（石油与天然气工程专业论文）胜利油田断块油藏探边试井解释技术研究及应用.pdf

r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fl i m i tt e s t i n g a n a l y t i c t e c h n i q u ef o rf a u l tb l o c ko i lr e s e r v o i r s o f s h e n g l io i l f i e l d at h e s i ss u b m i r e df o rt h ed e g r e eo f e n g n e e r i n gm a s t e r c a n d i d a t e ：y a ny a n s u p e r v i s o r ：p r o f y a oj u n s e n i o re n g i n e e rz h a n gd e z h i c o l l e g eo f p e t r o l e u me n g i n e e r i n g c h i n a u n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：哑 日期： 2 。，j 年多月石 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 勘ff 年莎月6 日 日期：2 力刃年彳月多日 摘要 试井技术是认识油气藏，进行油气藏评价和生产动态监测的重要动态分析手段和基 础。试井技术水平的提高及其应用前景，取决于当前的试井理论和方法是否能有效解决 生产中的实际问题。随着油田勘探开发程度的深入，断块规模越来越小，水驱及聚合物 驱使得油藏内部生成了许多动态边界，越来越需要探边试井来确定油藏边界性质及距 离，评价认识油藏，而解析试井分析方法已经无法适应复杂边界解释的要求，因此有必 要对探边试井方法和应用开展深入的研究。 本文通过研究，建立了包括解析试井、有限元数值试井、流线数值试井的探边试井 解释方法，可以满足断块油藏不同勘探开发阶段各种边界条件下的试井解释需要；全面 分析了复杂边界、复杂结构井探边试井、不同井网及不同优势渗流通道影响下的压力响 应特征，丰富了探边试井分析理论，为正确认识和评价边界提供了科学依据；结合实例， 总结了探边试井在探测油藏边界分布、估算单井控制储量、对油藏进行二次评价和认识、 描述低序级断层、诊断优势渗流通道等方面的应用情况；实际应用表明，探边试井技术 水平的提高，可以有效避免试井解释成果的模糊性，从而能够更好地为生产服务，为油 田勘探开发提供更可靠的动态信息。对类似复杂边界油田的开发工作具有一定的指导意 义，具有良好的经济和社会效益。 关键词：探边试井；数值试井；流体边界；低序级断层 s m a l l e ra n ds m a l l e r , o nt h eo t h e rh a n d ，m a n yd y n a m i cb o u n d a r i e sg e n e r a t ei nw a t e rf l o o d i n g a n dp o l y m e rf l o o d i n gr e s e r v o i r s ，s ot h el i m i tt e s t i n gi sm o r ea n dm o r en e c e s s a r yt od e t e r m i n e t h ec h a r a c t e ro fb o u n d a r ya n de v a l u a t et h er e s e r v o i r h o w e v e r , t h ea n a l y t i c a lw e l lt e s t i n g m e t h o dh a sb e e nu n a b l et om e e tt h en e e d so fc o m p l e xb o u n d a r yi n t e r p r e t a t i o n s oi ti s n e c e s s a r yt om a k ei nd e p t hs t u d yo nt h em e a n sa n da p p l i c a t i o no fl i m i tt e s t i n g i nt h i sp a p e r , t h ei n t e g r a t e da n a l y s i st e c h n i q u ei se s t a b l i s h e d ，w h i c hi n c l u d e sa n a l y t i c a l w e l lt e s t i n gm e t h o d ，c o n v e n t i o n a ln u m e r i c a lw e l lt e s t i n gm e t h o da n ds t r e a m