缝洞型碳酸盐岩双渗油气藏产量的变化规律.pdf

天然气工业 2 0 0 8 年5 月 缝洞型碳酸盐岩双渗油气藏产量的变化规律 * 贾永禄 曾 桃 林 涛。 赵海洋。 李冬梅。 1 ． 西南石油 大学 石油工程 学院2 ． 中海 油湛江分公司技术部3 ． 中国石化西北分公 司工程技术研究 院 贾永禄等． 缝洞型碳酸盐岩双渗油 气藏产量 的变化规 律． 天然气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 5 7 4 7 6 ． 摘 要 我国缝 洞型碳 酸盐岩油气藏油气储量相 当丰 富， 然而地质情况复杂 、 开采难度 较大 ， 深入研 究该 类油 气藏渗流 与流 量动态规律对其高效开发油气藏十分重要 。在研 究地质模 型的基础 上， 建 立 了三孔双 渗油气 藏产量 变化的有效井径渗流模型 ， 在 L a p l a c e空间对模 型进行 求解 ， 并利用 S t e h f e s t 数值反 演绘制 了产量递减 曲线和累积 产量 曲线， 详细讨论 了窜流 系数、 储容 比、 表 皮系数和 外边 界半径 大小 等参数对 曲线 的影响 。分析 表 明， 该 类油气 藏的产量递减 曲线形态受封 闭外边界半径大小 以及 窜流 系数之 间相 对大小的影响很大 ， 但在 多数情况下仍 表现 出 多孔介质油气藏 产量递减 曲线所具有 的阶梯状 性质。该产 量递减规 律为制定合理的生产制度提供 了理论指导 。 主题 词 碳酸盐岩 裂缝 岩石 溶 洞 油气藏 渗流模 型 产量递减 井底压力 一 、引 言 对均质 、 双孑 L 介质油气藏的油气井在定井底流 压生产条件下的流量递减规律， 已经进行了很 多研 究L l 屯 ] 。而缝洞型碳 酸盐岩双渗油气藏 由于具有 复 杂的孑 L 隙结构 ， 对其产量进行预测 的难度较大 。笔 者运 用 油 气 渗 流力 学 理 论 ， 建 立 了能 够 描 述 天然 裂 缝 一溶洞型碳酸盐岩双渗油气藏产量变化 的有效井 径渗流模型[ 3 ] ， 从理论上分析和阐述 了此类油气藏 的产量变化特点和规律 ， 为制定合理 的生产制度 提 供理 论指 导 。 二 、 渗流模型及其解 地层 由基岩、 裂缝和溶蚀孑 L 洞 3种介质组合而 成 。此模型中考虑溶洞和裂缝都 向井筒供液 ， 同时 基岩 向裂缝和溶洞发生拟稳态窜流 ， 可 以把它看作 双裂缝加一种基岩的组合 系统嘲， 模型如图 1所示 。 考虑单层 油气藏 中 1口井的情况 ， 并作 如下假 设 ① 油气井 以定 产量 生 产 ； ② 地 层 流体 和 地 层岩 石 为微可压缩 ， 流体为单相 ， 且压缩系数 为常数； ③地 层流体在 3个渗流场 内流动满足线性达西定律 ； ④ 考虑 表皮 污染 的影 响 ； ⑤油 气井 生 产 前 ， 地 层 中各 点 的压力均匀分布 ， 均为 i ； ⑥忽略重力和毛细管力 的 影 响， 并设地层 中的压力梯度 比较小； ⑦每种介质 的 孑 L 隙度与另一种介质 的压力变动相对独立 ； ⑧通过 井筒 的流动是经过裂缝和溶蚀孑 L 洞 的， 基岩作为源 ； ⑨基岩 内部压力处处相等 。 井筒 图 1 三孔双渗介质模型渗流示意 图 在法定单位制下， 引入下列无因次变量 。一 △ 。一 △ r r r 。 一 一 e 7 一 we w 3 ． 6 Kf K ． 一 丽 1 ． 8 4 2 1 0 q _B q 。一 K f J r K v h p i -- P ～ w f *本文受到 中国石化西北分公司科研项 目“ 缝洞型碳酸盐岩油藏压裂井动态参数反求研究” 编号 G Y - KY 2 0 0 6 4 8 的资助 。 作者简 介 贾永禄 ， 1 9 4 8年生 ， 教授 、 博 士生导师 ； 主要从事油气 田开发 、 渗流 与试井 分析理论 研究与 教学工作 ； 取得 多项 省部级科技进步奖 ， 发表论文 5 O 余篇 ， 享受政府津贴 。地址 6 1 0 5 0 0 四川 I 省成都市 新都 区。电话 0 2 8 8 3 0 3 3 2 4 2 。