二氧化碳驱试验区试井测试资料分析及应用

王敬瑶

( 中国石油勘探开发研究院 提高采收率国家重点实验室，北京 100083 )

0 引言

注二氧化碳驱油能够提高石油采收率，具有适用范围广、驱油效率高、成本低等优点[1].试井分析是对试井测取的资料进行解释分析，取得与测试井相关的油藏及井的特性参数，如油藏外推地层压力、平均渗透率、流动系数、表皮因数等，对开发评价油藏具有重要作用[2].从二氧化碳驱试井测试资料中获得开发动态信息对二氧化碳驱理论研究和生产具有重要意义.Tang R W 等通过对二氧化碳注入井不稳定压力资料的研究发现，在流体流动与相态变化的交互作用下，压力的瞬时变化表现为3个区的复合油藏[3]；MacAllister D J对二氧化碳注入与生产井的不稳定压力进行分析，阐述基于拟压力的压力不稳定分析的理论基础[4]；雷友忠应用均质模型与裂缝模型对国内某油田二氧化碳注入井试井资料进行解释，对得到的地层参数进行对比，但是并未提出完善的试井模型与参数计算公式[5]；目前针对二氧化碳驱试井测试资料解释分析的研究比较少[6].对吉林油田某二氧化碳驱示范区的试井测试资料进行解释分析，应用复合区试井模型及现代试井分析方法获得表皮因数、储层平均渗透率、流度和外推地层压力等参数；通过对同时段不同井与同井不同时段试井测试资料综合分析，准确反映二氧化碳驱油提高采收率效果.

1 分析原理及方法

二氧化碳驱的渗流区域可划分为内区、过渡区与外区[3-11].内区为二氧化碳超临界流体，其渗流特征与气体类似；过渡区是由油气相互接触作用形成的区域，依据驱替方式不同，过渡区流体可分为单相流或油气两相流；外区即未驱替的原油.二氧化碳驱油物理模型见图1.对油井进行试井测试，数据常表现为过渡区和未驱替区部分.

图1 二氧化碳驱油物理模型

由图1可建立相应试井数学模型，用渗流方程组表示.

(1)无因次量渗流方程.考虑二氧化碳驱中3个区域渗流过程满足达西定律，应用渗流理论建立无因次拟压力方程：

(1)

式中：m1D为无因次内区拟压力函数；m2D为无因次过渡区拟压力函数；m3D为无因次外区拟压力函数；rD为无因次半径；M12为内区和过渡区的流度比；M13为内区和外区的流度比；ω12为内区和过渡区的的储容比；ω13为内区和外区的的储容比；CD为无因次井筒存储因数；s为表皮因数；tD为无因次时间.

(2)考虑在原始时刻整个地层压力为原始地层压力，则初始条件为

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

(2)

(3)考虑井筒存在井筒存储效应，井以定流量注入，因此内边界条件为

(3)

式中：mwD为无因次井筒拟压力函数.

(4)考虑整个地层为无限大储层，则外边界条件为

m3D(∞,tD)=0.

(4)

(5)考虑各流动区交接面不存在压力损失，则连接面条件为

(5)

式中：r1D为无因次内区半径；r2D为无因次过渡区半径.

图2 二氧化碳驱试井特征曲线

对式(1～5)，应用Laplace积分变换方法可以求得无因次井底压力的解，可获得双对数试井特征曲线(见图2)，由图2可以看出内外区流度不同，在无因次时间较大处拟压力导数曲线偏离水平线.通过曲线拟合技术对实际测试的二氧化碳驱试井测试资料应用该模型进行井底压力及其导数拟合分析，可以确定地层平均渗透率、井筒存储因数、表皮因数、内区半径、流度比、外推地层压力等相关参数[12-15].

2 测试资料解释分析

二氧化碳驱试验区的井位分布见图3，各测试井的孔隙度为0.18，井半径为0.1 m，黏度为5.4 mPa·s，体积因数为1.113，综合压缩系数为0.001 3 MPa-1，测试井其他基本数据见表1.在该测试井区中2008～2009年对E7、F6、D6、E4、B4、C3、B2等井进行试井测试，取得9个井次有效测试资料，其中F6井和B2井分别在2008年与2009年进行2次不同时间段的试井测试.在这些测试井中F6井与D6井为1个井组、E4井与C3井为1个井组、B4井与C3井及B2井为1个井组.

