一種井鑽遇溶洞體積的確定方法與流程

2023-06-22 17:39:31

本發明涉及油氣勘探開發技術領域，具體地說，涉及一種井鑽遇溶洞體積的確定方法。

背景技術：

縫洞型油藏儲集空間存在大型溶洞，當井鑽遇溶洞時會表現出放空漏失現象，而溶洞體積大小的確定對於後期有效開發可以提供重要的參考依據。目前用於確定井鑽遇溶洞體積大小的方法主要是靜態法，具體包括地震資料解釋法和測井數據分析法兩大類。

然而對於現有方法來說，由於目前地震精度在15m左右，而溶洞的大小分布範圍可以從幾米到幾十米，因此當溶洞大小小於15m時，用利用地震資料將無法確定溶洞體積大小。進一步地說，即使溶洞大小大於15m，通過地震解釋資料確定出的溶洞大小也將不夠精確。

此外，常規測井或成像測井只能判斷溶洞垂向上的大小，不能確定溶洞的平面展布，也就很難確定溶洞體積的大小。

因此，僅靠地球物理和測井手段，很難準確確定溶洞體積的大小。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種井鑽遇溶洞體積的確定方法，所述方法包括：

井筒存儲係數確定步驟，根據獲取到待分析井的動態試井數據確定所述待分析井的井筒存儲係數；

流體總體積確定步驟，根據所述待分析井的井筒存儲係數確定所述待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積；

溶洞體積確定步驟，獲取所述待分析井井筒內的流體體積，結合所述待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積，確定所述待分析井鑽遇溶洞內的流體體 積，從而得到所述待分析井鑽遇溶洞的體積。

根據本發明的一個實施例，在所述溶洞體積確定步驟中，根據所述待分析井的井深結構確定所述待分析井井筒內的流體體積。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式確定所述待分析井井筒內的流體體積：

其中，vw表示待分析井井筒內的流體體積，n表示待分析井井筒所包含的段數，hi和ri分別表示待分析井的第i段井筒的長度和內半徑。

根據本發明的一個實施例，所述井筒存儲係數確定步驟包括：

根據獲取到待分析井的動態試井數據確定壓差與時間的雙對數曲線；

根據所述雙對數曲線獲取所述待分析井的井筒存儲係數。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式計算所述待分析井的井筒存儲係數：

其中，c表示井筒存儲係數，δp表示壓差，t表示時間，q表示產量，b表示體積係數。

根據本發明的一個實施例，所述流體總體積確定步驟包括：

獲取所述待分析井的井筒內流體的平均含有率和對應的壓縮係數；

根據所述井筒內流體的平均含有率和對應的壓縮係數，結合所述井筒存儲係數確定所述待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式計算所述待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積：

其中，v表示待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積，m表示待分析井的井筒內所包含的流體類型的總數，fj和cj分別表示井筒內第j類流體的平均含有率和壓縮係數。

根據本發明的一個實施例，所述待分析井的井筒內所含有的流體包括以下所 列項中的至少一項：

油、水和氣。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式計算所述待分析井鑽遇溶洞內的流體體積：

vc＝v-vw

其中，vc表示待分析井鑽遇溶洞內的流體體積，v表示待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積，vw表示待分析井井筒內的流體體積。

本發明所提供的井鑽遇溶洞體積的確定方法建立了油氣水三相流存在時井筒儲存係數與溶洞體積大小的關係式，提出利用動態法確定縫洞型油藏井鑽遇溶洞體積，從而克服靜態法確定溶洞體積或縱向大小的不足。

同時，由於動態試井測試是對儲層直接的動態反映，能夠直接真實的反映儲層的物性參數，因此，該方法利用動態試井分析法，能夠準確地確定井鑽遇溶洞體積的大小，這樣也就對以後縫洞型碳酸鹽巖油藏溶洞儲集體的開發提供了更加準確的依據。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是根據本發明一個實施例的井鑽遇溶洞體積的確定方法的流程圖；

圖2是根據本發明一個實施例的井筒儲集效應示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的確定井筒存儲係數的流程圖；