E - ma i 1 s wp i j y l 1 6 3 ． c o rn 7 4 维普资讯 第2 8 卷第 5 期 天然气工业 一 丽 一 f ， 一 lL i ， 一 r K 一 re D j re rwe 拉 氏空 间无 因次渗 流模 型 为 KV 。 f D f e。 D一 f D f e - 。 D一 f D 一 ∞ f e - 。 f D 1 1一 K 。 。 e - 。 。～ 一 f e - D一 毋一 ∞ e - 。 D 2 一 m， 。一 。 一 。一 。 一 ∞ 。 3 内边界 条件 为 。一 。I r D 1一 。I r D 1 4 K fD 1一 K p 。一 1 ／ u 5 外 边界 条件 为 无 穷 D c x 。 ， t D 一 0 6 封 闭 l o 7 定压 f D r D ， t D I r e n一 0 8 由式 3 可得 。一 , m f P f D J r- , p v D 9 mf Tmv T 6 m 将 上式代 人 式 1 、 2 ， 整 理可 得 K 。 f D 1 f D mpv D一 0 1 o 1一 K 。 。 f D 。 。一 0 1 1 其 中 干 一 一 一 f ； f , m v a l f ，- O mu 、 e _ 2 5 ； l 十 V ～ 一 干 一 ～ 一 e 一 。 这是一个变系数偏微分方程组 ， 解法较为复杂 ， 不 再 详 述 。 求 出 压 力 表 达 式 后 ， 由 。 一 一 一 与 Q。一 P_ R即可求 出产量与累积产量表达式 。 三、 产 量递减 影响 因素分析 1 ． 窜流 系数 的影 响 从 图 2可看 出， 影响递减曲线 中期 ， 即溶洞系 统 向裂 缝 系统窜 流段 的形 状 ， 而 影 响 曲线 中后期 的形状 ， 两者的影响区域并没有完全 区分开。图 2 - a 显示三重介质产量递减 曲线类似于 Wa r r e n R o o t 模 型， 大多数情况下具有两个相对平缓 的递减阶段和 两个快速递减 阶段。当其他参数确定时 ， 的值 越 大 ， 产量 的递 减 也 就越 平 缓 。 对 递 减 曲线 的影 响 时间要晚于 ， 与 类似 ， 其值越大 ， 产量递减也越 平缓。图 2 - b显示 ， 在确定 了 的值 以后， 当 与 相 差 的数 量 级 不 大 时 ， 递 减 曲线并 没 有 区分 出不 同的阶段 。但当两者相差超过两个数量级 时， 便有 了明显的区分 ， 且 越小 ， 两个平缓 段之间的产量 递减就越大 ， 第二个平缓段维持的时间就越长。 对递减曲线基本无影响 ， 这里没有讨论 。 l o l l 。 l l l D 如 图 2 窜流系数 “ 对 递减 曲线 的影响图 2 ． 储 容 比的影 响 图 3显示了储容 比对产量递减 曲线的影 响。从 图中可知 ， 溶洞储容 比 ∞ 主要影 响递减曲线中期 的形状 ， ∞ 值越小 ， 则产量第一个相对平缓的递减阶 段维持的时间就越长 。而裂缝储容 比 ∞ 主要影 响 递减 曲线初期 的形状 ， 其值越 大， 则初期 的产量就 越大 。 七 图 3溶洞、 裂缝储 容比对递 减曲线 的影 响图 3 ． 表 皮 系数 的影 响 图 4 - a 显示表皮系数 S 同样影响初期 的产量 ， 其值越小 ， 初期产量越高 ， 对后期产量 毫无影 响。S 对最终累积产量同样无影响。 4 ． 封 闭外 边界 半径 的影 响 图 4 - b 、 c 显示了外边界半径对产量递减曲线和 累积 曲线 的影 响 ， 外 边界 半径 越 大 ， 递减 曲线 的第一 个平缓 阶段就越长， 曲线表现出的阶梯状性质逐渐 消失 ， 且根据质量守恒原理 ， 累积产量就越 大。从无 因次外边界半径的定义 r 。 一Y e ／ r e 可知 ， 对 曲线的影响与 类似 ， 减小井半径产生的效果和增 大外边界半径是一样 的。 75 ’ 维普资讯 天然气工业 2 0 0 8 年 5 月 f D a 递减曲线 表皮系数影响 b 递减曲线 外边界半径影响 图 4表皮系数、 外边界半径对递减 曲线、 产量累积 曲线 的影 响图 四、 结 论 缝洞型碳酸盐岩藏产量递减曲线形态受封闭外 边 界半径 大小 和 与 之 间相 对大 小 的影 响很 大 。 外边界半径越大 ， 其曲线形态越接近均质油气藏 的 递减曲线。