图3 试验区块井位分布

表1 二氧化碳试验区测试井基本数据

在9个井次的有效试井测试资料中有同时间段不同井的，如E4井、C3井与B2井；有同井不同时间段的，如F6井和B2井.这些不同井次试井测试资料富含油藏信息，通过分析测试资料，可以评价二氧化碳驱驱油效果.

2.1 同井不同时间段

2.1.1 B2井

B2井试井测试资料拟合结果见图4.由图4可以看出，2008年测试资料表现为压力导数曲线向上翘起的复合试井模型的特征，是外区流度比内区流度小的表现；2009年测试资料表现为压力导数曲线向下探的复合试井模型的特征，是外区流度比内区流度大的表现.应用现代试井分析方法对测试资料进行分析，解释结果见表2.由表2可以看出，从2008年6月～2009年3月该井井筒附近表皮因数和内区流度变化不大，外推地层压力有较大程度的上升，上升3 MPa以上，外区流度也变化较大，上升近6倍.内区的流度反映压裂后近井地带的流度，外区流度反映压裂后该井实际地层流度，2008年水驱时地层流度明显低于2009年二氧化碳驱时地层流度，原因是二氧化碳驱后地层油和二氧化碳混合，实现混相驱油，降低流体的黏度.

图4 B2井试井测试资料拟合结果

表2 B2井试井测试资料解释结果

2.1.2 F6井

F6井试井测试资料拟合结果见图5.由图5可以看出，2次测试表现为均质试井模型的特征.应用现代试井分析方法对测试资料进行分析，解释结果见表3.由表3可以看出， 2008年11月～2009年6月该井井筒附近表皮因数有一定程度的升高，外推地层压力也有所上升，相对其他井上升幅度较小，储层流度略有下降，这是水驱的结果，二氧化碳驱在该井未产生作用.

图5 F6井试井测试资料拟合结果

表3 F6井试井测试资料解释结果

2.2 同时间段不同井

同时间段B4、E4、C3井二氧化碳驱后试井测试资料拟合结果见图6.E4、C3井及C3、B4井分别为菱形反9点井组中2口生产井.由图6可以看出，2次测试结果表现为压力导数曲线向上翘起的复合试井模型的特征，是外区流度比内区流度小的表现.

图6 B4、E4和C3井试井测试资料拟合结果

应用现代试井分析方法分析测试资料，解释结果见表4.由表4可以看出，E4和C3井的外推地层压力较高，达到29 MPa以上；外区流度明显升高，比水驱时流度(0.1×10-3μm2/(mPa·s))升高1～2倍；B4井的地层压力明显低于同井组其他井，外区流度与水驱时比较没有变化.因此，该井在二氧化碳驱时没有受效，或者注入井B3注入的二氧化碳往该井推进较少.

表4 E4、C3和B4井试井测试资料解释结果

3 测试资料解释结果评价

试验区9个井次试井测试资料解释结果见表5.气驱前平均外推地层压力为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井受效程度较大.

表5 试验区试井测试资料解释结果

B4井生产动态曲线见图7.由图7可以看出，B4井日产液量、日产油量持续下降，动液面基本保持较低水平，二氧化碳体积分数较低.未见到混相驱油二氧化碳体积分数上升的动态特征，说明该井为二氧化碳驱未见效井，这与试井测试资料一致.

图7 B4井生产动态曲线

B2井生产动态曲线见图8.由图8可以看出，由于注二氧化碳后地层压力上升至混相压力(22.4 MPa)之上，地层能量得到很大程度补充，目前日产量油量为4.8 t，并且日产液量、日产油量处于上升趋势.这与该井试井解释结果表现出地层压力上升一致.

图8 B2井生产动态曲线

4 结论

(1)二氧化碳驱试井测试资料表现为3部分，对其驱前后特征进行解释和对比，可以反映二氧化碳驱受效情况.

(2)对同井不同时段和同时间段不同井试井测试资料解释结果对比，二氧化碳驱过程中F6井和B4井受效程度小，E7井、D6井、E4井、C3井和B2井受效程度较大.

(3)将前述解释结论与实际井动态资料进行对比，具有较好一致性，解释结果基本满足实际要求，具有一定意义.