数值试井技术在多相流致密储层中的对比应用

孙胜宇

（吉林油田分公司勘探开发研究院 吉林松原 38000）

关键字：数值试井；致密储层；PEBI非结构化网格

1 前言

吉林油田试井技术先后经历手工半对数试井解释、手工双对数试井解释及软件综合应用三个阶段。在此期间，应用常规试井解释技术成功解决F、H等一系列中高渗储层试井解释难题。但是，随着开发对象逐渐向低品质、低渗透-特低渗透储层，甚至致密储层转变，非常规致密储层试井解释技术已成为吉林油田目前所面临的重大挑战和技术难题。

吉林油田FY油层储层渗透率仅为0.16×10-3μm2，为典型的非常规致密储层特征，为最大限度提高储层最终采收率，油田多采用水平井规模缝网压裂方式增加泄流面积，提高单井产能。受压裂改造工艺影响，改变了近井地带渗流场特征，常规解析试井方法难以准确描述裂缝面及近井地带微裂缝渗流特征。同时，受水平井与压裂裂缝双重作用，试井解释曲线线性流段持续时间较长，难以出现径向流，加之扶余油层致密储层为油、气、水多相流特征，进一步加大了试井解释难度。

数值试井技术是对试井问题的数值求解，即直接用数值解的方法解决试井问题。它可以在对测试井进行常规解析试井解释的基础上，采用PEBI非结构网格，不仅可以准确刻画裂缝面及近井地带微裂缝渗流特征，实现网格与裂缝、裂缝与井筒之间的连接一致性，也可以有效表征与井筒轴线呈任意角度的裂缝，实现多形态压裂裂缝的数值模拟，为生产实践提供理论依据。同时，PEBI网格中相邻网格块的交界面垂直平分相应PEBI网格的连线，具有有限差分的剖分特点，最终得到的差分方程与笛卡尔差分方程相似，从而更好地逼近流体流动形态，获得更加精确的数值解。

2 数值试井技术在多相流致密储层压裂水平井中的应用

CH58井为松辽盆地南部Q油田一口评价井，测试层位为FY油层致密砂岩储层，该井于2015年10月25日进行15段压裂，加砂575m3，加液18198m3，压后投产连续生产230天，平均日产油5.5t，日产水45.7m3，2016年6月11日至2016年7月17日开始关井，准确系统试井测试，2016年7月18日至2016年7月21日进行回压试井测试4天，2016年7月22日至2016年8月11日进行关井压力恢复测试，关井时间468h、地层有效厚度9m、孔隙度10%、井筒半径0.1m，水平段长度1212m。

通过对CH58井关井压力恢复诊断曲线进行分析，双对数－导数曲线早期井筒储集段为变井储特征；中期为压裂水平井+地层双线性流段，由于裂缝径向流段非常短暂，难以分辨，因此，曲线很快由压裂水平井线性流段进入地层线性流段，呈现压裂水平井与地层双重作用的双线性流段；后期双对数曲线上翘，且模型为压裂水平井，外围类似存在一个椭圆型边界，因此，选取矩形边界近似模拟椭圆边界；由于本井为致密储层压裂水平井，曲线难以出现径向流，形态特征也表明该井未出现径向流0.5线。同时，从曲线特征上看，压力恢复曲线先后出现两次台阶式跳跃，证明该井存在油、气、水三相流，且在井筒内重力分异引起压力波动。

依据模型分析结果，首先选用具有变井筒储集和表皮效应+（压裂水平井+均质地层）三线性流+圆形封闭边界的Perrine常规试井解释方法对本井进行解释分析。

参考CH58井实验测定数据，采用Perrine方法选取参数如下：体积系数B=1.79147m3/m3，粘度μ=1.97584cp，综合压缩系数Ct=0.002365141/MPa，岩石孔隙压缩系数Cp=4.35×10-41/MPa。同时，依据本井压后相渗曲线及三相饱和度，求取Sw=42%和Sg=13%条件下的等效渗透率，解释参数为：测点地层压力26.65MPa、渗透率3.52×10-3μm2、表皮系数-7.5、井筒储集系数0.46m3/MPa、解释水平井长度850m、裂缝段数15、平均裂缝半长74m（见图1、图2）。

图1 CH58井压力恢复双对数拟合图

图2 CH58井压力恢复半对数拟合图

从常规解析试井拟合结果来看，中期线性流段曲线没有实现完全拟合，表明常规试井解释方法无法准确描述近井地带压裂裂缝及水平井渗流场特征。

而数值试井技术可以在常规试井解释基础上，采用三维PEBI非结构化网格模拟技术，以井为中心，以井筒半径为初始步长，等比例向外围扩展，采用局部加密网格实现网格与裂缝、裂缝与井筒之间的连接一致性，从而更为精细地描述裂缝面及近井地带缝网渗流场特征。

而具有一定的渗流能力的外围压裂改造范围，则依托压力场波及范围进行确定，采用等比例相对较粗网格进行描述，建立CH58井等效的等间距均匀分布等裂缝长度压裂水平井数值模型，最终，更为准确的实现曲线有效拟合（见图3）。

图3 CH58井数值试井模型网格图

数值试井解释参数如下：测点地层压力26.65MPa、渗透率6.01×10-3μm2、表皮系数-5.23、井筒储集系数2.15m3/MPa、解释水平井长度740m、裂缝段数15、平均裂缝半长88.19 m（见图4、图5）。

图4 CH58井数值试井压力恢复双对数拟合图

图5 CH58井数值试井压力恢复半对数拟合图

3 结论

从CH58井数值试井与解析试井拟合效果对比来看，数值试井技术可在常规解析试井解释参数的基础上，采用Perrine+三维PEBI非结构化网格模拟技术，更为精细地描述裂缝面及近井地带缝网渗流场特征，实现网格与裂缝、裂缝与井筒之间的连接一致性，使解释结果更加符合实际地质状况，使拟合效果更加准确、可靠，能够更为有效地解决多相流致密储层试井难题，为致密储层油气田后期合理井网井距开发措施决策制定提供了重要依据，对油气田合理开发具有积极的指导意义。