圖4是根據本發明一個實施例的確定井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積的流程圖；

圖5是根據本發明一個實施例的井筒的結構示意圖；

圖6是根據本發明一個實施例的w-1井的壓恢試井解釋雙對數曲線示意圖；

圖7是根據本發明一個實施例的w-2井的壓恢試井解釋雙對數曲線示意圖；

具體實施方式

以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解並據以實施。需要說明的是，只要不構成衝突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特徵可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護範圍之內。

同時，在以下說明中，出於解釋的目的而闡述了許多具體細節，以提供對本發明實施例的徹底理解。然而，對本領域的技術人員來說顯而易見的是，本發明可以不用這裡的具體細節或者所描述的特定方式來實施。

另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。

地震資料解釋法是通過大量的地震資料解釋，綜合考慮溶洞儲層地震反射特徵，通過分析縫洞異常體邊界，從而得到縫洞儲集體異常體積大小。

例如，現有的一些學者採用以屬性提取和模式識別為核心的波形分析技術，來對縫洞異常體的邊界進行研究，從而計算得到縫洞異常體體積大小；一些學者通過大量正演模擬，明確了碳酸鹽巖串珠狀強振幅、羊排狀強振幅、雜亂反射和弱振幅等各類複雜地震響應特徵的地質意義，形成了一套基於正演模擬校正下溶洞體積計算方法；一些學者從地震發射振幅入手，通過研究碳酸鹽巖縫洞型儲集層在空間上的展布規模、連通性，定量計算了碳酸鹽巖儲集空間的大小；一些學者在巖溶縫洞體的地震資料解析度和定量化計算理論分析的基礎上，通過對「串珠狀」反射異常體的雕刻和體積估算，以及由大量數值模擬結果統計獲得的體積校正係數的校正，定量計算了有效縫洞體的體積。

測井數據分析法是利用常規測井資料、成像測井資料識別判斷溶洞在井周圍附近縱向大小。例如一些學者建立了一套溶洞型儲層測井識別方法，該方法可以判斷溶洞縱向上的大小。

然而通過對上述現有技術的分析發現，由於目前地震精度在15m左右，而溶洞的大小分布範圍可以從幾米到幾十米，因此當溶洞大小小於15m時，用利用地震資料將無法確定溶洞體積大小。進一步地說，即使溶洞大小大於15m，通過地震解釋資料確定出的溶洞大小也將不夠精確。同時，常規測井或成像測井只能 判斷溶洞垂向上的大小，不能確定溶洞的平面展布，這也就導致利用常規測井或成像測井很難確定溶洞體積的大小。

因此，僅靠地球物理和測井手段，很難準確確定溶洞體積的大小。動態數據是地下儲層特徵的直接反應，因此本發明提供了一種利用動態法確定井鑽遇溶洞體積的方法。

具體地，本發明為了避免靜態法中地震精度以及測井解釋只能判斷溶洞縱向上大小的缺陷，提供了一種可以準確確定溶洞體積大小的動態計算方法，即利用建立的動態試井資料解釋得到的井筒儲存係數與溶洞體積之間的關係式確定溶洞體積大小的方法。

動態試井資料是對儲層直接的動態反映，其能夠直接真實地反映儲層的物性參數(包括井筒儲存係數)。通過分析研究發現，當油井鑽遇大型溶洞時，利用試井資料解釋得到的井筒儲存係數將因為溶洞的存在而變大，因此基於兩者的關係可以有效確定油井鑽遇溶洞體積的大小。

圖1示出了本實施例所提供的井鑽遇溶洞體積的確定方法。

如圖1所示，本實施例所提供的方法首先在井筒存儲係數確定步驟s101中根據獲取到的待分析井的動態試井數據確定該待分析井的井筒存儲係數。

一般情況下，油氣井試井測試都是在地面開(關)井情況下進行的。油井剛開井或剛關井時，由於井筒內流體的壓縮性等原因，地面產量與井底產量不相等，這樣也就發生「井筒儲集效應」。