l i n en u m e r i c a l w e l lt e s t i n gm e t h o d t h er e s p o n s ec h a r a c t e r i s t i c so fb o t t o mh o l ep r e s s u r eo fc o m p l e x c o n d i t i o n sa r ed i a g n o s e d ，w h i c hi n c l u d ec o m p l e xf a u l t ，c o m p l e xs t r u c t u r a lw e l l ，d i f f e r e n tw e l l p a t t e r na n dd i f f e r e n tp r e f e r e n t i a ls e e p a g ec h a n n e l t h u s ，t h el i m i tt e s t i n gt h e o r i e sa r ee n r i c h e d a n dd e v e l o p e d ，w h i c hp r o v i d es c i e n t i f i cr e f e r e n c e sf o rr e a l i z i n ga n de v a l u a t i n gt h er e s e r v o i r b o u n d a r y t h ea p p l i c a t i o n si nd e t e c t i n gf a u l t s ，e s t i m a t i n gr e s e r v e s ，e v a l u a t i n gr e s e r v o i r s ， d e s c r i b i n gs e c o n d a r yf a u l t ，d i a g n o s i n gp r e f e r e n t i a ls e e p a g ec h a n n e la r es u m m a r i z e db ym e a n s o fa n a l y s i so ff i e l de x a m p l e s a p p l i c a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ed e v e l o p m e n to fl i m i tt e s t i n g t e c h n i q u ec a na v o i dt h ea m b i g u i t yo fi n t e r p r e t a t i o nr e s u l te f f e c t i v e l y t h u s ，t h et e c h n i q u e w o u l do f f e rb e t t e rs e r v i c ef o rf i e l d t h ep a p e rh a st h es i g n i f i c a n ti m p o r t a n c et og u i d et h e r e s e r v o i r sp r o d u c t i o nw i t ht h es i m i l a r i t i e so fc o m p l i c a t e db o u n d a r yo i lf i e l d t h em e t h o dc a n a c h i e v et h ee c o n o m i c a la n ds o c i a lb e n e f i t s k e yw o r d s ：l i m i tt e s t i n g ，n u m e r i c a lw e l lt e s t i n gm e t h o d ，d y n a m i cb o u n d a r y ， s e c o n d a r yf a u l t i i 目录 第一章绪论1 1 1 研究目的与意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 研究内容3 第二章探边试井解释方法4 2 1 解析试井方法4 2 2 数值试井方法9 第三章探边试井解释系统1 5 3 1 解释系统简介1 5 3 2 解释系统使用流程1 5 3 3 各子系统的功能及特点1 7 第四章探边试井压力响应特征分析1 8 4 1 复杂边界压力响应特征分析1 8 4 2 复杂结构井探边试井压力响应特征分析2 5 4 3 不同井网形式压力响应特征分析2 9 4 4 不同优势渗流通道压力响应特征分析3 0 第五章应用研究3 4 5 1 探测油藏边界分布3 4 5 2 估算单井控制储量3 8 5 3 对油藏进行二次评价和认识4 0 5 。