二氧化碳驅(qū)試驗區(qū)試井測試資料分析及應(yīng)用

王敬瑤

( 中國石油勘探開發(fā)研究院 提高采收率國家重點實驗室，北京 100083 )

0 引言

注二氧化碳驅(qū)油能夠提高石油采收率，具有適用范圍廣、驅(qū)油效率高、成本低等優(yōu)點[1].試井分析是對試井測取的資料進行解釋分析，取得與測試井相關(guān)的油藏及井的特性參數(shù)，如油藏外推地層壓力、平均滲透率、流動系數(shù)、表皮因數(shù)等，對開發(fā)評價油藏具有重要作用[2].從二氧化碳驅(qū)試井測試資料中獲得開發(fā)動態(tài)信息對二氧化碳驅(qū)理論研究和生產(chǎn)具有重要意義.Tang R W 等通過對二氧化碳注入井不穩(wěn)定壓力資料的研究發(fā)現(xiàn)，在流體流動與相態(tài)變化的交互作用下，壓力的瞬時變化表現(xiàn)為3個區(qū)的復(fù)合油藏[3]；MacAllister D J對二氧化碳注入與生產(chǎn)井的不穩(wěn)定壓力進行分析，闡述基于擬壓力的壓力不穩(wěn)定分析的理論基礎(chǔ)[4]；雷友忠應(yīng)用均質(zhì)模型與裂縫模型對國內(nèi)某油田二氧化碳注入井試井資料進行解釋，對得到的地層參數(shù)進行對比，但是并未提出完善的試井模型與參數(shù)計算公式[5]；目前針對二氧化碳驅(qū)試井測試資料解釋分析的研究比較少[6].對吉林油田某二氧化碳驅(qū)示范區(qū)的試井測試資料進行解釋分析，應(yīng)用復(fù)合區(qū)試井模型及現(xiàn)代試井分析方法獲得表皮因數(shù)、儲層平均滲透率、流度和外推地層壓力等參數(shù)；通過對同時段不同井與同井不同時段試井測試資料綜合分析，準確反映二氧化碳驅(qū)油提高采收率效果.

1 分析原理及方法

二氧化碳驅(qū)的滲流區(qū)域可劃分為內(nèi)區(qū)、過渡區(qū)與外區(qū)[3-11].內(nèi)區(qū)為二氧化碳超臨界流體，其滲流特征與氣體類似；過渡區(qū)是由油氣相互接觸作用形成的區(qū)域，依據(jù)驅(qū)替方式不同，過渡區(qū)流體可分為單相流或油氣兩相流；外區(qū)即未驅(qū)替的原油.二氧化碳驅(qū)油物理模型見圖1.對油井進行試井測試，數(shù)據(jù)常表現(xiàn)為過渡區(qū)和未驅(qū)替區(qū)部分.

圖1 二氧化碳驅(qū)油物理模型

由圖1可建立相應(yīng)試井?dāng)?shù)學(xué)模型，用滲流方程組表示.

(1)無因次量滲流方程.考慮二氧化碳驅(qū)中3個區(qū)域滲流過程滿足達西定律，應(yīng)用滲流理論建立無因次擬壓力方程：

(1)

式中：m1D為無因次內(nèi)區(qū)擬壓力函數(shù)；m2D為無因次過渡區(qū)擬壓力函數(shù)；m3D為無因次外區(qū)擬壓力函數(shù)；rD為無因次半徑；M12為內(nèi)區(qū)和過渡區(qū)的流度比；M13為內(nèi)區(qū)和外區(qū)的流度比；ω12為內(nèi)區(qū)和過渡區(qū)的的儲容比；ω13為內(nèi)區(qū)和外區(qū)的的儲容比；CD為無因次井筒存儲因數(shù)；s為表皮因數(shù)；tD為無因次時間.