如圖2所示，以井筒充滿單相原油的情形為例。對於開井過程來說，當油井一打開，從井口採出的原油(其產量q1＝q)完全是靠充滿井筒的壓縮原油膨脹(井筒洩壓)而採出來的，此時還沒有原油從底層流入井筒。這時，井底產量q2為0，而地面產量(即井口產量)q1為q。然後隨著井筒中原油彈性能量的釋放，井底產量逐漸增加，過渡到地面產量相等，即q1＝q2＝q。因此對於地層來說，這就好像開井生產出現了一個「滯後」。

而對於關井過程來說，當油井一關閉，地層產量q1立即由q變為0。然而在井底，由於井筒周圍地層和井底的壓力尚未平衡，或者說它們之間還存在著壓差，原油仍然源源不斷地由地層流入井筒，使井筒壓力逐漸增大(載壓)。直到最後井底的壓力與井筒周圍地層壓力達到平衡，這時井底產量才變為0，即q1＝q2＝0，從而真正實現了井底關井。對於地層來說，這就好像關井停產出現了一個「滯後」。 顯然，這就是「續流效應」。

井筒儲集效應的強弱用井筒存儲係數來表示，其定義為改變單位井底壓力時井筒儲存或釋放的流體體積。即存在：

其中，c表示井筒儲集係數，δv表示流體體積，δp表示壓差。

假定原油充滿整個井筒，井底流量為qsf，井口流量(折算到井底)為q′，井口產量為q，體積係數為b，在開井或關井t時間段內，根據物質平衡原理，井筒中原油體積的變化δv為：

將表達式(2)代入表達式(1)可得：

表達式(3)可以寫為：

在純井筒存儲階段，當關井時，有qsf＝q·b且q′＝0；在開井時，有qsf＝0且q′＝q·b。因此也就存在：

將表達式(5)代入表達式(4)可以得到：

兩邊取對數，可得：

根據表達式(7)可以看出，在井筒存儲階段，lgδp與lgt的關係曲線為一條斜率為1的直線。而井筒存儲係數c可以根據這條雙對數曲線井筒存儲階段直 線段的截距確定出。

因此為了確定待分析井的井筒存儲係數c，如圖3所示，本實施例所提供的方法首先在步驟s301中根據獲取到的待分析井的動態試井數據確定壓差δp與時間t的雙對數曲線，隨後在步驟s302中根據該雙對數曲線確定待分析井的井筒存儲係數c。

需要指出的是，在本發明的其他實施例中，還可以採用其他合理方式來確定待分析井的井筒存儲係數c，本發明不限於此。

再次如圖1所示，當得到待分析井的井筒存儲係數c後，本實施例所提供的方法在步驟s102中根據待分析井的井筒存儲係數c確定待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v。

圖4示出了本實施例中確定待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v的具體流程圖。

如圖4所示，本實施例中，在確定待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v時，首先在步驟s401中獲取待分析井的井筒內流體的品均含有率和對應的壓縮係數，隨後在步驟s402中根據步驟s401中所獲取到的數據以及井筒存儲係數c來確定待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v。

當井筒中的流體為單相原油(即井口壓力高於飽和壓力)時，井筒儲存係數c與待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v之間的關係式為：

其中，c0表示原油的壓縮係數。

由於塔河縫洞型油藏油井生產過程中，原油在井筒中脫氣，因此本實施例中井筒內優選地存在油、氣和水三相流體。由此可以建立三相流體井筒儲存係數c與流體總體積v之間的表達式：

其中，co和fo分別表示油的壓縮係數和井筒中的平均含油率，cw和fw分別表示水的壓縮係數和井筒中的平均含水率，cg和fg分別表示氣的壓縮係數和井筒中的平均含氣率。

根據表達式(9)可以得到：

其中，vw表示井筒內的流體體積，vc表示待分析井鑽遇溶洞內的流體體積。

需要指出的是，在本發明的其他實施例中，根據實際情況，井筒內含有的流體類型還可以包含其他合理類型，本發明不限於此。對應地，在該實施例中，待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v可以根據如下表達式計算得到：

其中，m表示待分析井的井筒內所包含的流體類型的總數，fj和cj分別表示井筒內第j類流體的平均含有率和壓縮係數。

當得到待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v，只要確定出井筒內的流體體積vw，也就可以確定出待分析井鑽遇溶洞內的流體體積vc。因此再次如圖1所示，本實施例所提供的方法在步驟s103中根據待分析井的井深結構來確定待分析井井筒內的流體體積vw。