4 描述低序级断层4 3 5 5 诊断优势渗流通道4 7 第六章结论5 7 参考文献5 8 攻读硕士学位期间取得的学术成果6 l 致谢6 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 1 1 研究目的与意义 第一章绪论 试井技术作为一种认识油藏、评价油藏的不可缺少的重要手段，在我国的油气田勘 探开发过程中，始终扮演着重要的角色，为油气田开发方案的部署、调整、实施提供必 不可少的基础依据。 探边测试是试井的扩充，除了能够提供一般不稳定试井所能提供的参数及信息以 外，还可以提供井附近的边界信息、井所控制的供油范围等，包含了最为直接、动态的 边界作用信息。探边测试的内涵可以分为两种情况：通常需要通过不稳定试井落实井的 某一个方向的边界情况，这就可以称为探边测试了，也有的将此称为“边界测试”；如 果要想从一口井上探测到油气藏的整个边界或大小，计算含油气面积和地质储量，也称 之为探边测试，但是与前者相比，在测试时间和方法上有所不同，取得的信息也多了， 在石油文献中也有将此称为“探边测试”的。在本文中无论测试属于前者或后者，将油 气藏边界问题列入测试的主要目的或最终目的的试井，统称为探边试井。 断块油藏是胜利油田的主力油藏类型之一，是油田开发中后期增储上产的主要阵 地。随着勘探开发的深入，断块规模越来越小，这种情况下，准确认识油藏的断层( 包 括构造断层、低序级断层以及油水边界等) ，对布井、提高动用储量和采收率具有重要 意义。断块油藏中大的构造断层利用地震等方法可以确定，但对于油藏中的一些低序级 的小断层以及油水边界等必须应用动态测试的方法确定，而探边试井是确定和验证低序 级小断层的重要方法。过去仅仅将探边试井作为一种油气藏早期评价的手段，实际上探 边试井可以探测砂体内部横向上的变化，包含内部所含流体性质的变化，因此也可以作 为一种辅助的勘探方法。另外，随着二次采油和三次采油技术的广泛应用，油气藏内部 发生了重要的变化，这些变化体现在边界的变化，在油藏内部生出了许多界面，这些边 界是可流动的，也有的是可移动的，对它们的了解与研究是提高采收率的重要内容，用 探边试井的方法也是可以探测到这些边界的。由此可见，油田勘探开发越来越需要探边 试井作为一种动态监测手段，来评价认识油气藏，监测开发动态变化。 目前的探边试井分析方法主要以规则边界、单相渗流、单层为主，对复杂结构井以 及不规则形状的复杂边界等情况的探边试井还未见有系统、深入研究的报告。因此，无 论是理论研究还是油田生产需要，都应该开展探边试井分析技术及应用研究，提高试井 第一章绪论 技术应用水平，为油藏评价、油藏动态分析和井网部署方案的确定等提供更准确的决策 支持。 1 2 国内外研究现状 探边试井是j o n e s 于1 9 5 6 首先提出的【l 】，指“l i m i tw e l lt e s t 或“e x t e n d e dw e l lt e s t 。 j o n e s 为探边试井提供了完整的理论基础，最初的探边试井主要用于油井泄流区域的大 小判断，即确定探测范围内有没有边界影响，并且评价单井控制范围和地质储量。 随着计算机技术的发展，2 0 世纪7 0 年代后期探边试井发展较快，一方面测试技术 产生了质的飞跃，高精度电子压力计特别是高精度地面直读式电子压力计的应用为探边 试井提供了理想的工具；另一方面有关油气藏边界的试井分析理论，得到了更深入的研 鳅2 。1 1 1 。人们对探边试井的研究扩展到了边界的性质、形状和大小的确定上。在此阶段， 在原有的以半对数曲线分析为主的常规试井解释方法的基础上，各国试井专家成功地研 制了许多试井解释图版，特别是压力导数解释图版及其拟合分析方法，使试井解释得到 了突破性的发展，建立了一套比较完整的“现代试井解释方法”，并日臻完善。但是常 规试井和现代试井解释方法都是建立在简单理想化的油藏模型下基于解析解基础上的， 因此从理论模型上来看已经不能满足油藏开发的实际需要，其应用也日益受到限制。不 规则形状的油藏边界、油藏的非均质性、动态情况下多相流体的影响、生产历史的影响、 多井同时作用对试井测试的影响等等都是常规试井和现代试井解释理论无法有效解决 的。 近十年来，数值试井应运而生，并有了较大的发展【1 2 之1 1 ，这是试井向着更加实用的 方向发展的重要标志。数值试井就是试井问题的数值求解，已经不是一般意义上的试井 解释，而是名副其实的数值模拟。它通过大量的数学模拟运算实现对油藏特征的精细刻 画，既汲取了油藏数值模拟技术中描述地层流体性质的变化、储层分布厚度变化、渗流 条件非均质性和油藏特殊外边界形状等复杂油藏属性描述方面成熟的方法，同时又采纳 了高精度压力计录取的压力资料作为模型拟合检验实际的参照，由于考虑了多种复杂因 素的影响，能更好地为合理开发各类复杂的油气藏服务。 可以说，探边试井分析是一个从简单油藏到复杂油藏的发展过程，数值试井正逐渐 成为探边试井分析发展的必然趋势。目前，人们在规则形状边界条件下的探边试井技术 研究及应用方面已经做了大量的工作，在各个油田的勘探开发中发挥了重要的作用，但 是对单井不规则形状边界条件下的探边试井技术应用方面开展的工作相对较少，在多井 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 条件下的探边试井资料综合应用方面做的工作更少珏3 2 1 。