等时试井思想在指示曲线法测调技术中的应用

李泽奎

(中石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第九大队,黑龙江 大庆 163853)

等时试井思想在指示曲线法测调技术中的应用

李泽奎

(中石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第九大队,黑龙江 大庆 163853)

在指示曲线测调技术应用过程中,不成功的井大部分原因是注水压力不够稳定。等时试井理论是一种产能试井理论,该理论在应用过程中并不需要流动压力达到稳定,就可以对压力和产液量进行录取,再通过一定的计算就可以得出稳定的产能方程。为此,尝试将等时试井思想应用于指示曲线法测调技术,利用一组不稳定的压力流量数据,通过一定的计算来求出指示曲线方程中的未知参数,得到指示曲线方程,从而实现在不需要稳水的情况下,只通过一次测试就可以应用指示曲线的目的,由此大大提高该技术的成功率,并进一步缩短测调时间,提高测调效率。此外,该方法也可以进一步发展应用到其他水井测试项目中,进一步提高测试资料的及时性和准确性,从而使测试资料在水驱精细挖潜中发挥出更大的作用。

等时试井;指示曲线测调技术;压力流量;指示曲线方程

测试服务一直被誉为油田注水的“诊断科”,测试技术的高低、测试资料的好坏直接影响到整个油田的水驱效果,尤其是水驱精细挖潜,对测试资料提出了更高的要求。指示曲线法测调技术是经过不断研究改进而形成一种新型的水井测调技术,该技术与传统的水井测调工艺相比有了很大的突破,在很大程度上提高了测调的工作效率,降低了工人的劳动强度,大大增加了测试资料的时效性,可以更及时有效的为水驱精细挖潜提供技术支撑。但在应用该技术过程中,不成功的井大部分原因是注水压力不够稳定。注水压力稳定这一问题之所以会影响到该技术的成功率,是因为在应用指示曲线测调技术的时候需要通过2次测试获得2组稳定的压力流量数据,从而找出该井的地层吸水规律。但在现实测试过程中,如果不经过长时间稳水,测得的压力流量数据往往是“假稳定”或不稳定的,如果稳水,各个井况本身存在差异,需要的稳水时间较长,甚至有些井本身就很难较长时间的稳定配注,这样又会影响测调效率。

等时试井理论是一种产能试井理论,该理论在应用过程中并不需要流动压力达到稳定,就可以对压力和产液量进行录取,再通过一定的计算就可以得出稳定的产能方程。为此,笔者尝试将等时试井思想应用于指示曲线法测调技术。

1 等时试井原理

等时试井方法采取3个以上不同工作制度生产,同时测量流动压力。实施时并不要求流动压力达到稳定,同时每次改换工作制度开井前,关井恢复到原始底层压力。井的产量和压力对应关系见图1,对应的数据示例见表1。

用测点数据作图时,对应第i个工作制度下的产气量qgi的压差的计算方法是:

式中,Δpi为产气量为qgi时的压差,MPa; pR为地层压力,MPa;pwfi为第i个工作制度下的井底流动压力,MPa。

应用上述的对应关系,可以做出等时试井的产能方程图,如图2所示。从4个不稳定产能点,做不稳定方程的平行直线,得到稳定的产能方程线,然后用图解法推算出无阻流量qAOF。无阻流量是指井底放空为大气压力时,产气值将达到极限值,这时的气井产量称为无阻流量。

表1 等时试井压力与产量对应关系举例

2 指示曲线测调技术原理

首先把注水井看成是一个整体压力系统[1],有:

式中,P咀前为陶瓷水咀前的注入压力,MPa;P咀损为注入流体经陶瓷水咀后的压力损失,MPa;Pk为地层压力,MPa;q为流经陶瓷水咀的流体流量,m3/d;J为吸水指数,无量纲。

现在水井测调所使用的电子流量计不但能够测出分层流量,同时还能携带层段的咀前流压值。这样P咀前和流量q就已知,通过2次检测卡片得:

通过式(3)可以确定地层压力Pk和吸水指数J,也就是知道了地层吸水规律。假定某个层的水咀不变或者假定一个注水井调试合格以后井口应该具有的流压值,就可以算出每个层段的咀前流压值,把这个压力和地质要求的配注量代入式(2),总能找到一个水咀直径满足这个方程。其他层段同样这样处理,就得到了水咀组合。

通过这一原理简介就可以看出,必须获取2组稳定的压力流量数据才能求出吸水指数和地层压力,从而得到准确的指示曲线方程。这就是前面提到的影响这一技术成功率的一个重要原因。下面尝试利用等时试井的思想通过一组数据来进行吸水指数J和地层压力Pk的计算。

图2 等时试井产能方程示意图

3 利用一组数据进行参数计算

在调试时,首先测一遍检测卡片,得到调前的压力流量曲线,如图3所示。

3.1 偏Ⅳ层段的计算方法

首先以箭头所指偏Ⅳ层段为例来进行计算。假设地层压力Pk=0.1MPa,从流压台阶上选取n组压力流量数据,其中第i点的压力和流量为(Pi,qi),将此时的Pk及(Pi,qi)带入式(2),求得此时的吸水指数Ji,这样,利用n组压力流量数据就可以求出n个吸水指数J,将这n个吸水指数做成J的图版,就得到Pk=0.1MPa时的吸水指数曲线。依次下去,采用试凑法,将Pk每次增加的步长设为0.1MPa,再将流压台阶上所选的n组压力流量(P,q)带入式(2),求得J,然后再作出J的图版。因为地层压力肯定小于该层的视流压,所以Pk的试凑范围为0.1MPa至视流压。在作出的所有图版中寻找J相对最平稳的图版,此时的PkⅣ和JⅣ即为该层段的地层压力和吸水指数。

图3 调前压力、流量曲线

图4所示为某口试验井上当Pk=15MPa和Pk= 20MPa时,以压力为横坐标,流量为纵坐标所绘制的图版,该图版中2条趋势线的斜率即为地层的吸水指数J。由图4可见,Pk值越高趋势线斜率越大,即J值越大。在绘制该图版的过程中,为了便于计算,忽略了嘴损函数的影响,由此也可以看出,在不考虑嘴损函数的前提下,地层压力和吸水指数基本成正比关系。

图4 不同Pk试凑值下J的变化

3.2 偏Ⅲ层段的计算方法

现在的测试资料是用递减方法计算流量的,所以偏Ⅲ层段地层压力和吸水指数的计算要复杂一些。首先来确定偏Ⅲ流压台阶上某一压力点PⅢi所对应的真实流量qⅢi,将PⅢi减去与偏Ⅳ层之间的静水柱压力后得到的压力PⅣ和确定的PkⅣ、JⅣ带入式(2),求得流量qⅣ,再用流压台阶上选取的流量qⅢ减去qⅣ得到qⅢi,然后将(PⅢi,qⅢi)代入式(2),同样将Pk每次增加的步长设为0.1MPa,从Pk= 0.1MPa开始进行与偏Ⅳ相同的计算过程,最终求取该层段的地层压力PkⅢ和吸水指数JⅢ。

利用同样的方法即可求出偏Ⅱ和偏Ⅰ层的地层压力和吸水指数。这样就可以通过一次测试来获取各层的地层压力和吸水指数,从而可以进一步利用指示曲线测调技术来对该井进行后续的测调工作。

上面所述计算过程看起来比较复杂,但完全可以通过编程来实现最终的计算目的。另外,如果井下管柱为桥式偏心注水管柱和堵塞器,计算除偏Ⅳ外各层的地层压力和吸水指数时就可以使用与偏Ⅳ完全相同的计算方法,从而使计算更加简单。

4 实例验证

为了验证上述理论以及计算的正确性,笔者选择采油九厂T55-11井进行了试验验证。首先利用指示曲线法对该井进行了测调,并取得了成功。这里笔者只以该井偏Ⅳ层段为例进行验证。在利用指示曲线法时,测得的2组压力流量数据如表2所示。

