藏試井解釋圖版,并定義壓力雙對(duì)數(shù)曲線與過(guò)原點(diǎn)45°直線偏離程度在3%對(duì)應(yīng)的時(shí)間為純井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖1可以得到:

式中,tpcD為無(wú)因次純井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間。

圖1 tpcD/CD與lg CDe2S關(guān)系曲線圖

3 部分井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間的確定

根據(jù)均質(zhì)油藏試井理論,流體經(jīng)過(guò)井儲(chǔ)效應(yīng)階段后直接進(jìn)入徑向流動(dòng)階段。在無(wú)限作用徑向流條件下,無(wú)因次井底壓力與時(shí)間滿足如下關(guān)系[5]:

在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖中,徑向流動(dòng)階段為一條0.5水平線。在給定誤差為5%條件下,即認(rèn)為與0.5水平線相差在5%以內(nèi)表示井儲(chǔ)效應(yīng)(階段)結(jié)束,進(jìn)入徑向流動(dòng)階段:

圖2 tcD/CD與lg CDe2S關(guān)系曲線圖

圖3 tcD/CD與lg CDe2S關(guān)系曲線圖

圖4 地面產(chǎn)量變化后井筒續(xù)流量變化示意圖

4 產(chǎn)量變化后井筒續(xù)流量分析

地面產(chǎn)量變化后井筒續(xù)流量變化示意圖如圖4所示。假設(shè)地面產(chǎn)量由Q0變到Q2,則環(huán)空液面上升的液量可表示為[6]:

式中,B為流體體積系數(shù)。

若產(chǎn)量變化時(shí)間t小于純井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間,則在0～t時(shí)間內(nèi)始終處于純井儲(chǔ)階段,此時(shí)井底流量QX2為常數(shù)Q0。在該階段,環(huán)空液面上升的液量即井筒續(xù)流量為[7]:

式中,m為井儲(chǔ)階段壓差與時(shí)間直線關(guān)系的斜率。

若產(chǎn)量變化時(shí)間t大于純井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間,井底流量

QX2初始為Q0,進(jìn)而降至Q2,這時(shí)需要根據(jù)井底壓力pw與時(shí)間t的變化曲線,進(jìn)而求得pw對(duì)時(shí)間t的一階導(dǎo)數(shù)與時(shí)間的關(guān)系:

若已知0～t時(shí)間內(nèi)壓力變化值,則可求得0～t時(shí)間內(nèi)的井筒續(xù)流量。

5 實(shí)井分析

根據(jù)上述建立的地面產(chǎn)量變化后井底續(xù)流量計(jì)算方法,利用相關(guān)井的基礎(chǔ)參數(shù)即可求出該井產(chǎn)量發(fā)生變化后井筒續(xù)流量。以X井為例,該井是某油田1997年投產(chǎn)的一口一次加密采出井,其基礎(chǔ)參數(shù)如表1所示。

表1 X井基礎(chǔ)參數(shù)表

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)均質(zhì)油藏試井理論,討論了純井儲(chǔ)效應(yīng)和部分井儲(chǔ)效應(yīng)結(jié)束時(shí)間的計(jì)算方法,通過(guò)研究地面產(chǎn)量發(fā)生變化后井筒續(xù)流量變化規(guī)律,給出了續(xù)流量計(jì)算公式。實(shí)井分析表明,利用井筒續(xù)流量配合電參數(shù)計(jì)量方法能更精確地計(jì)算環(huán)狀流程中單井產(chǎn)量,從而為油田開發(fā)決策的制定提供幫助。

[1]張志堅(jiān).螺桿泵井變參數(shù)計(jì)量技術(shù)及應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2014,33(2):102-105.

[2]翟云芳.滲流力學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003.

[3]李躍剛,楊興平.井筒儲(chǔ)集效應(yīng)結(jié)束時(shí)間的確定方法[J].油氣井測(cè)試,1996,14(5):36-40.

[4]李笑萍,黃繼承.低滲井的早期續(xù)流段試井資料解釋方法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2003,24(5):55-58.

[5]陸建林,程時(shí)清,夏位榮.受續(xù)流影響的恢復(fù)壓力分析新方法[J].鉆采工藝,1994,17(2):47-49.

[6]許敏,李躍剛.確定氣井井筒儲(chǔ)集效應(yīng)結(jié)束時(shí)間的新方法[J].鉆采工藝,1996,19(3):36-40.

[編輯]李啟棟

TE353

A

1673-1409(2014)26-0099-04

2014-03-14

張曉龍(1981-),男,工程師,現(xiàn)主要從事油藏方面的研究工作。