大尺度溶洞发育的缝洞型油藏试井解释模型研究

缝洞型油藏含有大尺度溶洞、裂缝,非均质性严重,缝洞连通模式复杂多样,对于大尺度溶洞发育的缝洞型油藏试井解释,连续介质或三重介质的试井理论已不适用。为此,基于非连续介质理论,建立大尺度溶洞发育的缝洞型油藏物理模型和渗流数学模型,考虑井筒储集和表皮系数的影响,利用Laplace变换法和Stehfest数值反演法求解得到井底压力的解析解,分析试井典型曲线的敏感性,并对一口缝洞型油藏油井的不稳定试井资料进行了解释,得到了储层及溶洞参数。该方法可以用来解释大尺度溶洞发育的缝洞型油藏不稳定试井资料,为大尺度溶洞发育的缝洞型油藏的试井解释提供了理论基础。     

井打在大尺度溶洞内的缝洞型油藏试井模型

天然缝洞型碳酸盐岩油藏中存在大尺度溶洞。鉴于钻井过程中会出现钻杆放空、泥浆大量漏失等现象,建立了井打在大尺度溶洞内的试井解释物理数学模型。通过格林函数和Laplace变换法求得了拉氏空间井底压力表达式,对影响井底压力动态的主要因素进行了分析。结果表明,当井打在洞内时,由于洞内的渗透性要远好于洞外地层,因此压力导数曲线后期出现明显上翘,溶洞的大小主要影响压力从洞内传播到洞外的时间长短。以缝洞型碳酸盐岩油藏中溶洞内一口井为实例对其进行了试井解释,验证了该数学模型。     

塔里木油田碳酸盐岩大尺度溶洞油藏试井新模型研究

针对塔里木油田岩溶碳酸盐岩油气藏,建立并求解大尺度溶洞两区复合油藏模型,绘制试井双对数典型曲线,并与常规试井曲线进行对比分析,最后用实例井进行验证。研究表明,大尺度溶洞碳酸盐岩油藏试井典型曲线与常规复合油藏基本相同,不同之处在于,大尺度溶洞油藏压力导数曲线出现多个凹陷,凹子的深浅受溶洞的大小及与井筒距离控制,一般地,溶洞越大、离井筒距离越近,凹子将越深。将裂缝孔洞渗流与大型溶洞“空腔流”结合来建立试井模型,弥补前人建立的大尺度溶洞试井模型的缺陷,可为大型溶洞碳酸盐岩油气藏勘探开发提供理论支持。     

碳酸盐岩油藏酸化井测试资料解释

碳酸盐岩油藏酸化改造非常普遍,为对这类酸化井层进行测试资料试井解释,需要建立能真实反映油藏实际的数学模型和解释图版。通过建立钻遇溶洞和封闭外边界情形下试井模型,应用拉普拉斯变换和数值反演得到碳酸盐岩油藏酸化井的井底压力响应曲线,并对溶洞区和地层窜流系数如何影响井底压力响应曲线进行了研究,说明建立模型可以对这类碳酸盐岩酸化井测试资料进行解释。     

缝洞型油藏钻遇溶洞油井的压力曲线特征

在缝洞型油藏实际钻井过程中经常出现钻杆放空、泥浆大量漏失等现象。这类油藏使用常规三重介 质试井方法解释时困难较大,建立溶洞型储层试井解释模型并对这类油藏进行测试资料试井解释具有实 际意义。在双重介质模型基础上,将溶洞简化为一个等势体,内部压力处处相等,溶洞外流体流动满足达 西定律;基于溶洞质量守恒方程,建立了缝洞型油藏试井解释数学模型;采用Laplace 变换和Stehfest 数 值反演算法得到了井底压力解析解;分析了溶洞储能比、溶洞大小、基质窜流系数、裂缝储能比等参数对 井底压力及压力导数双对数曲线的影响。利用建立的钻遇溶洞模型双对数曲线图版对塔中地区某井进行 了解释,并见到了良好效果。该研究结果可以为缝洞型油藏试井解释提供理论指导。     

