升压法测调技术在低渗透油田中的理论研究及应用

张 云

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163853)



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升压法测调技术在低渗透油田中的理论研究及应用

张 云

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163853)

针对降压法测调时压力曲线会出现先降后升的变化从而影响资料稳定期的问题，通过理论研究得到升压法测调的数学模型和理论图版，阐明了升压法测调对测试曲线稳定性、延长测试周期起到的重要作用。通过对升、降压法测调在不同油田区块现场测试数据进行分类、统计，并结合油田的地质特征和吸水特性分析出影响降压法测调效果的主要因素，进一步确定影响因素的主次关系。现场数据分析结果表明，升压法测调在分析层间吸水能力、延长测调稳定周期等方面具有明显优势。

升压法测调技术；测调稳定周期；地层影响因素；水量降幅

0 引 言

水驱开发是保持地层压力，提高油井单井产量，进而提高油田最终采收率的重要方式之一。目前，针对非均质多油层油田，我们实施了分层注水开发的工艺技术。这样，既可以提高差油层注入能力，同时对高渗透油层实行定量控制，从而减小油田开发中的层间矛盾，使各类油层都能得到充分、有效的利用。而水井测调又是全面完成水井分层配注方案，实现“注够水、注好水”的关键环节。但随着油田注水开发的不断深入和外围薄差油层的接替动用，各个注水层段之间的矛盾也在不断加大，水井测调难度不断增加，效率较低。在我国的油田，水井测调普遍采用降压法测调[1]，通过大量的现场实验数据统计，发现降压法在低渗透油田应用存在弊病，稳定压力时会出现先降后升的变化过程，影响资料有效期。经过理论研究，我们得到升压法测调的数学模型和理论图板，因而提出注水井升压法测调技术。

本文首先从升压法的理论模型和理论图板的建立着手，再从现场试验的效果和相同相似的井网测调周期对比,得出升压法测调在低渗透油田的效果。

1 测调技术的理论依据

在均质无限大地层中，考虑井筒存储、表皮系数，假设地层及地层中的流体满足如下条件：

油藏各向同性且为等厚度；

地层中的流体及岩石为微可压缩；

多孔介质中的流体满足达西流动；

考虑表皮因子和井筒存储；

油井以阶梯产量生产且开井前地层压力为原始地层压力pi。

按照上述条件可以推导出井底压力pWD的表达式[2]：

(1)

式(1)中，pWD为井底压力，MPa；ΔtD为关井时间，h；qN为注入量，m3/d；tD为注入时间，h；γ为相对密度。

由于井底压力是嘴后压力，考虑水嘴后的嘴前压力pw0：

(2)

式(2)中，pw0为嘴前压力，MPa；pi为平均地层压力，MPa；qN为注入量，m3/d；B为流体的体积系数，m3/m3；α为流体粘度，mpa·s；k为地层渗透率，α；h为地层有效厚度，m；ΔtD为关井时间，h；tD为注入时间，h；Ct为孔隙度；Ct为综合压缩系数，1/MPa；rw为井筒半径， m；γ为相对密度；α为水嘴损失系数，与水嘴尺寸有关，MPa/(m3/D)。

利用嘴前压力公式，计算出在不同流量降幅下，注水井地层压力随时间的变化曲线。选取均质无限大地质模型，通过理论公式计算推导出升、降压法的压力理论图版。通过两个理论图版，得出如下推论：运用降压法测调地层压力在短时间内会有一个先降后升的变化过程，如图1所示；而应用升压法测调则不会出现升、降的变化过程，如图2所示[3]。

图1 降压法嘴前压力变化图

图2 升压法嘴前压力变化图

2 降压法测调影响因素的主次关系分析

降压法测调存在缺陷，从公式(2)可知：嘴前压力的主要影响因素体现在Ln函数项中，所以直接影响降压法测调效果的主要因素有3个：水嘴尺寸；全井配注水量(Q)与水量降幅(ΔQ)的比值；地层渗透率。为了验证三者的主次关系，将全井配注水量设置为定值，通过渗透率和水嘴尺寸的相应变化，建立起影响因素数据分析表，见表1。为了确定三个影响因素的主次关系，首先建立一个渗透率、配注水量和水嘴尺寸的基准数值，如图3所示；其次，改变水嘴尺寸分析其变化趋势的影响程度，如图4所示；再次，又改变渗透率，分析其变化趋势，如图5所示；最后，再次改变渗透率，分析三者的主次关系，如图6所示。

