1、大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 4 月 第 42 卷第 2 期Apr.，2023Vol.42 No.2DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202202009缝洞型油藏试井模型及其在顺北油田的应用杜娟（中国石化石油工程技术研究院，北京100101）摘要：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
2、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。关键词：缝洞型油藏；裂缝；溶洞；试井模型；试井解释；顺北油田中图分类号：TE353 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）02-0077-09Application of wel
3、l testing model in fracturedvuggy reservoir in Shunbei OilfieldDU Juan（Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101，China）Abstract：Shunbei Oilfield in Tarim Basin is fractured-vuggy reservoir with fractures and large-scale vugs coexisting and complex flow mechanism，and cannot b
4、e explained by conventional well testing models.Based on analysis of fluid flow characteristics coupled with formation flow，vug fluid fluctuation and wellbore tubular flow，2 well testing models for drilled and undrilled fractured-vuggy reservoirs are established.The study shows that the flow stages
5、of wellbore storage，transition,vug 1，formation fracture and vug 2 are identified on bottom hole pressure response curve of fractured-vuggy type producers.There are several characteristics of multiple vugs involved in the flow of producers in Shunbei area，mainly appear as 2 types of curves with obvio
6、us double vug characteristics and without obvious double vug characteristics.Vug volume，Vug distance and Fracture cavity volume parameters can be obtained by inversion of model parameters.Analysis of a well in Shunbei Oilfield shows that the new model has high matching accuracy with measured curve w
7、ith matching rate more than 85%.Calculated formation parameters meet the engineering accuracy and are consistent with the reservoir geological characteristics，The research achievement can be applied in well testing data interpretation for fractured-vuggy reservoirs.Key words：fractured-vuggy reservoi
8、r；fracture；vug；well testing model；well testing interpretation；Shunbei Oilfield收稿日期：2022-02-11 改回日期：2022-08-24基金项目：国家科技重大专项子课题“海相碳酸盐岩超深油气井关键工程技术”（2017ZX05005）；中国石化科技攻关重大项目“特深层完井测试与储层改造技术”（P21081）；中国石化科技攻关项目“顺北地区测试关键技术研究”（P19004）。作者简介：杜娟，女，1974年生，硕士，高级工程师，从事完井测试及非常规测试技术研究。E-mail：2023 年大庆石油地质与开发0引言碳酸盐岩
9、油藏储量占全球已探明石油储量的52%，占全球油气总产量的 60%。顺北油田奥陶系油藏属于碳酸盐岩缝洞型油藏，与常规陆相砂岩油藏和已发现的国内外海相碳酸盐岩油藏有很大不同，通常埋藏较深，缝洞空间多样，油水关系与流体流动特征复杂13，给油藏开发及试井分析带来了很大困难。针对缝洞型油藏的试井解释，国内学者做了大量研究工作。姚军等4建立了由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成的三重介质油藏的试井解释模型，并给出了考虑变井筒储存和表皮效应的压力计算方法；张利军等5描述了缝洞型油藏试井物理模型，并绘制出各类缝洞型油藏模型的试井曲线；张福祥等6建立了井钻遇大尺度溶洞的试井物理数学模型，并对影响井底压力动态的主要