(2)考慮在原始時刻整個地層壓力為原始地層壓力，則初始條件為

m1D(rD,0)=m2D(rD,0)=m3D(rD,0)=0.

(2)

(3)考慮井筒存在井筒存儲效應(yīng)，井以定流量注入，因此內(nèi)邊界條件為

(3)

式中：mwD為無因次井筒擬壓力函數(shù).

(4)考慮整個地層為無限大儲層，則外邊界條件為

m3D(∞,tD)=0.

(4)

(5)考慮各流動區(qū)交接面不存在壓力損失，則連接面條件為

(5)

式中：r1D為無因次內(nèi)區(qū)半徑；r2D為無因次過渡區(qū)半徑.

圖2 二氧化碳驅(qū)試井特征曲線

對式(1～5)，應(yīng)用Laplace積分變換方法可以求得無因次井底壓力的解，可獲得雙對數(shù)試井特征曲線(見圖2)，由圖2可以看出內(nèi)外區(qū)流度不同，在無因次時間較大處擬壓力導(dǎo)數(shù)曲線偏離水平線.通過曲線擬合技術(shù)對實際測試的二氧化碳驅(qū)試井測試資料應(yīng)用該模型進行井底壓力及其導(dǎo)數(shù)擬合分析，可以確定地層平均滲透率、井筒存儲因數(shù)、表皮因數(shù)、內(nèi)區(qū)半徑、流度比、外推地層壓力等相關(guān)參數(shù)[12-15].

2 測試資料解釋分析

二氧化碳驅(qū)試驗區(qū)的井位分布見圖3，各測試井的孔隙度為0.18，井半徑為0.1 m，黏度為5.4 mPa·s，體積因數(shù)為1.113，綜合壓縮系數(shù)為0.001 3 MPa-1，測試井其他基本數(shù)據(jù)見表1.在該測試井區(qū)中2008～2009年對E7、F6、D6、E4、B4、C3、B2等井進行試井測試，取得9個井次有效測試資料，其中F6井和B2井分別在2008年與2009年進行2次不同時間段的試井測試.在這些測試井中F6井與D6井為1個井組、E4井與C3井為1個井組、B4井與C3井及B2井為1個井組.

圖3 試驗區(qū)塊井位分布

表1 二氧化碳試驗區(qū)測試井基本數(shù)據(jù)

在9個井次的有效試井測試資料中有同時間段不同井的，如E4井、C3井與B2井；有同井不同時間段的，如F6井和B2井.這些不同井次試井測試資料富含油藏信息，通過分析測試資料，可以評價二氧化碳驅(qū)驅(qū)油效果.

2.1 同井不同時間段

2.1.1 B2井

B2井試井測試資料擬合結(jié)果見圖4.由圖4可以看出，2008年測試資料表現(xiàn)為壓力導(dǎo)數(shù)曲線向上翹起的復(fù)合試井模型的特征，是外區(qū)流度比內(nèi)區(qū)流度小的表現(xiàn)；2009年測試資料表現(xiàn)為壓力導(dǎo)數(shù)曲線向下探的復(fù)合試井模型的特征，是外區(qū)流度比內(nèi)區(qū)流度大的表現(xiàn).應(yīng)用現(xiàn)代試井分析方法對測試資料進行分析，解釋結(jié)果見表2.由表2可以看出，從2008年6月～2009年3月該井井筒附近表皮因數(shù)和內(nèi)區(qū)流度變化不大，外推地層壓力有較大程度的上升，上升3 MPa以上，外區(qū)流度也變化較大，上升近6倍.內(nèi)區(qū)的流度反映壓裂后近井地帶的流度，外區(qū)流度反映壓裂后該井實際地層流度，2008年水驅(qū)時地層流度明顯低于2009年二氧化碳驅(qū)時地層流度，原因是二氧化碳驅(qū)后地層油和二氧化碳混合，實現(xiàn)混相驅(qū)油，降低流體的黏度.

