大排量地層測試器滲流機理分析

通過測量地層中的流量和壓力之間的變化關系，以及儲存層的流動樣品，確定地層的壓力、滲透率和表皮系數。現在，它已成為氣田勘探的重要方法，尤其是海上氣田勘探。在勘探階段及早地確定油氣層的產能,對于迅速制定油氣田高效開發策略具有重要意義,目前評價方法是以鉆桿測試技術為依據,其原理是根據滲流力學理論進行產能評價,但這種測試在海上油田勘探中占井時間長、測試成本高。因此國際上一些石油技術服務公司正在研制大排量的地層測試器,并已取得重要進展。但由于目前電纜地層測試器采用一次開關測試方法,無法對產能作出正確評價。我們在FCT電纜地層測試器工具研制基礎上,探討了利用大排量地層測試器取代鉆桿地層測試技術進行產能評價的可能性。一、井底壓力反演地層測試器流動期結束后,地層中流體停止流動,探針附近壓力開始恢復,壓力波在地層中的傳播方式有兩種:球形流動和圓柱型流動(徑向流動)。在厚地層中測試時,壓力波未達到油層上下不滲透界面時,恢復期壓力波呈球形傳播,如圖1所示,這時流動形態以球形為主。大排量的泵抽式地層測試器流動期排量大,測試半徑遠遠大于RFT測試器,對于5～10m厚的油藏,壓力波很快傳播到上下油層邊界,這時流動變為向探頭方向的徑向流動(圖1)。因此,后期流動以徑向流為主。為此,在實際壓力分析與測試設計過程中,應該考慮兩種流動形態的滲流形式區別,井底壓力計算方法如下:(1)早期球形流動階段,采用球形流方法,考慮地層測試期管線儲存的壓力反演解為:pˉWD(z)=[(1?e?2z√)+Sz√(1+e?2z√)]/z3/2{z√CD[(1?e?2z√)+Sz√(1+e?2z√)]+(1+e?2z√)}(1)pˉWD(z)=[(1-e-2z)+Sz(1+e-2z)]/z3/2{zCD[(1-e-2z)+Sz(1+e-2z)]+(1+e-2z)}(1)(2)晚期流動階段,采用徑向流動方法,井底壓力反演解為:pˉWD(z)=K0(z√)z[z√K1(z√)+CDe2SK0(z√)](2)pˉWD(z)=Κ0(z)z[zΚ1(z)+CDe2SΚ0(z)](2)式中:pWD(z)—無因次井底壓力的拉氏反演解;z—對應時間的拉氏變量;S—表皮系數;CD—無因次管儲系數;K0—一類零階修正貝塞爾函數;K1—一類一階修正貝塞爾函數。二、地層測試方法現有電纜地層測試器一般采用一開加一關的測試方法,無法對產能做出評價。根據上述分析,既然大排量地層測試器流動形態已由球形流過渡到徑向流,可以借用鉆桿地層測試器測試程序。大排量泵抽式測試器測試的產能確定原則是:(1)設計合理壓差,類似于DST測試,采用3個流動—恢復測試序列;(2)測取有效開關井序列壓差與產量;(3)采用地層測試器壓力解釋方法求準地層參數;(4)采用類似系統試井方法計算采油指數;(5)繪制IPR流入曲線。三、無砂氣藏水氣藏時間及參數確定由于大排量測試器正處于研制階段,無測試數據,因此根據式(1)和式(2),采用3個流量測試序列,計算壓力數據,如表1。有關油層數據如下:油層厚度h=5m,孔隙度Φ=20%,粘度μ=2mPa·s,流體壓縮系數cμ=1.45×10-3MPa-1,巖石壓縮系數cp=5.22×10-3MPa-1。地層壓力Pi=20.00MPa,滲透率k=10.0×10-3μm2,表皮系數S=1.0,管儲系數C=6.0×10-7m3/MPa。通過模擬計算,選取對應的壓差和流量數據繪制相應曲線,見圖2,計算斜率為1.7771m3/d·MPa,即為采油指數。確定的流量與壓差關系為:q=9.0146(pi-pwf)(3)根據式(3),針對不同壓差,計算了對應的產量,如表2。對應的產量壓差曲線見圖3。四、試序列確定產能方法為地層