大尺度溶洞压力响应特征

缝洞型油藏数值模拟中的重点和难点是溶洞系统处理,现有解释模型不能有效解释、评价含大尺度裂缝洞穴的碳酸盐岩储层。将溶洞视为一个内部处处压力相等的整体,利用溶洞质量守恒原理建立了含大尺度溶洞缝洞型油藏数学模型,使用直接边界元方法计算了溶洞压力响应,求解计算得到了溶洞的大小及离井距离、窜流系数、储能比对溶洞压力响应曲线的影响,为缝洞型油藏数值模拟溶洞处理提供了参考依据。定产量开采时,溶洞压力导数先上升到一个峰值,然后下降到0。双孔介质油藏中裂缝窜流会使得上升段出现一个台阶,窜流系数影响着台阶出现时间和台阶的高低,储能比影响着台阶持续时间。溶洞半径相同情况下,离井距离越小,溶洞压力导数峰值越大。溶洞离井距离相同情况下,溶洞半径越大,压力导数峰值越小。     

缝洞型油藏试井模型及其在顺北油田的应用

塔里木盆地顺北油田为缝洞型油藏,裂缝、大尺度溶洞并存,流动机理复杂,常规试井模型无法进行解释。在分析地层渗流、溶洞流体波动、井筒管流耦合的流体流动特征基础上,建立了钻遇溶洞、未钻遇溶洞2种缝洞型油藏试井模型。研究结果表明：缝洞型油井的井底压力响应曲线上可识别出井储、过渡、溶洞1、地层裂缝、溶洞2等流动阶段,而顺北地区油井多洞参与流动的特征较多,主要表现为有明显双洞特征和无明显双洞特征2种曲线类型;通过模型参数反演能够得到溶洞体积、溶洞距离、缝洞体积等参数。对顺北油田1口油井进行分析表明,新模型与实测曲线拟合精度高,拟合率达85%以上,计算的地层参数能够满足工程精度,且符合油藏地质特征。研究成果可用于缝洞型油藏试井资料解释。     

三重介质低渗油藏压力响应特征

建立了考虑裂缝渗流存在启动压力梯度三重介质低渗油藏数学模型,以低渗油藏调查半径为动边界,采用拉普拉斯变换得到拉普拉斯空间数学模型,对模型采用有限差分法离散求解得到井底压力,绘出了三重介质低渗油藏试井图版,并研究了不同启动压力梯度、基质储能比、溶洞储能比对三重介质低渗油藏试井曲线的影响.     

缝洞型碳酸盐岩油藏压力响应特征

缝洞型碳酸盐岩油藏开发过程中,由于部分储层中发育大尺度溶洞,溶洞的位置及大小将会影响储层中流体流动规律。在假设储层中大尺度溶洞为等势体、将基质和裂缝看作双重孔隙介质的基础上,建立了储层流动模型。采用Laplace变换和边界元方法对模型进行求解,得到了井底压力响应特征曲线。对比了双重孔隙介质模型的解析解与边界元方法的计算结果,证明了该模型的准确性。同时,对溶洞参数的敏感性进行了分析,分析结果表明:溶洞半径越大,特征导数曲线上上凸和下凹的幅度越大;压缩系数比越大,曲线上凸段持续时间越长,下凹幅度越大。该方法对发育大尺度溶洞的油气藏储量评估与地层测试有一定借鉴意义。     

缝洞型油藏斜井三孔双渗试井分析模型

缝洞型油藏的基质、裂缝和溶洞之间存在流体窜流,且基质和裂缝同时向井筒供给流体,假设油藏顶底不渗透、侧向无穷大、储集层水平等厚,建立了斜井试井分析理论模型。利用拉普拉斯变换、分离变量等方法得到了拉普拉斯空间下的试井模型解析解,通过Stehfest反演获得了井底压力解。利用受模型参数控制的试井分析样版曲线,开展了流动阶段识别及曲线敏感性分析。典型的斜井三孔双渗试井样版曲线反映出早期径向流阶段、线性流阶段、溶洞向裂缝窜流阶段、溶洞向基质及基质向裂缝窜流阶段等8个主要的流动阶段。井斜角、裂缝与储集层渗透率比等参数取值对试井样版曲线特征影响显著。     