具體地，待分析井的井深結構如圖5所示，其井深結構由多個井段構成。因此，確定待分析井井筒內的流體體積vw也就是確定待分析井井深結構所形成的空間大小，即存在：

其中，n表示待分析井井筒所包含的段數，hi和ri分別表示待分析井的第i段井筒的長度和內半徑。

在步驟s104中，根據步驟s102中所得到的待分析井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v以及步驟s103中所得到的井筒內的流體體積vw計算待分析井vc表示待分析井鑽遇溶洞內的流體體積vc。即存在：

vc＝v-vw(13)

而待分析井鑽遇溶洞內的流體體積vc也即表示待分析井鑽遇溶洞體積。

為了更加清楚地闡述本實施例所提供的井鑽遇溶洞體積的確定方法的適用性，以下分別利用該方法來對不同的井的鑽遇溶洞體積進行分析。

w-1井是某油田的一口生產井，該井鑽遇的為典型的縫洞型油藏。完鑽後對該井進行了壓力恢復測試，試井測試過程中，壓力一直上升，其壓恢試井解釋雙 對數分析如圖6所示。該井鑽井過程發生放空、井漏、井湧等現象。該井初期產量高，產量穩定。

通過對早期純井筒存儲直線段階段的擬合，利用表達式(7)可以確定出w-1井的井筒存儲係數c為63.1m3/mpa。而基於建立出的三相流井筒儲存係數與體積之間的表達式，可以確定出該井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v為2579m3。同時，根據該井的井筒結構可以計算得到該井的井筒內的流體體積為350m3。

根據表達式(13)，可以計算得到w-1井的鑽遇溶洞內的流體體積vc為2229m3，也即該井鑽遇溶洞的體積為2229m3。

w-2井位於某油田一口生產井，其完鑽層位為奧陶系，測井解釋為ⅰ類儲層。對該井進行壓恢測試，在測試時間內，導數曲線有輕微下掉，其壓恢試井解釋雙對數分析如圖7所示。該井的日產油89.44t，不含水，穩產期長。

通過對早期純井筒存儲直線段階段的擬合，利用表達式(7)可以確定出w-1井的井筒存儲係數c為30.2m3/mpa。而基於建立出的三相流井筒儲存係數與體積之間的表達式，可以確定出該井的井筒和鑽遇溶洞內的流體總體積v為1235m3。同時，根據該井的井筒結構可以計算得到該井的井筒內的流體體積為400m3。

根據表達式(13)，可以計算得到w-1井的鑽遇溶洞內的流體體積vc為835m3，也即該井鑽遇溶洞的體積為2229m3。

從上述描述中可以看出，本實施例所提供的井鑽遇溶洞體積的確定方法建立了油氣水三相流存在時井筒儲存係數與溶洞體積大小的關係式，提出利用動態法確定縫洞型油藏井鑽遇溶洞體積，從而克服靜態法確定溶洞體積或縱向大小的不足。

同時，由於動態試井測試是對儲層直接的動態反映，能夠直接真實的反映儲層的物性參數，因此，該方法利用動態試井分析法，能夠準確地確定井鑽遇溶洞體積的大小，這樣也就對以後縫洞型碳酸鹽巖油藏溶洞儲集體的開發提供了更加準確的依據。

應該理解的是，本發明所公開的實施例不限於這裡所公開的特定處理步驟，而應當延伸到相關領域的普通技術人員所理解的這些特徵的等同替代。還應當理解的是，在此使用的術語僅用於描述特定實施例的目的，而並不意味著限制。

說明書中提到的「一個實施例」或「實施例」意指結合實施例描述的特定特徵或特性包括在本發明的至少一個實施例中。因此，說明書通篇各個地方出現的短語「一個實施例」或「實施例」並不一定均指同一個實施例。

雖然上述示例用於說明本發明在一個或多個應用中的原理，但對於本領域的技術人員來說，在不背離本發明的原理和思想的情況下，明顯可以在形式上、用法及實施的細節上作各種修改而不用付出創造性勞動。因此，本發明由所附的權利要求書來限定。