表2 T55-11井偏Ⅳ层段在不同油压下测得的压力流量数据_

为了方便计算,笔者不考虑指示曲线方程中嘴损函数部分,则全井压力系统平衡方程简化为:

将表2中2组数据带入方程(4),可以求出Pk=13.5MPa,J=40。

此外,笔者在现场对T55-11井进行了现场试验,并对试验数据列表,在不同假设Pk值的情况下进行计算,并作出了相应的J曲线组。在这里不可能将每个假设Pk下所得的吸水指数J以及相应的J图版依依列出,为了方便对比,只选择了Pk= 13.0MPa、13.5MPa、13.8MPa下的3组数据和3个相应的J图版。表3以及图5、图6、图7分别列出了各组计算数据以及相应的J图版。

表3 不同Pk值时的试验数据(选取)

从图5、图6、图7不难看出,Pk=13.5MPa时所得到的J图版是相对比较稳定的,也就是表3中的Pk值和J值比较接近T55-11井偏Ⅳ层段真实的地层压力和吸水指数,这与利用指示曲线方程求得的Pk值和J值基本吻合,从而至少说明了这一理论计算方法在趋势上是正确的。

图5 Pk=13.0MPa时的J图版

图6 Pk=13.5MPa时的J图版

图7 Pk=13.8MPa时的J图版

5 结语

笔者的目的只是通过以上的介绍阐述一个新的理论方法,并证明了该方法具有一定的可行性。具体将该方法应用于指示曲线测调技术还有很多细致大量的的工作要做。在以后的工作中,还需进一步对这一理论方法进行完善,并尽早的将其应用于生产实践,提高测试资料质量,更好的发挥测试资料在水驱精细挖潜中的作用。

[1]王建辉.指示曲线法测调技术的逆向应用探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2012,33(9):53-54.

[编辑]洪云飞

湖北省高校学报研究会2014年综合学术年会在荆州召开

4月27～29日,湖北省高校学报研究会2014年综合学术年会在荆州召开,来自全省各高校学报或期刊的100多位会员代表参加了这次会议。会议由湖北省高校学报研究会会长、地球科学名誉主编王亨君教授主持;中国高校科技期刊研究会理事长、清华大学出版社期刊中心主任颜帅,湖北省政府参事、湖北省期刊协会会长黄国筠,长江大学副校长张玉清,荆州市政协副主席、长江大学教授李建明等领导出席了开幕式。

在开幕式上,作为此次会议的协办单位,张玉清代表长江大学致词,他介绍了长江大学发展情况及长江大学各个学报近年来所取得的进步;强调期刊在高校发展中具有非常重要的地位和作用;并对湖北省期刊同行对长江大学各个学报的支持表示感谢,祝愿各兄弟院校学报在未来得到更好的发展,更有影响力、号召力、凝聚力。

在年会报告会上,与会代表围绕“高校期刊的改革与发展”这一主题展开交流讨论。黄国筠给大家讲解和分析了目前的期刊出版方针政策,并给与会代表通报了2014年湖北省期刊评优活动的相关信息;颜帅作了《中国科技期刊“三步走”》的报告,给代表们带来了包括中国高校学报在内的中国科技期刊运行机制改革和发展的最新动态;王亨君作了《科技期刊数字出版与国际化》的报告;《华中师范大学学报(社会科学版)》副主编邓宏炎谈了对高校学报国际化的几点思考;长江大学期刊社社长舒干介绍了《长江大学学报(自科版)》旬刊的办刊经验与教训;《大地测量与地球动力学》主编柳建乔阐述了期刊集团化发展特征,并对当前存在的问题进行了分析;《武汉理工大学学报:材料科学(英文版)》执行主编陈银洲详实分析了科技期刊的变革与突围;《中国地质大学学报(社科版)》主编刘传红则与大家一起探讨了教育部“名刊工程”的建设;《湖北大学学报(社科版)》主编陈道德介绍了学报创办特色栏目、争创“名栏”的经验。

TE357.6

A

1673-1409(2014)14-0104-04

2014-01-13

李泽奎(1968-),男,助理工程师,现主要从事油田试井方面的研究工作。