四川盆地下二叠统碳酸盐岩气藏储渗空间研究

四川盆地下二叠统碳酸盐岩储层是以缝洞储气为主,在储量规模较大的含气区内通过钻井极少见到溶洞,天然气主要通过裂缝产出。仅用井底钻遇的储层性质来描述其所在的整个缝洞系统的储渗特征,溶洞的管道状特征有局限性,最终导致了较低的钻遇率。溶洞发育是较高产能和较大储量规模的主控因素,而裂缝发育扩大了缝洞系统的连通性。     

金坛盐穴地下储气库固井技术

分析了江苏金坛地区盐穴储气井固井存在的技术难点（无井底、井底温度较高、井眼尺寸大、水泥石长期胶结性能要求高等）。通过采用在盐穴溶腔顶打水泥塞建立人工井底技术、应用半饱和盐水水泥浆体系和提高大井眼顶替效率技术。解决了改造采卤井固井技术难题，实现了无井底盐穴固井；通过改进欠饱和盐水水泥浆性能，提高了新腔井的盐膏层固井质量，在现场施工井中取得了良好的效果。实践表明，该固井技术能满足金坛地区盐穴储气井固井的需要。可以提高固井质量。     

缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟技术与应用

缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间类型多样,溶孔、裂缝、溶洞共存,尺度差异大,流动复杂,既有渗流、裂缝流,又有洞穴流,常用的数值模拟方法已不适用此类复杂介质中的流动问题,为了研究此类油藏的开发机理和剩余油分布规律,建立了缝洞型油藏洞穴流与裂缝流和渗流耦合的数学模型,并用有限体积法对数学模型进行了离散,用自适应方法对方程组进行了求解,形成了缝洞型油藏的数值模拟软件.对塔河油田一个井组剖面和一个缝洞单元进行了数值模拟历史拟合,揭示了此类油藏剩余油类型主要有洞顶剩余油、边角剩余油、阁楼油、底层剩余油、绕流油和充填溶洞剩余油,结果与生产实际相符,证明缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟模型是正确的,对缝洞型碳酸盐岩油藏剩余油挖潜和提高采收率有较大的应用价值.     

碳酸盐岩溶洞横向尺度变化的地震响应正演模拟

为了模拟碳酸盐岩储层中不同横向尺度溶洞的地震响应特征,设计了具有不同横向尺度但高度和充填物相同的溶洞地质模型,分别采用数值模拟技术和物理模拟技术进行了正演模拟,分析研究了由溶洞宽度变化引起的地震响应变化的特征。研究结果表明,溶洞宽度的变化会引起溶洞反射特征“串珠”中“珠”的数目发生改变,溶洞顶、底位置与溶洞绕射波的相位有对应关系,在偏移剖面中“串珠”尺度与实际溶洞尺度之间存在较大差异。对比同一模型的数值模拟和物理模拟正演结果发现,所得的不同横向尺度溶洞的地震响应特征总的趋势是一致的,但在细节上有所差异,这表明两种正演方法具有互补性,为研究溶洞的“串珠状”地震波反射特征提供了更好的手段。     

钻遇大型溶洞的油井参数及储层参数动态评价方法

缝洞型碳酸盐岩油藏储集体类型多样,大型溶洞、溶孔及多尺度裂缝发育,储集体形态不规则、尺度差异大、连通性差,储层非均质性极强。大型溶洞是主要的储集空间,裂缝主要为渗流通道,油水分布复杂。目前基于地震资料解释的缝洞型储集体静态雕刻方法对油井地质储量评价的误差较大,且该静态方法无法评价其他油井参数和储层参数。利用油井实际生产数据,基于产量不稳定分析方法,提出了一种运用动态数据评价油井动态储量及其他储层参数和油井参数的新方法,即:将大尺度溶洞储集体模型视为大型溶洞与周围小尺度孔洞缝组成的多重介质复合模型,大型溶洞内的流体流动等效为自由流,周围复杂小尺度孔洞缝内流体流动等效为达西渗流,进而建立渗流-自由流耦合数学模型;通过求解获得缝洞体中油井的产量不稳定分析曲线,并进行各参数的敏感性分析。同时,经过规整化处理,构建归一化的Blasingame典型曲线图版,并通过图版的拟合最终建立储集体油井参数和储层参数的评价方法和流程。通过塔里木油田现场实际应用,验证了方法的可靠性和实用性,获得的储集体各项参数可评价油井生产动态及指导油藏下一步的合理开发部署。     

