一種快速分析酸壓井凈壓力曲線的方法

丁克文 王 洋 馬時剛 易 楓

(1.中海石油(中國)有限公司開發生產部 2.中國石化西北油田分公司 3.中國石化西南油田分公司川東北采氣廠)

0 引言

壓裂酸化是碳酸鹽巖油氣層增產的主要工藝措施。酸壓后形成的酸蝕裂縫具有增大油氣井的泄油面積，改善油的流動方式，增大井附近油氣層的滲流能力，消除井壁附近的儲層污染，溝通井筒附近的高滲透帶等優點。隨著水力壓裂技術的發展成熟，壓裂后裂縫的診斷評估技術越來越受到廣泛重視。根據壓裂后關井測試得到的井底壓力—時間數據，進行擬合分析，求取地層裂縫延伸壓力、閉合壓力、濾失系數等參數，以評價壓裂施工效果，并更好地指導下一次壓裂施工，是壓后裂縫診斷評估技術中的一大研究熱點。常規的G函數分析方法速度慢，且曲線特征不明顯。為了更加快速有效地分析酸壓過程中的凈壓力曲線，本文綜合運用油氣藏滲流理論和現代試井解釋模型，建立并求解了酸壓井凈壓力快速評估數學模型，并進行井底壓力動態影響因素分析，其研究對碳酸鹽巖油氣藏酸壓井壓后效果快速評估具有一定的指導意義。

1 酸壓井凈壓力快速評估技術數學模型

為了便于酸壓井凈壓力降落數學模型的建立(其物理模型見圖1)，本文做如下假設：

(1)在各向同性均質水平無限大油層中，油層具有相同厚度h；地層滲透率為k；孔隙度為φ；原始地層壓力為常數；

(2)流體均為單相、微可壓縮液體，流體壓縮系數C和粘度μ為常數；

(3)一口油井被不可變形的垂直裂縫完全穿透，裂縫以井軸對稱，裂縫半長為xf，裂縫高度和油層高度一樣為h，裂縫滲透率為kf，裂縫孔隙度為φf，裂縫總壓縮系數為Cf，裂縫末端無流體流過；

(4)油層和裂縫中的壓力是獨立的，油層和裂縫中的流動均滿足達西滲流定律和等溫滲流；

(5)忽略重力和毛細管力作用，地層流體僅由裂縫進入井筒。

圖1 酸壓井凈壓力降落物理模型

(1)

初始條件：pfD=0，tDxf=0，0≤xD<∞

(2)

(3)

(4)

(5)

初始條件：pD=0，tDxf=0，0

(6)

邊界條件：pD|yD=bD=pfDtDxf>0

(7)

(8)

式中：

式中：

Ct—總壓縮系數；

Cft—總裂縫壓縮系數；

Cw—井筒儲集系數。

利用拉普拉斯變換和邊界條件，可以獲得凈壓力的數學表達式：

(9)

2 酸壓井凈壓力曲線影響因素分析

在數學模型推導基礎上，編制了計算機程序，對井底壓力動態影響因素進行了分析。

從井筒儲集系數CD對井底壓力動態的影響關系可以看出(圖2)。井筒儲集系數對井底壓力動態的影響體現在早期井筒儲集階段，主要表現在井筒儲集系數越大，井筒儲集階段無因次壓力曲線位置越低，井筒儲集的時間越長；反之，井筒儲集系數越小，井筒儲集階段無因次壓力曲線位置越高，井筒儲集的時間越短。

圖2 井筒儲集系數對井底壓力動態的影響

從表皮系數S對井底壓力動態的影響關系可以看出(圖3)。表皮系數越大，無因次壓力曲線的位置越高，無因次壓力曲線與無因次壓力導數曲線之間的距離越大，表示井所受的污染越嚴重，在壓力導數曲線上表皮系數S越大，過渡段的駝峰越高，反之表皮系數越小，過渡段的駝峰越低。

圖3 表皮系數對井底壓力動態的影響

從縫長對井底壓力動態的影響關系可以看出(圖4)。縫長主要影響過渡階段，縫長越長，則無因次壓力曲線和無因次壓力導數曲線位置越低，無因次壓力導數曲線形成的凹子越深；反之縫長越短，無因次壓力曲線和無因次壓力導數位置越高，無因次壓力導數曲線形成的凹子越淺。

從不同縫長的滲流通道歷史擬合曲線對比可以看出(圖5)，縫長越長，壓降曲線越高，則油井壓力下降越緩慢；反之縫長越短，壓降曲線越低，油井壓力下降越快。

圖4 縫長對井底壓力動態的影響

圖5 不同縫長的滲流通道擬合曲線

3 酸壓井凈壓力曲線快速分析技術

酸壓井壓力降落分析方法類似于注水井的壓力降落試井。酸壓井凈壓力在雙對數坐標系中，雙線性流動階段的無因次壓力曲線及其導數曲線為1/4斜率的平行直線。

(10)

(11)

當利用雙線性流計算裂縫的導流能力時，必須先根據徑向流的資料計算出地層的滲透率k。早期線性流動階段的無因次壓力曲線及其導數曲線為1/2斜率的平行直線。

(12)

(13)

4 現場應用實例

玉北1井位于塔西南坳陷麥蓋提斜坡麥蓋提1區塊瑪南構造帶瑪南Ⅵ號構造高部位，2010年9月22日，對鷹山5714.60mm～5756.00mm井段酸壓施工作業，累計注入地層液量446m3，9月22日酸壓施工壓后以8-6-4-3mm油嘴開井自噴排液，返排45m3見油，截至2010年10月7日9∶00生產情況：3mm油嘴生產，油壓0.4MPa，套壓9.5MPa，產液0.02m3/h，累計產液419.96m3，密度0.94g/cm3，含水12%。2010年10月20日，對鷹山5594.96mm～5756.00mm井段酸壓施工作業，累計注入地層液量1154m3，壓后開井返排295m3見油。截至10月30日油壓落零關井。第二次酸壓后累產液739.4t，累產油357.6 t。酸壓施工曲線(圖6)：

圖6 玉北1井酸壓施工曲線

利用本文建立的酸壓井凈壓力曲線快速分析方法，對凈壓力曲線進行了分析，從雙對數曲線可以看出，此次酸壓溝通了井筒100m范圍內的溶洞發育區，酸壓效果較好(圖7、圖8)。

圖7 玉北1井凈壓力雙對數曲線

圖8 玉北1井凈壓力半對數曲線

5 結論及建議

1.酸壓過程中的凈壓力曲線形態與注水井類似，可以把凈壓力遞減階段數據采用類似“注水井壓降試井分析方法”的手段進行處理。

2.利用本文建立的酸壓井凈壓力快速識別技術對玉北1井凈壓力數據進行精細解釋，解釋結果較好。建議酸壓施工過程中，在井口安裝高精度電子壓力計，并開展凈壓力快速識別技術的相關理論基礎研究。

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