因此，开展针对油田勘探开发 实际的探边试井技术及应用研究，具有重要的意义。 1 3 研究内容 本文着重分析和研究了探边试井分析方法及在油田开发中的具体应用，主要做了以 下几个方面的工作： 1 3 1 探边试井分析方法研究 对解析试井、有限元数值试井和流线数值试井分析方法进行了研究，总结出了各自 的特点及其适用性。 1 3 2 各种复杂情况下探边试井压力响应特征分析 ( 1 ) 对不规则形状边界、考虑储层非均质性的复杂边界、连通断层等复杂边界压 力响应特征进行了分析。 ( 2 ) 对边界影响下的水平井、斜井、裂缝井等复杂结构井的压力响应特征进行了 分析。 ( 3 ) 对反九点、反四点、反五点等不同井网形式的压力响应特征进行了分析。 ( 4 ) 对沿主流线、呈s 型、垂直于主流线方向等不同形态的优势渗流通道的压力 响应特征进行了分析。 1 3 3 应用研究 结合胜利油田断块油藏测试实例，利用新方法对探边试井在探测油藏边界分布、估 算单井控制储量、对油藏进行二次评价和认识、描述低序级断层、诊断优势渗流通道等 方面的应用情况进行了总结，确定了新方法的可行性，达到重新认识油藏，指导油田开 发的目的。 第二章探边试井解释方法 第二章探边试井解释方法 试井研究解决两类问题：一类是正问题，另一类是反问题。在建立地层特征与试井 图形特征关系的过程中，首先必须从解正问题入手，求解全过程包括：确定典型的地质 模型一形成试井模型( 列出数学方程) 一解析法或数值法求解一画出压力变化曲线一做 出分析图版；而对实测试井资料的解释，则是解反问题，即根据试井中所测得的资料， 结合其他资料，来判断油藏类型、计算储层及测试井的特性参数，如渗透率、表皮系数、 地层压力、储量等，以及判断测试井附近的边界情况。试井研究或者说试井解释，说到 底就是一种“图形分析”，所谓“试井模型 ，是指用物理方法或数学方法，对实际地 层中的油气渗流过程的再现，是实际地层的理想化的复制品，如果试井模型的压力与产 量的关系与实际地层一致，那么就可以用试井模型来代表实际地层，模型参数也就是实 际地层参数。 试井模型由内边界条件、基本模型和外边界条件三部分组成，相应的测试曲线也可 以分为三部分，分别与试井模型中的三部分相对应。早期部分主要受井筒、近井范围内 储层和流体物性的影响，如井筒储存、污染等；中期部分主要受井周围地层和流体的影 响，反映了测试范围内地层和流体的平均性质，如渗透率：晚期部分主要受外边界的影 响。探边试井解释的重点就是利用边界影响阶段的晚期测试资料，运用试井分析方法来 研究边界性质( 边界类型、边界形状及井到边界的距离) 、确定封闭断块面积及储量等。 按照试井模型求解方法的不同，将目前的探边试井解释方法分为解析试井和数值试井两 类。 2 1 解析试井方法 解析试井采取解析方法对试井模型进行求解。由于在达西定律的假设条件下，试井 模型的数学表达式大多是偏微分方程，因此要采取诸如拉普拉斯变换等数学变换的方 法，将其转化为拉氏空间的常微分方程并求解，再把解反演到实空间。在求解时，往往 针对一些边界条件相对简单的情况，例如：线形、圆形、方形等等。常规试井解释方法 和现代试井解释方法都属于解析试井方法。 2 1 1 常规试井解释方法 常规试井解释方法主要包括h o m e r 法、m d h 法、m b h 法、y 函数法和m u s k a t 法， 目前应用最多的是h o m e r 法。该方法主要以半对数曲线分析为主，利用各流动阶段压 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 力特征曲线的直线段进行参数评价，它对正确辨识测试过程中的流动形态具有重要的意 义。 ( 1 ) 边界解释方法 线性定压边界 定压边界情况下将出现稳定流动阶段，压力这时只与距离有关，而与时间无关；对 于某一固定点，压力则是个常数，因此，在半对数曲线上，会出现一条水平直线。 不渗透边界 不渗透边界问题是用镜像原理来处理的。在不渗透边界的影响到达井筒后，井底压 降加快，半对数曲线呈现两个直线段，它们的斜率之比为l ：2 ，由两条直线段的交点所 对应的时间，可以计算测试井到直线断层的距离。 封闭边界 在封闭边界情况下，当压力波达到边界后油藏中会出现拟稳定流动状态，这时，从 油井中产出原油，全靠整个油藏的弹性能量，压降( 或压力) 与时间成线性关系( 见图 2 1 ) 。 图2 - 1 封闭系统拟稳定流动阶段流压曲线 r i g2 - 1f l o w i n gp r e s s u r ed i a g r a mo fp s e u d o - s t e a d ys t a t ef l o wp e r i o di nc l o s e ds y s t e m 根据直线的斜率m 可以计算封闭油藏的储量为： ：盟 2 4 m c , 式中：封闭系统的可采储量，m 3 ； 口- 井的地面产量，册3 d ； 曰原油的体积系数，无量纲； c f 地层及其流体的综合压缩系数，膨p 口一； 朋流压曲线中的直线斜率，m p a h ； ( 2 1 ) 第二章探边试井解释方法 最封闭油藏的平均含油饱和度。 ( 2 ) 特点 常规试井解释方法主要以均质各向同性介质油藏的渗流理论为基础，方法的优点是 理论比较完善，原理简单，易于应用。但在进行探边试井资料分析时，存在着不可避免 的缺点，如应用常规h o m e r 方法分析时，直线段的选择将影响到最后的分析结果，而 方法中只能人为地去选择，所以，不可避免地会产生人为的结果误差；另外，有时所获 得的数据有限，给油藏模型的识别带来一定困难，有时形状相同的一条曲线所反映的却 是不同的油藏模型特征。 2 1 2 现代试井解释方法 所谓的现代试井解释方法就是采用系统分析的方法，将实测压力曲线与理论压力曲 线进行图版拟合或自动拟合反求井和油藏的参数，而且在整个分析过程中要反复与常规 试井解释结果进行对比，直到两种解释方法结果一致，最后再进行解释结果的可靠性检 验。由于压力导数比压力更为敏感，因此某些在压差双对数曲线上并没有什么明显特征 的流动阶段，在压力导数曲线上却有着非常明显的特征。压力导数曲线的优越性，使得 它成了试井解释最重要的诊断工具，双对数导数曲线与双对数压力曲线形成了特征明 显、应用方便的现代试井分析图版，在探边试井解释中发挥着重要的作用。 ( 1 ) 边界理论曲线 定压边界 a o ) a h a a t d ，c d 图2 - 2 封闭，定压圆形油藏双对数典型曲线 f 喀2 - 2s e a l e d c o n s t a n tp r e s s u r ec i r c l er e s e r v o i rl o g - l o gt y p i c a lp l o t 若井附近存在定压边界，不论是压降还是恢复都会由于定压的存在使压力稳定下 来，而压力导数则很快下降。对于一条线性定压边界，其压力导数曲线在见到边界后将 沿4 5 0 ( 斜率为1 ) 的直线下降；对于圆形定压边界，其压力导数曲线呈9 0 0 下降( 见图 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 2 - 2 ) 。 不渗透边界 测试井附近有一条不渗透边界的情形下，压力导数曲线将从办孚= 0 5 ( o 5 线) ， 、一d ， 上升一个台阶而变成导= i ，见图2 - 3 。 10 2 ，- 、10 1 o o o1 0 0 o a 盂1 0 1 1 0 。2 1 0 210 2 10 - t d i c d 图2 - 3 几种不渗透边界油藏的双对数典型曲线 f i g2 - 3l o g l o gt y p i c a lp l o to fs e v e r a li m p e r m e a b l eb o u n d a r i e s 当井处于两条相交不渗透边界附近时，其压力曲线形态与两条边界的夹角及井到两 条边界的距离有关。若井到两条边界的距离相差较大，导数曲线会表现出两个依次上升 的台阶；若井处于两条边界夹角的角平分线上，随夹角的减小，其压力导数上翘幅度变 大，最终稳定于纵坐标值为n = 1 8 0 。o 的水平线上( e 为两断层的夹角) ；若井处于两条垂 直不渗透边界中，导数曲线最终将稳定于纵坐标为2 0 的水平线上( 见图2 - 3 ) ，半对数 图上前后直线段斜率之比为1 ：4 。 若井位于两条平行不渗透边界中，在晚期边界之间的流动变成了线性流动，此时压 力与时间的平方根成正比，双对数图上压力与导数曲线相平行，且沿斜率为1 1 2 的直线 ( 倾角2 6 。) 上升( 见图2 - 3 ) ，半对数图上曲线的斜率一直在增长。 对于“u ”形边界油藏，如果三条都是不渗透边界，那么在双对数曲线图中压力和 压力导数曲线最终表现为平行轨道式( 见图2 - 3 ) 。 封闭边界 如果储层是处在一个面积不大的封闭边界中，压降曲线和压力恢复曲线会表现出不 同的晚期段特征( 见图2 - 2 ) ：压降曲线边界的反映为曲线持续上翘，在拟稳态，导数曲 线沿4 5 0 ( 斜率为i ) 的直线上翘，与压力曲线趋于重合，但总比压力曲线略低；压力 7 第二章探边试井解释方法 恢复曲线一般先表现各边界的特征，即压力和导数曲线上翘，然后表现总特征，压力曲 线稳定而导数曲线下跌。 对于其它规则形状的边界，不再做仔细分析，总的原则是，不渗透边界的影响使压 力导数曲线上翘，定压边界的影响使压力导数曲线下掉，发生作用的时间是由井到边界 的距离所确定的，井到边界的距离越大，边界作用的影响越晚。 流体边界 从探边试井的角度来说，油水边界或气水边界等流体边界是重要的，这类边界靠物 探资料是难以确定的，要靠钻井才能确定，但有很大的风险性。如果能够从油藏的发现 井上进行探边试井，分析流体边界，就可以减少打井的风险性。同样对于已经开发的油 藏来说，搞清井周围的流体边界也有十分重要的意义，可以为钻加密井或扩边井提供依 据。 