表1 影响因素数据分析表

图3 Φ3 mm水嘴的嘴前压力

图4 Φ6 mm水嘴的嘴前压力

图5 地层渗透率k=5 mD的嘴前压力

图6 地层渗透率k=38 mD的嘴前压力

从公式(2)的表达式可以看出：水嘴尺寸决定了嘴损系数，嘴损系数对嘴前压力的影响与流量的平方成正比(αqN2)，所以水嘴尺寸是最主要的影响因素；嘴前压力与流量变化幅度成正比(q1、q2-q1、...及qN-qN-1)，所以全水量比值次之；嘴前压力与渗透率倒数(1/k)也成正比，但对数项中也包括了渗透率，导致了渗透率的变化对嘴前压力变化影响最小[4]。

3 升压法测调技术在油田中的应用

降压法测调的影响因素分析表明：水嘴尺寸越小，水量比值越大，地层渗透率越小降压法出现的先降后升的现象就越明显。理论图版表明在低渗透率油田应用降压法测调效果不好，注水压力在短时间内会有一个先降后升的压力变化过程，而运用升压法压力表现得较稳定。为了验证升压法技术应用效果，在大庆采油九厂的龙虎泡作业区和新肇作业区进行了升、降压法测调对比试验，龙虎泡油田属于高含水油田，龙虎泡油田构造是一个轴向为北北东向的背斜构造，构造东翼倾没于齐家-古龙凹陷，西翼以鞍部与敖古拉断裂带东部斜坡相接。新肇油田是裂缝型油田，受储层裂缝负面影响，开发效果差，现转成线型注水开发。新肇油田区域构造处于松辽盆地中央坳陷区齐家—古龙凹陷南部新肇鼻状构造。

3.1 地层渗透率相近，全井配注量较大，配注水嘴较小的注水井的升降压法应用

龙2X-161、龙2X-17、龙2X-19、龙2X-21、龙3X-19均为4层段分层注水，全井配注量都较大。各个层段水嘴均为Φ2.4～Φ3.6 mm的小水嘴。选取龙2X-19为升压法测试试验井，其它井采用降压法测调。根据测调周期的平均时长和比例关系，统计、汇总形成了注水井测调对比表，见表2。

通过对这些井的统计可知，压力上升的比例两年的平均值是83%；龙2X-21井组的整体调试周期都比较短。试验井在运用了升压法测试后调试周期与运用降压法调试的周期有明显的延长，与同一井组的其它注水

表2 2013和2014年注水井测调对比表

井比较也有明显的优势。分析得到：水嘴尺寸和全井配注量都是降压法效果的主要影响因素，过小的水嘴尺寸和全井配注量较大，使得水流动不是层流，因而降压法测调压力所需的稳定时间更长[5]，因此，升压法调试的优越性就表现得很明显。

3.2 地层渗透率相近，全井配注量较大，配注水嘴较大的注水井的升降压法应用

龙4X-20、龙4X-22、龙4X-19构成了一个老五点法的注水井网。各个层段的注水量最少为15 m3/d，最多注水量为25 m3/d。水嘴均为Φ6.0 mm左右的大水嘴。选取龙4X-22为升压法测试试验井，其它井采用降压法测调。根据测调周期的平均时长和比例关系，统计、汇总形成了注水井测调对比表，见表3。

通过对这些井的统计可知，压力上升的比例两年的平均值是87%。通过以上的对比，也可以看出配注水嘴较大时，全井配注量较大，升压法调试周期有所延长。对比上面小水嘴的第一类试验井组，第二类试验井组的水嘴尺寸明显变大，升压法效果就变得不明显，说明水嘴尺寸对降压法的效果是最重要的影响因素，全井配注量对降压法的影响效果不如水嘴尺寸，因此，升压法调试的优势表现得不很明显。