圖4 B2井試井測試資料擬合結(jié)果

表2 B2井試井測試資料解釋結(jié)果

2.1.2 F6井

F6井試井測試資料擬合結(jié)果見圖5.由圖5可以看出，2次測試表現(xiàn)為均質(zhì)試井模型的特征.應(yīng)用現(xiàn)代試井分析方法對測試資料進行分析，解釋結(jié)果見表3.由表3可以看出， 2008年11月～2009年6月該井井筒附近表皮因數(shù)有一定程度的升高，外推地層壓力也有所上升，相對其他井上升幅度較小，儲層流度略有下降，這是水驅(qū)的結(jié)果，二氧化碳驅(qū)在該井未產(chǎn)生作用.

圖5 F6井試井測試資料擬合結(jié)果

表3 F6井試井測試資料解釋結(jié)果

2.2 同時間段不同井

同時間段B4、E4、C3井二氧化碳驅(qū)后試井測試資料擬合結(jié)果見圖6.E4、C3井及C3、B4井分別為菱形反9點井組中2口生產(chǎn)井.由圖6可以看出，2次測試結(jié)果表現(xiàn)為壓力導(dǎo)數(shù)曲線向上翹起的復(fù)合試井模型的特征，是外區(qū)流度比內(nèi)區(qū)流度小的表現(xiàn).

圖6 B4、E4和C3井試井測試資料擬合結(jié)果

應(yīng)用現(xiàn)代試井分析方法分析測試資料，解釋結(jié)果見表4.由表4可以看出，E4和C3井的外推地層壓力較高，達到29 MPa以上；外區(qū)流度明顯升高，比水驅(qū)時流度(0.1×10-3μm2/(mPa·s))升高1～2倍；B4井的地層壓力明顯低于同井組其他井，外區(qū)流度與水驅(qū)時比較沒有變化.因此，該井在二氧化碳驅(qū)時沒有受效，或者注入井B3注入的二氧化碳往該井推進較少.

表4 E4、C3和B4井試井測試資料解釋結(jié)果

3 測試資料解釋結(jié)果評價

試驗區(qū)9個井次試井測試資料解釋結(jié)果見表5.氣驅(qū)前平均外推地層壓力為22 MPa.由表5可以看出：(1)F6井、B4井受效程度小；(2)E7井、D6井、E4井、C3井和B2井受效程度較大.

表5 試驗區(qū)試井測試資料解釋結(jié)果

B4井生產(chǎn)動態(tài)曲線見圖7.由圖7可以看出，B4井日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量持續(xù)下降，動液面基本保持較低水平，二氧化碳體積分數(shù)較低.未見到混相驅(qū)油二氧化碳體積分數(shù)上升的動態(tài)特征，說明該井為二氧化碳驅(qū)未見效井，這與試井測試資料一致.

圖7 B4井生產(chǎn)動態(tài)曲線

B2井生產(chǎn)動態(tài)曲線見圖8.由圖8可以看出，由于注二氧化碳后地層壓力上升至混相壓力(22.4 MPa)之上，地層能量得到很大程度補充，目前日產(chǎn)量油量為4.8 t，并且日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量處于上升趨勢.這與該井試井解釋結(jié)果表現(xiàn)出地層壓力上升一致.

圖8 B2井生產(chǎn)動態(tài)曲線

4 結(jié)論

(1)二氧化碳驅(qū)試井測試資料表現(xiàn)為3部分，對其驅(qū)前后特征進行解釋和對比，可以反映二氧化碳驅(qū)受效情況.

(2)對同井不同時段和同時間段不同井試井測試資料解釋結(jié)果對比，二氧化碳驅(qū)過程中F6井和B4井受效程度小，E7井、D6井、E4井、C3井和B2井受效程度較大.

(3)將前述解釋結(jié)論與實際井動態(tài)資料進行對比，具有較好一致性，解釋結(jié)果基本滿足實際要求，具有一定意義.