解析试井分析将流体边界纳入到了复合油藏范畴，认为油藏不同区域的性质变化主 要是地层所含流体性质的变化，而不是地层岩石本身渗流或储容特性的变化。油井上测 到的油水或油气边界绝大多数是线性的，在穹隆构造顶部的井也有可能测到径向的油水 边界，注水井测得的水油边界有径向的也有线性的。 a 径向复合油藏及其双对数曲线特征 图2 _ 4 a 径向复合油藏示意图图2 - 4 b 径向复合油藏双对数曲线特征 f i g2 4 ad i a g r a mo fr a d i a lc o m p o s i t er e s e r v o i rr i 9 2 - 4 bl o g - l o gp l o to f r a d i a lc o m p o s i t er e s e r v o i r 根据储层参数的不同，以井为轴心将油藏分成内外两个渗流区( 图2 - 4 a ) ，靠近井 筒的为内区，半径为n ，具有流度m i = k 1 l al 、弹性储能系数似圳l ；在阱l 的区域为外 区，具有流度m 2 = k 2 和弹性储能系数( 2 ；在内外交界面上无压力损失。其压力及 压力导数曲线特征如图2 4 b 所示，在压力波未波及外区前显示内区均质油藏的特征， 压力导数曲线稳定于纵坐标为o 5 的水平线上，随后由于外区的影响压力导数曲线发生 变化，当m l m 2 、( 巾c t ) l ( 巾c t ) 2 ，即内区地层参数比外区好时，压力导数曲线上翘；相 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 反，若m i m 2 、( 巾c t ) l ( 巾c 0 2 ，压力导数曲线则下倾；最后进入外区径向流段，压力导 数曲线稳定于纵坐标值为0 5 m c ( 流度比m c = m l m 2 ) 的水平直线上。 b 线性复合油藏 线性复合油藏与径向复合油藏相类似，图2 5 a 为其示意图，也根据储层参数的不同 把油藏分为两个区，井到交界面的距离为l ，压力曲线形态也与径向复合油藏相类似( 图 2 - 5 b ) ，所不同的是当压力波动影响到流度为m 2 = k 2 肫的外渗流区时，压力曲线所反应 的特征是两个渗流区共同作用的结果，此时流度m 2 = ( 脑+ m 2 ) 2 = 饭l l l 卅龟蚀) 2 。若 外区流度是减小的，则导数曲线最终稳定值0 5 必= 0 5 ( m i m 2 ) 1 0 。 图2 5 a 线性复合油藏示意图 f i g2 - 5 ad i a g r a mo fl i n e a rc o m p o s i t er e s e r v o i r ( 2 ) 特点 图2 - 5 b 线性复合油藏双对数曲线特征 f i 9 2 - 5 bl o g - l o gp l o to fl i n e a rc o m p o s i t er e s e r v o i r 现代试井分析方法在探边试井资料解释方面，具有以下的特点： 通过实测压力数据曲线和理论图版中的无因次压力和无因次时间曲线的拟合，可 以对油藏参数进行局部或全面的定量分析，并能获取常规分析方法中无法获取的一些参 数值。 利用导数曲线可以识别不同的油藏及边界模型，对有目的分析提供了依据，同时 也提高了分析精度。 整个解释过程是一个“边解释边检验 的过程，几乎对每一个流动阶段的识别以 及每个参数的计算，都可以从两种不同的途径来获取，然后进行结果比较；对最后的解 释结果进行模拟检验和历史拟合，因此，提高了解释结果的可靠性和正确性。 2 2 数值试井方法 数值试井方法是为了适应开发试井的要求而逐渐发展起来的一种试井解释方法，它 第二章探边试井解释方法 借助于数值方法来求解复杂的油藏数学模型，将数值模拟技术用于试井解释，既汲取了 数值模拟技术中描述流体性质变化、非均质性和特殊外边界形状等复杂油藏属性描述方 面成熟的方法，同时又采纳了高精度压力计录取的压力资料作为模型拟合检验实际的参 照，是断块油藏探边试井解释的一种重要方法。数值试井使得试井解释图版与地质模型 之间的对照性，发挥到了极致，可以说不论什么样的储层结构、井身结构、流体分布， 原则上都能形成与之相对应的试井模型，并做出相应的图版。 有限元法和流线法是目前现场应用较广泛的两种主要的数值求解渗流方程的方法。 有限元法具有网格剖分灵活，可模拟复杂的边界及油藏条件，而且不受网格取向效应影 响等优点；流线法以其高效的求解速度和准确性广泛应用于油藏数值模拟，具有计算速 度快、稳定性高的特点。 2 2 1 有限元数值试井 该技术是在油井到油藏及外部边界之间生成一系列的有限元网格，通过描述不同时 期每个网格的瞬变压力响应，来实现对测试范围内各个小单元的精细描述。解析试井无 法解决的非对称边界、渗透场渐变等问题，采用该方法均可以准确而方便地加以描述。 有限元数值试井解释方法和其它数值分析方法一样，也是先从建立基本的物理模型 开始。对于一个特定的研究对象，通常由内边界模型、储层模型、外边界模型以及流体 模型四个基本模型组成。 ( 1 ) 有限元数值试井模型 井的模型 通常一口井的产能可表达为： q = w i ( p j 一仇) 式中：胛= 2 n k h l n ( r oo ) ( 2 - 2 ) 聊为井的模型表达式，r o 为分析单元的直径，而与r o 相关的几何网格的表达式即 被称为井的模型。 上述井的模型中只考虑了井筒储集系数的影响，如果再考虑表皮系数，则井的换算 的表达式变为： 叨= 2 n l d a 1 i l ( 吃) + j 对于采用数值解来描述一个特定的油藏与解析方法通常有一定的差异，这主要是由 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 于有限元数值方法必须考虑井单元与相邻单元的关系。通过对比分析，两种分析方法的 差异性可以用数值表皮的方式进行定义，该数值表皮s n = - 0 0 6 ，则数值分析方法中井 的确切表达式为： 叨= 2 ( 乞小刚0 6 ( 2 川 渗流模型 流体在任何油藏中的流动特征，都遵循运动方程和物质守恒定律，以单相不可压缩 流体为例则有： ；：一生跏 ( 2 5 ) 咧户南= 掣 ( 2 6 ) ( 2 ) 油藏的离散化 有限元网格的建立 对于油藏的离散化一般采用矩形和六边形的网格划分方式。对于油藏中的井、不同 的渗流单元、单元间的干扰、边界的描述，有限元数值试井方法采用了径向模型、干扰 模型、片段模型、边角模型等多种方式进行组合，最终形成一个能够准确反映油藏地质 特征的组合单元网格模型( 图2 6 ) 。 f i 9 2 6d i a g r a mo fg r i dm o d e l 离散方程的建立 将井和储层的模型进行离散，确定每个单元网格点上的微分方程式： 第二章探边试井解释方法 a 空间离散： 考虑一个油藏的网格，单元之间的物质平衡条件可以用给定的时间进行离散： 岛2 荟弓以( 乃刊一云( v 谚驴吼 ( 2 - 7 ) 式中：q t 物质平衡误差，它与单元包含的物质的多少成正比。 j t 与单元i 相连的一系列单元。 1 ，单元i j 节点的渗透系数。 旯2 “指流动的性能。 单元的体积，通常假定式恒定。 b 时间离散： 把空间离散方程用模拟时间间隔进一步离散，从而使得所有的量都被最终表达： q = 驴1 叫一丢哗) 川一( 刎w 1 ， 对离散方程的联立以及求解： 对于一个离散系统可以简单的描述为：f ( p ) = 0 其中尸= ( 毋，最，只y ，f = ( e l ，e 2 ，岛) 利用n e w t o n p a p h s o n 迭代法对系统进行求解，得到一个重复l 次的近似解： f “1 = f 7 + ，卸 式中：，= ，卸= ( 尸m p 。) 经对方程进行多次重复求解，从：p = p “到p 肿1 = p “1 ，最后得到一个收敛值 fm a x ( e , ) a t 么1 l 矿，产生一个有限元数值模型，并将得到的解通过图形方式表达出来，生成 动态压力响应特征曲线。在实际分析过程中通过将生成的理论数值模型的特征曲线与实 际特征曲线进行对比调整，最终达到最佳的匹配，准确描述油藏。 ( 3 ) 有限元数值试井技术的特点 该方法是通过一系列网格划分的方式，使复杂的地质问题得以简化，从而实现复杂 边界油藏动态变化特性的精细描述： 能够实现对油藏内部不同区域的渗流场分布特征和压力分布特征的精细刻画，使 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 复杂的油藏动态变化特征形象直观的显现，为深化认识油藏属性提供了技术支持。 该技术一个突出的特点是能够实现多口井的并行分析，使井间干扰、注采井网中 水的推进速度等一系列复杂动态问题得以有效解决。 其丰富的油藏外边界描述功能，为复杂油藏边界、内部次生断层的分析创造了条 件。 2 2 2 流线数值试井 ( 1 ) 技术思路 该技术采用流线法进行数值模拟，其技术思路为 3 3 - 3 5 】：首先基于真实油藏模型建立 生产阶段的渗流数学模型；然后采用流线方法求解上述生产阶段渗流数学模型，计算生 产历史阶段试井过程中所波及到的区域内的压力分布、流体饱和度分布和流线分布，得 到其生产历史和流度场，作为关井阶段渗流数学模型的初值；再进行流线追踪，沿测试 井周围每条流线建立渗流数学模型，联立所有流线的渗流方程，考虑井筒储存、污染系 数、地层非均质、流体参数的变化以及外边界条件，组成关井阶段的渗流数学模型，将 三维渗流问题的求解简化成了沿流线的一维渗流问题的求解；接着采用数值方法对关井 阶段渗流数学模型进行求解，既考虑了每条流线具有相同的污染系数，也可以考虑每条 流线具有不同的污染系数，求解得到关井后的理论压力响应；最后，运用多参数试井解 释方法，实现理论压力响应与实测压力响应的自动拟合，最终得到测试井控制区域内包 含渗透率、饱和度等参数分布情况的试井解释结果。 ( 2 ) 流线数值模拟器计算步骤 应用流线方法进行数值求解的步骤为： 将总的模拟时间分为n 个时间阶段，每一阶段的时间步长为出”，按要求划分网 格，并且根据初始条件给定每个网格压力及饱和度的初值，在每一新的压力时步的开始 时刻r 4 ，采用i m p e s 方法通过求解描述多相流动的渗流方程来求出网格系统中的压力场。 