閉式氣舉的井底壓力分析

閉式氣舉的井底壓力分析摘要根據(jù)閉式氣舉井底瞬時(shí)壓力的特點(diǎn),提出閉式氣舉的井底壓力偏微分方程（詳見）及其邊界條件和初始條件,經(jīng)過求解,給出該方程無因次化后的Laplace空間和實(shí)空間上的井底壓力表達(dá)式,得出整個(gè)氣舉過程的井底壓力。由此,對(duì)井底壓力歷史進(jìn)行擬合分析,可以得到地層參數(shù),達(dá)到評(píng)價(jià)地層的目的。主題詞氣舉測(cè)試壓力分析試井解釋前言氣舉是一種傳統(tǒng)的常規(guī)試油工藝方法,90年代以來,經(jīng)過改進(jìn)該方法一直被用于現(xiàn)場(chǎng)試油層壓后排液求產(chǎn)。在大慶油田,通常是采用封隔器單卡單向閉式氣舉和封隔器雙卡單向閉式氣舉方法,對(duì)產(chǎn)量相對(duì)較高的低滲透層和井筒油氣水復(fù)雜條件的井進(jìn)行壓后排液求產(chǎn)及地面資料采集。閉式氣舉的優(yōu)點(diǎn)在于:油井正?；謴?fù)時(shí),油套管同時(shí)積液,氣舉時(shí)單流球閥關(guān)閉,可一次舉空油套管空間積液,氣舉效率高,同時(shí)又可以達(dá)到洗井的目的,并且洗井時(shí)對(duì)油層沒有傷害。近年來,壓力計(jì)得到了普遍使用,在閉式氣舉時(shí),有時(shí)隨排液管柱下入井底壓力計(jì)監(jiān)測(cè)排液過程中地層壓力變化情況,這樣就可以得到氣舉多周期求產(chǎn)的壓力變化曲線。本文正是針對(duì)這種壓力資料開展了試井分析方法研究,通過嚴(yán)格的公式推導(dǎo),利用整個(gè)井底壓力歷史擬合分析,得到地層滲透率、井壁污染狀況等參數(shù),從而達(dá)到評(píng)價(jià)油藏的目的。方程及求解閉式氣舉在氣舉排液期間,由于氣舉孔凡爾關(guān)閉,相當(dāng)于井底關(guān)井,因而井底壓力升高;而在停舉恢復(fù)期間,地層的流體又不斷地流向井筒,使得井筒中的液位不斷升高,井底壓力也隨之升高,井底流量隨時(shí)間不斷下降。隨著多次的氣舉和停舉,井底壓力呈現(xiàn)周期性變化。但即使每個(gè)周期時(shí)間相同,由于地層中的壓力分布不同,因而井底壓力也不相同。下面根據(jù)閉式氣舉的特點(diǎn),給出其井底壓力偏微分方程及邊界、初始條件。1.假設(shè)條件根據(jù)地層特征及問題的復(fù)雜性提出以下假設(shè)條件；（1）油藏均質(zhì)、各向同性、等厚,且為無限大地層；(2)地層中的流體及巖石考慮成微可壓縮；(3)多孔介質(zhì)中的流體滿足達(dá)西定律,且流體為單相；(4)流體在井筒中流動(dòng)時(shí),不考慮流體與管壁的摩擦力及其能量損失；(5)油井僅考慮直井或垂直裂縫井。2.無因次量定義為了求解問題方便,采用無因次形式的方程。為此,本文定義以下無因次量,即無因次壓力無因次時(shí)間無因次井筒存儲(chǔ)常數(shù)其中式中:p(r,t)——地層中的壓力分布,MPa;pi——原始地層壓力,MPa;p0——初始時(shí)刻井筒中的液墊壓力,MPa;μ——流體粘度,mPa·s;h——地層的有效厚度,m;rw——直井的油井半徑,m;Xf——垂直裂縫井的裂縫半長(zhǎng),m;K——地層滲透率,μm2。3.方程及其定解條件下面以均質(zhì)無限大地層為例,給出無因次形式的方程及其定解條件:式中:CkD—第k段的無因次井筒存儲(chǔ)常數(shù);S—表皮系數(shù);tpD—無因次生產(chǎn)時(shí)間;pwD—無因次井底壓力。對(duì)上述方程進(jìn)行Laplace變換后,得到Laplace空間上的方程及其邊界條件,即4.方程的求解上述方程的通解可表示成根據(jù)外邊界條件(9),可以得到考慮到在每次氣舉過程中井底壓力的不連續(xù)性,井底壓力導(dǎo)數(shù)Laplace空間上的表達(dá)式可寫成聯(lián)合(12)和(13)式,得到Laplace空間上的井底壓力.pwD(u)的表達(dá)式,即通過卷積,可以將Laplace空間上的井底壓力表達(dá)式反演到實(shí)空間上,即其中式中:F(S,CND,u)———Laplace空間上考慮井筒存儲(chǔ)和表皮效應(yīng)的定產(chǎn)量井底壓力導(dǎo)數(shù)的解。對(duì)于均質(zhì)無限大油藏對(duì)于無限大地層中均勻流量垂直裂縫井其中式中:K0（x）,K1（x）—Bessel函數(shù);L0（x）,L1（x）——0階,1階修正Struve函數(shù)。通過求解方程(16),可以得到無因次井底壓力與無因次時(shí)間的數(shù)值關(guān)系。壓力資料分析實(shí)例閉式氣舉的壓力資料是多周期的井底壓力變化數(shù)據(jù),我們可以通過求解(16)式,計(jì)算出多次氣舉和停舉時(shí)的井底壓力,最終通過整段壓力歷史擬合得到地層參數(shù),進(jìn)而評(píng)價(jià)油藏物性及污染狀況等。下面以M13井為例加以分析。M13井,井段1425.5～1617.2m,F、Y層。1993年2月8～23日壓后反舉排液求產(chǎn),共計(jì)34個(gè)周期,日產(chǎn)油5.546t。本井是大慶油田的一口閉式氣舉井,油層的基本參數(shù)及流體高壓物性參數(shù)為:原始地層壓力pi=15.3MPa,地層厚度h=13.3m,油層中部深度Hp=1521.4m,壓縮系數(shù)Ct=9.3×10-4MPa-1,流體密度ρ=870.1kgPm3,流體粘度μ=4.2mPa·s,體積系數(shù)BO=1.089,孔隙度φ=0.114。圖1M13井氣舉求產(chǎn)壓力曲線擬合圖通過調(diào)整地層參數(shù),得到壓力歷史曲線擬合圖(見圖1),經(jīng)過曲線擬合分析,求得地層滲透率K=0.26×10-3μm2,地層總表皮系數(shù)S(t)=-5.66,裂縫半長(zhǎng)Xf=40m。由解釋參數(shù)分析可知,該井層物性較差,巖石較致密,經(jīng)壓裂改造后措施見效,達(dá)到工業(yè)油流。結(jié)