随着外边界半径 的减小 ， 曲线形态逐渐 类似于双孔模 型， 开始具有两个相对平缓的递减 阶 段和两个快速递 减阶段 。当外边界半径 足够小时 ， 递减曲线有可能 出现 3个 台阶， 分别对应三孔介质 油气藏 的裂缝流动段 ， 溶洞 流动段和基岩 流动段 。 递减曲线所表现 出的多孔介质油气藏特有 的阶梯状 特征还与 和 的取值和相对大小有关 。 溶洞储容 比 主要影 响递 减 曲线 中期 的形 状 ， 值越小 ， 则产量第一个相对平缓的递减 阶段维 持 的时间就越长 ； 而裂缝储 容 比 主要影 响递减 曲线初期的形状 ， 其值越 大， 则初期的产量就越大 ； 表 皮 系数 S 影 响早 期 的产量 。 符 号说明 K 为裂缝系统渗透率 比； P f 为井底 流压 ； P 。 为原始地 层 压力 ； P j D 为拉 氏空 间无 因次压 力 ， J f ， m， v ； 仍 为孔 隙度 ； C ， 为地层压缩 系数 ； Kj 为渗透率 ； 为流 体黏度 ； 形 状 因子 ； S 为表皮 系数 ； A为窜流系数 ； 为拉普拉斯变 量 ； r w为井半径 ； 为油气藏外边界半径 ； 为裂 缝系统 储容 比 ； 为溶洞 系 统储容 比； 矗为油层 厚度 ； B为原油 体积 系数 ； q 。为无 因次 产 7 6 C 产量累积曲线 量 ； Q b为无因次累积产量 。 下标 f 代表裂缝 ， m 代表基岩 ， v代表溶洞系统 。 参考 文 献 [ 1 ] 0 z KAN E， 0HAE RI U，RA GHAVAN R． Un s t e a d y f l o w t o a we l l p r o d u c e d a t a c o n s t a n t p r e s s u r e i n a f r a c t u r e d r e s e r v o i r [ J ] ． S P E F o r ma t i o n E v a l u a t i o n ， 2 2 ， 1 98 7 18 6 2 0 0． r 2 ]CAMACHO R． Pr e s s u r e t r a n s i e n t a n d d e c l i n e c u r v e b e h a v i o r s i n n a t u r a l l y f r a c t u r e d v u g g y c a r b o n a t e r e s e r v o i r s [ C ] ∥S P E An n u a l Te c h n i c a l C o n f e r e n c e a n d E x h i b i t i o n ． Sa n Ant o ni o，Te xa sSPE， 2 00 2． [ 3 1姚军 ， 侯 力群 ． 天然裂缝性碳酸盐岩封 闭油气藏产量递 减 规律研 究及 其 应 用 [ J ] ． 油 气 地 质 与 采 收 率 ， 2 0 0 5 ， 1 2 1 5 6 - 5 8 ． [ 4 ]康志宏 ， 魏历 灵． 动态评价技术在塔河碳酸盐岩缝洞 型油 气 藏 中的应用[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 6 ， 2 6 8 5 3 5 5 ． [ 5 ]刘启 国， 鲜国勇． 低速非达西渗流流量动态规律 研究 [ J ] ． 西南石油学 院学报 ， 2 0 0 3 ， 2 5 4 4 1 4 4 ． [ 6 ]郑聪斌 ， 张军 ， 李振宏 ， 等． 鄂尔多斯盆地西缘古岩溶洞穴 特征[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 5 ， 2 5 4 2 7 3 0 ． [ 7 1吴英 ， 宁正福 ， 姚约 东． 低 渗气藏非 达西 渗流实验及 影 响 因素分析[ J ] ． 西南石油学 院学报 ， 2 0 0 4 ， 2 6 6 3 5 3 8 ． 修改 回稿 日期2 0 0 7 0 3 2 8 编辑韩晓渝 一 ＼ ]～ ＼ ＼ l ．．．．．．。．．。．r．．．．．r．，．。 。．，．‘．．．。． 。。r【 叫 m 维普资讯