应用达西方程确定网格块表面各个方向的分速度。 应用流线追踪方法从注入井向生产井追踪流线，计算每条流线上各节点的流体 性质参数和初始饱和度分布。 沿每条流线进行一维数值计算，通过使饱和度分布向前推进多个时步而得到下 一时刻流线上的饱和度分布，同时采用流线方法求解各类动态指标。 将每个网格块内所有流线的性质参数加以平均，得到下一个时刻网格系统中的 饱和度分布。 】3 第二章探边试井解释方法 如果有导致流线分布发生重大变化的情况，则必须更新流线。 按上述步骤循环，直到计算结束，实现应用流线方法对油藏生产历史的模拟。 ( 3 ) 流线数值试井技术的特点及适用性 流线数值试井方法采用流线追踪的方法进行压力场和饱和度场的计算，并沿流线建 立流线试井解释模型，通过拟合得到渗透率分布等试井解释参数。 该项技术采用流线方法将二维或三维问题转化为沿流线的一维问题进行求解，因 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第三章探边试井解释系统 结合油田勘探开发实际，将解析试井解释与数值试井解释技术相结合，形成了完善 的探边试井解释系统，可以满足断块油藏不同开发阶段探边试井工作的需要。 3 1 解释系统简介 探边试井解释系统是解析试井解释技术与数值试井解释技术集成的解释系统。按功 能划分，可以分为解析试井解释子系统、有限元数值试井解释子系统和流线数值试井子 系统三部分。这三部分相互联系，互为补充，能够完成断块油藏开发不同阶段各种规则 边界及不规则边界条件下，单井及井组的探边试井综合解释工作。 3 2 解释系统使用流程 图3 1 所示是应用该系统进行试井解释的完整过程。 不相符 划分储渗单元 建立油藏动态模型 i 流线求解数学模型，进行历史拟合i 主不相符 工塑! 建立测试阶段的流线数学模型 数值模拟计算压力变化曲线 与实测压力变化曲线拟合 塑笪 输出试井解释参数 图3 1 试井分析过程示意图 f i 9 3 - 1d i a g r a mo fw e l lt e s ta n a l y s i sp r o c e s s 3 2 1 解析试井解释子系统流程 解析试井解释分为四个步骤： 第三章探边试井解释系统 初拟合。目的是根据压力及其导数特征正确划分流动状态，为边界特征的识别奠 定基础。 各种流动形态的特征识别曲线分析。用解释试井解释中的常规分析方法确定地层 参数。 终拟合。利用图版拟合反求地层参数。 解释结果的模拟检验。将解释结果带入试井解释模型，计算得到一条模拟的理论 曲线，然后进行两种曲线的拟合检验，一是无因次h o m e r 曲线检验，二是压力历史检 验。 3 2 2 有限元数值试井解释子系统流程 在该子系统中，最重要的内容是建立数值试井动态模型，其流程为： 储渗单元的有效划分，这是实现试井所研究的对象从局部储层分析向油藏描述的 跨越首先需要解决的问题。 将试井取得的压力时间数据、油井生产全程流量数据、地层流体数据进行编辑 处理。 运用解析试井方法对试井资料进行预分析，绘制压力恢复或压降试井动态模型分 析特征曲线( s r 对数导数曲线) ，并在此基础上进行井筒、储层模型、外边界模型诊 断分析和相关参数的初步取值。 将解析试井方法解释的初步分析参数和储层渗流模型诊断结论移植到数值试井 分析模块，依据实测压力双对数导数曲线和油井以及渗流单元生产流量历史、压力历 史资料，结合储层区域、构造地质资料，进行试井动态模型诊断分析，从而建立初步的 油藏动态模型。 在上述工作的基础上，运用全压力历史拟合方法进行数值试井动态模型精细调 整、修正和完善。 复杂问题验证分析及动态模型完善。 依据建立的试井动态模型进行油井或渗流单元压力等参数的预测。 3 2 3 流线数值试井解释子系统流程 该子系统的流程为： 根据油藏精细描述成果，建立地质模型。 建立生产阶段的渗流数学模型。 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 流线追踪求解生产阶段渗流数学模型。 与实测油井及区块生产流量历史、压力历史等生产动态资料进行拟合。 建立测试阶段的流线数学模型。 数值求解得到理论压力响应，运用遗传算法进行测试压力的自动拟合。 依据建立的数学模型进行剩余油分布情况的预测，输出试井解释参数。 3 3 各子系统的功能及特点 3 3 1 解析试井子系统 解析试井解释是断块油藏探边测试解释系统的基础。该解释系统中的解析试井解释 子系统中具有无限大油藏、不渗透边界、泄露断层、定压边界、封闭边界等不同的外边 界模型，基本包含了各种规则边界的模型。具有边界模型丰富、解释速度快等特点，可 以较好地完成单井规则边界条件下的探边试井资料解释。 3 3 2 有限元数值试并解释子系统 该系统为试井解释人员提供了一个直观、真实描述油藏的工具，能够构造任意形状 边界、径向复合区域等复杂的油藏模型，并可以通过厚度、孔隙度、渗透率等参数定义 油藏的非均质性，通过油藏边界断层设置及井位确定很好地考虑油藏外边界及邻井影 响，在做数