3.3 地层渗透率相近，全井配注量较小，配注水嘴较小的注水井的升降压法应用

龙5X-19、龙5X-21、龙6X-20、龙6X-22、龙6X-23都是只有两个注水层段，并且都是10 m3/d。水嘴在Φ5.0 mm左右，选取龙6X-20为升压法测试试验井，其它井采用降压法测调。根据测调周期的平均时长和比例关系，统计、汇总形成了注水井测调对比表，见表4。

表3 2013和2014年注水井测调对比表

表4 2013和2014年注水井测调对比表

通过对这些井的统计可知，压力上升的比例两年的平均值是78%。通过对比可以看出，运用升压法对试验井的测试周期有所延长。对比上面的井组可以看出，水嘴尺寸对降压法调试是决定因素，水嘴较小使得降压法调试中稳定时间更长，与第1类型对比说明全井配注量在升降压法的测调效果中起重要作用，水嘴尺寸是最主要因素，但总体上，升压法调试的优势表现出来。

3.4 地层渗透率相近，全井配注量较小，配注水嘴较大的注水井的升降压法应用

新11X-78、新11X-80、新11X-82均是对葡萄花油层进行注水驱油，均为两个配注层段，全井配注量均为15 m3/d。各个配注层段均为无网的大水嘴。选取新11X-80为升压法测试试验井，其它井采用降压法测调。根据测调周期的平均时长和比例关系，统计、汇总形成了注水井测调对比表，见表5。

表5 2013和2014年注水井测调对比表

通过对这些井的统计可知，压力上升的比例两年的平均值是95%。分析表明砂体相互不连通，各个水井相对独立。试验井在运用了升压法测试后调试周期与运用降压法调试的周期没有明显的延长。对比第二组试验井组油层渗透率虽然降低了，但全井配注量较小，配注水嘴较大，地层渗透率对降压法调试效果影响不大[6]，因此，升压法测调效果不明显。

4 结 论

1)低渗透油田采用升压法测调资料的有效期有所延长。

2)升压法测调稳定的时间明显短于降压法测调稳定的时间。

3)降压法测调存在弱势的主要影响因素：水嘴尺寸；全井流量/水量降幅；地层渗透率。

4)影响测调质量因素中，水嘴尺寸是最主要的影响因素，其次是全井流量/水量降幅，地层渗透率影响程度最小。

[1] 闫术任,成 峰,李兴国.注水井压降资料应用分析[J].油气井测试,2000,16(02):11-12.

[2] 邹艳华,李 远,那贺忠.注水井分层流量调配方法研究[J].油气井测试,2003,19(3):18-20.

[3] 张立庆.试论提高注水井测试效率的有效途径[J].化工管理,2014,26(23):14-16.

[4] 任淑霞.升压法测调技术研究与应用[J].油气井测试,2011,27(2):17-19.

[5] 陈必威,李俊武.分层测试技术适应性分析及提高注水合格率研究[J].测井技术,2006,29(2):21-22.

[6] 裴承河,陈守民,陈军斌.分层注水技术在长6油藏开发中的应用[J].西安石油大学学报(自然科学版),2006,14(2):17-18.

Research of Boosting Measurement and Adjustment Technology in Low Permeable Oilfield

ZHANG Yun

(Logging&TestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163853,China)

In view of the data stability problem affected by the pressure curve going upward first and downward later by using the pressure-reducing method, the mathematical model and theoretical chart of boost pressure method are established, and the importance of booster pressure method to stabilize the test curve and prolong the test cycle is described. Through the classification and statistics of field test data obtained by boosting method or pressure-reducing method in different oil blocks, the main factors influencing the effect of pressure-reducing method are given combining with oil field geological characteristics and water absorption characteristics, and the priority of the different influencing factors is determined. The field data analysis show that boosting method has obvious advantages in analyzing interlayer water absorbing capacity and extending the stable measurement period.

boosting measurement and adjustment technology；stable period of measurement and adjustment；formation influencing factors；water drop

张 云，男, 1983年生，工程师,2013年毕业于东北石油大学地质工程专业，获硕士学位，目前从事油田试井方面的工作。E-mail： zhangyun_fantasy@163.com

P631.8+1

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2096-0077(2016)05-0055-05

2015-09-11 编辑：姜 婷)