边界元理论在缝洞型非均质油藏渗流研究中的应用

从渗流力学基本理论出发,建立了缝洞型非均质油藏直井渗流数学模型。采用Lord Kelvin点源解、贝塞尔函数积分和泊松叠加公式等方法求解出了缝洞型非均质油藏直井渗流的边界元基本解,建立起了缝洞型非均质油藏直井井底压力响应边界元解模型。通过理论计算得到了无因次压力和压力导数与无因次时间双对数理论图版,并详细分析了井在内区高渗带不同位置和高渗带位于油藏不同方位等情形对井底压力动态的影响。     

哈拉哈塘油田单井钻遇储集体类型及注水替油效果分析

针对哈拉哈塘油田缝洞型油藏单井注水替油效果差异大的问题,在分析哈拉哈塘油田注水替油井动静态特征的基础上,建立了基于地球物理方法、录井响应特征、动态分析系统判别储集体类型的方法,将哈拉哈塘油田单井钻遇储集体划分为孤立洞穴+弱底水型、孤立洞穴+强底水型、裂缝孔洞型、裂缝孔洞+底部洞穴型等4种类型,并通过注水替油机理研究和矿场试验对不同类型缝洞体的注水替油效果进行了分析。该油田60口井注水替油的矿场实践结果表明,孤立洞穴+弱底水型、裂缝孔洞+底部洞穴型储集体宜采用注水替油方式开采,而裂缝孔洞型、孤立洞穴+强底水型储集体不适宜采用注水替油方式开采。研究结果对哈拉哈塘油田缝洞型油藏开发方式优选及改善单井注水开发效果有重要的指导作用。      

天然气在复杂气藏内渗流问题的新模型及应用

针对形成不同流体区域的气藏、有边水气藏、岩性尖灭气藏及井底存在污染或改善的气藏等情况,建立了考虑井筒相态重分布的复杂气藏的渗流新模型,求出了３种典型外边界条件下的气藏拟压力分布解析解,并绘出了井底压降曲线。给出的气藏无量纲压力表达式及压降曲线,还可适用于凝析气井及井筒带积液的气井。结合实例分析给出了本理论在油田开发中的应用。     

缝洞型碳酸盐岩储层水力裂缝扩展机理

应用损伤力学的方法,建立了缝洞型碳酸盐岩储层水力裂缝扩展的物理模型和数学模型,探讨了在渗流场、应力场和温度场共同作用下水力裂缝受到天然裂缝和缝洞体干扰后其走向的影响因素,研究了不同条件下裂缝的形态,分析了缝内压力的变化趋势。模拟结果表明,水力裂缝遇到天然裂缝和缝洞体后,一部分水力载荷损失在非水力裂缝路径上,但迂曲一段距离后仍会沿着平行于最大水平主应力方向延伸。水力裂缝迂曲转向的临界条件随天然裂缝与最大水平主应力方向夹角以及天然裂缝和缝洞体规模的不同而发生改变。由于迂曲转向引起的摩阻增加,使得缝内压力下降明显。     

超深断溶体油藏油井动用深度确定方法及其对开发的指导意义

超深断溶体油藏是近年来在塔里木盆地发现的一种断控缝洞型碳酸盐岩油藏,油井生产过程中井底下方油气沿断裂高导流通道向井底流动。为表征油井纵向动用范围,提出了"动用深度"的概念,并建立基于井温的油井动用深度确定方法。动用深度定义为超深断溶体油藏油井生产时井底下方流体开始向上流动的位置到井底的垂向距离。在油井纵向动用位置,纵向上驱动压力梯度等于流动阻力、流速等于0、流温等于静温。利用井温法可计算油井动用深度,本质上是基于超深断溶体油藏非等温流动特征确定"热源"位置。研究认为：基于温度—深度线性关系的油井动用深度控制方程,其分母为静温梯度与流温梯度差。油嘴尺寸越大,油井动用深度越深且流体热损失越小,这均导致相同深度流静温差越大。油井动用深度概念及确定方法的提出在超深断溶体油藏油柱高度认识、储量计算、动用方式优化等方面具有重要意义。超深断溶体油藏的初始静压并不"静",基于超深断溶体油藏油井生产压差和油藏压降的油藏工程评价指标计算方法需重新建立。