10、因素进行了分析；蔡明金等7建立了大尺度溶洞两区复合油藏模型，绘制了试井双对数典型曲线；雷刚等8建立了井钻遇大尺度部分充填溶洞的试井数学模型，并分析了不同参数对窜流特征曲线的影响。在国外学术期刊上发表缝洞型油藏论文的，也主要是中国学者911。针对顺北油田缝洞型油藏的试井模型和流动特征研究，目前主流的研究思路仍是基于多重介质假设，或将溶洞中的流动定义为管流，但是这样并不符合缝洞型油藏流体流动的实际情况。基于顺北油田缝洞型油井生产特征，本文借鉴杜鑫等12建立的井洞相连的缝洞型油藏试井新模型，认为缝洞型油藏中储层基质不参与流动，也不储存流体，地层中的储集空间和流动通道都是裂缝，流体的流动经过了地层裂缝
11、、溶洞、井筒3个部分，其中溶洞中的流动视作为波动与流动耦合，描述流体从洞到井筒中的流动采用能量守恒，对地层中的洞处理为源汇，从而建立起地层渗流+洞中波动耦合的试井模型。由于洞和裂缝之间的流动需要考虑波动-管渗耦合的试井模型，因此研发了“井-洞-缝”“井-洞-缝-洞”“井-缝-洞”及“井-缝-洞-缝-洞”等模型，并通过在顺北地区的实际应用，总结了不同模型的曲线特征及流动阶段。1地质概况顺北油田构造上位于塔北、塔中2个古隆起的鞍部顺托果勒低隆起，属于特深碳酸盐岩断溶体油气藏1317，纵向上发育多套储集体，上下储集体之间通过断面沟通，岩溶特征以断裂破碎为主，溶蚀改造作用弱；储集空间类型以走滑断裂带控
12、制的大型“洞穴”为主，其次为孔洞-裂缝。研究区顺北油田一区位于塔里木盆地中部，矿权面积约 2104 km2，自 2015 年以来历经“滚动勘探、单元试采、快速上产、百万吨稳产”4 个阶段，已建成百万吨产能阵地，目前处于百万吨稳产阶段，是中国石化“十三五”勘探的主攻领域和重要的能源接替区18。2试井解释模型2.1模型机理缝洞型油藏中，井钻遇的位置、地层中溶洞分布位置的不同，都会影响流体的流动，在压力恢复双对数曲线上也会显示出不同的流动阶段特征。因此，需要建立不同的试井物理模型和数学模型，绘制每个模型的流动典型曲线，分析井筒、溶洞、裂缝的流体流动规律。裂缝将溶洞连通，而溶蚀作用对裂缝进一步的改造，
13、致使缝与洞很难严格区分，流体在缝洞系统内的流动形式也十分复杂。这种复杂的储层构成及复杂的流体流动形式，给试井分析带来了很大困难，主要表现在2个方面：一是缝洞型试井曲线形态会表现为单个或多个下凹型，选择常规的双孔、复合等模型不符合缝、洞中真实的流动特征；二是缝洞型储层试井分析真正关心的往往是溶洞的体积、位置等性质，以及沟通溶洞的裂缝性质，而经典渗流理论是统计平均意义上的流动方程，地层中没有基岩、裂缝及溶洞之分，只有不同区域中地层孔隙度及渗透率的不同，并不能提供缝洞型储层所需的储层参数。本文建立了井钻遇溶洞、井未钻遇溶洞2种类型的缝洞型储层试井模型，可以基于油井与储层中溶洞的位置关系，选择不同的模
14、型进行试井分析，并能够提供溶洞体积、溶洞距离、缝洞体积等参数，解决了缝洞型油藏试井解释难题。78第 42 卷 第 2 期杜娟：缝洞型油藏试井模型及其在顺北油田的应用2.2井钻遇的溶洞模型2.2.1单洞模型当地层中只有一个溶洞与井相连时，假设油井钻遇溶洞，井筒与溶洞相连，溶洞与地层中裂缝相连，同时地层裂缝也与井筒相通。此时考虑井筒和溶洞为一个大的储集体，流体从溶洞流入井筒，再由井筒流出地面，这一过程的流体流动除了要考虑满足常规试井需要考虑的质量守恒方程之外，还要满足动量守恒方程、能量守恒方程。本文井-洞-缝模型（图 1）采用杜鑫等12建立的井洞相连的试井模型，假设油井以固定的产量生产，井与溶洞相
15、连，流体为单相，微可压缩，且压缩系数为常数，储层储集空间为溶洞及裂缝，忽略重力的影响，考虑表皮效应、井筒储集效应。参考杜鑫等12建立的试井模型，基于流体伯努利方程，建立了溶洞和井筒连接处的能量守恒条件，说明溶洞与井筒连接处会产生一个压力波动，提出了溶洞的流动-波动耦合效应。计算公式为pwf=pv-12v2wf=pv-12(4r2vD2v0)2exp(-2r2vvCvt)（1）无因次渗流微分方程为|1rDtD()rDp1DrD=p1DtD1rDtD()rDp2DrD=p2DtDpwfD=(|p1D-swrDp1DrD)rD=1pvD=(|p2D-svrDp2DrD)rvD1=C wDpwfDtD
16、+C vDpvDtD-|p1DrDrD=1+()1-|rvDp2DrDrvD（2）其中，无因次量（下标加D）定义为：tD=KCtr2wt；p1D=2K(h1+h2)(p1-p2)QB；p2D=2K(h1+h2)(p2-p1)QB；pwfD=2K(h1+h2)(pwf-p1)QB；pvD=2K(h1+h2)(pv-p1)QB；rD=rrw；CwD=Cwrw2Ct(rwh1+rvh2)r2w；CvD=Cvrw2Ct(rwh1+rvh2)r2w；=rwh1rwh1+rvh2；CpD=16Kr4v(h1+h2)D4QB；CaD=2r2vCtr2wvCvK式中：pwf、pv井筒、溶洞中的压力，MPa；流体密度，kg/m3；vwf 井筒和溶洞连接处流体的速度，m/s；rv溶洞半径，m；D井筒直径，m；v0 初始时刻的速度，m/s；v管道及流体系统中的波速，m/s；Cv溶洞的存储常数，m3/MPa；t时间，h；Sw、Sv井筒、溶洞的表皮系数；K渗透率，m2；流体的黏度，mPas；孔隙度，%；Ct综合压缩系数，Pa-1；rw井筒半径，m；p1、p2流入井筒、溶洞的地层压力，MPa；h1、h2流入井筒、
