目标储层试井分析方法、计算机存储介质和计算机设备

摘要

本发明公开了一种目标储层试井分析方法、计算机存储介质和计算机设备，方法包括：根据目标储层中溶洞、裂缝及基岩的地质特征，建立试井分析模型；根据所述试井分析模型，计算出真实空间下的井底压力解；其中所述井底压力解为井底压力与时间的关系；根据所述井底压力解绘制模型曲线，所述模型曲线包括压力曲线和压力导数曲线；根据所述模型曲线，判断目标储层的供液特征。本发明反映溶洞中的垂向流体流动和深部地层垂向供液特征，为缝洞型碳酸盐岩油藏确定准确可靠的溶洞体积、高渗带流动能力及地质储量提供依据，为该类油藏动态评价提供基础信息，对保障缝洞型碳酸盐岩油藏高效开发、提高经济效益具有重要作用。

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探技术领域，具体涉及一种缝洞型碳酸盐岩油藏目标储层试井分析方法和相应的计算机存储介质和计算机设备。

背景技术

碳酸盐岩油藏在世界已发现油藏中占据重要位置，国内塔河油田的发现是碳酸盐岩油藏新的重大突破，揭开了我国碳酸盐岩油藏勘探开发新阶段。塔河油田的主体为奥陶系碳酸盐岩缝洞型油藏，主要储层类型为缝洞型储层，是多期岩溶改造作用的结果，储集空间主要有溶洞、孔洞、裂缝等，由这些特征明显不同的储集空间组合形成溶洞型、裂缝-孔洞型、裂缝型以及洞穴型储集，其在三维空间分布的边界形态极不规则；储集空间分布不连续，孔隙度变化巨大、规律性差，非均质性非常严重。洞穴型储层储集空间为大型洞穴和裂缝，洞穴(包括大洞、巨洞)储集空间巨大，加之裂缝对沟通洞穴和改善渗流性能的作用，形成了储集空间巨大、储渗能力极好的有利储层类型。试井分析可以得到缝洞储层的溶洞体积、连通性、储量等关键信息，对确定碳酸盐岩缝洞型油藏储量、指导碳酸盐岩油藏具有重要意义。

目前缝洞型油藏主要有两大类试井分析模型：第一类是连续介质模型，主要包括双重介质模型、三重介质模型或等效三重介质模型、双重复合模型，如文章“变井筒储存的三重介质油藏试井解释方法研究”、“碳酸盐岩溶洞型储层试井解释新模型”、“井打在大尺度溶洞内的缝洞型油藏试井模型”等。第二类是离散介质模型试井模型，如文章“塔河碳酸盐岩油藏试井解释新技术应用”、“井打在溶洞外的缝洞型油藏数值试井模型”、专利“一种溶洞体积计算的试井解释方法”(申请号CN201611139785.6)等。

但现有模型和方法仅适用于溶洞和裂缝在同一平面径向分布的碳酸盐储层，而很多碳酸盐岩储层为串珠型溶洞，溶洞之间靠垂向裂缝连通，流动主要为垂直方向的流动。因此，现有的试井分析方法对垂向流动的缝洞储层(如串珠型溶洞)适用性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的碳酸盐岩油藏试井模型和方法不能适用于溶洞和裂缝垂向分布的碳酸盐储层。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种目标储层试井分析方法，包括：

步骤1，根据目标储层中溶洞、裂缝及基岩的地质特征，建立试井分析模型；

步骤2，根据所述试井分析模型，计算出真实空间下的井底压力解；其中所述井底压力解为井底压力与时间的关系；

步骤3，根据所述井底压力解绘制模型曲线，所述模型曲线包括压力曲线和压力导数曲线；

步骤4，根据所述模型曲线，判断目标储层的供液特征。

优选地，在步骤1中，所述试井分析模型包括圆柱型溶洞子模型、第一裂缝区子模型、第二裂缝区子模型及井筒子模型，其中：

所述第一裂缝区子模型设置成位于所述圆柱型溶洞子模型上边界的上方且垂向分布，用于连接所述圆柱型溶洞子模型与所述井筒子模型；

所述第二裂缝区子模型设置成位于所述圆柱型溶洞子模型下边界的下方且垂向分布，用于连接所述圆柱型溶洞子模型与目标储层；

其中，所述试井分析模型的供液仅在所述第一裂缝区子模型和所述第二裂缝区子模型中流动。

优选地，所述试井分析模型的供液仅在所述第一裂缝区子模型和所述第二裂缝区子模型中的流动为一维垂向流动。

优选地，在步骤2中还包括以下步骤：

步骤2.1，对所述试井分析模型进行物理条件设定，根据设定的物理条件构建试井分析的数学模型；

步骤2.2，设定无量纲参数，对所述数学模型无量纲化；

步骤2.3，对无量纲化后的数学模型进行Laplace变换，获得Laplace空间上的无量纲溶洞内压力；

步骤2.4，根据井底压力与所述无量纲溶洞内压力关系获得无量纲井底压力，根据所述无量纲井底压力与时间的关系，计算出真实空间下的井底压力解。

优选地，在步骤2.2中所述无量纲参数包括：无量纲压力、无量纲时间、无量纲距离、无量纲井筒系数、无量纲溶洞储集系数及无量纲重力系数。

优选地，在步骤2.4中，通过Stehfest数值反演算法计算出真实空间下的井底压力解。

优选地，在步骤3中，所述模型曲线包含至少六个流态段的曲线，其中，任一个流态段的曲线特性均能够用于判断目标储层的供液特征。

优选地，所述六个流态段具体为：井筒存储段、表皮效应段、线性流段、过渡流段、溶洞存储段及边界流段。

优选的，所述供液特征包括供液深度，所述供液深度根据所述边界流段的曲线特性来确定。

本发明还提供一种计算机存储介质，其存储有用于实现如上述目标储层试井分析方法的计算机程序。

本发明还提供一种计算机设备，包括处理器和存储介质，所述处理器用于执行存储在所述存储介质中的计算机程序，所述计算机程序用于实现上述目标储层试井分析方法。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

利用本发明目标储层试井分析方法，从碳酸盐岩缝洞储层中溶洞、裂缝及基岩的地质特征出发，建立耦合溶洞、裂缝垂向流动的试井分析模型，定义了所需的无量纲参数，通过Laplace变换和Stehfest数值反演得到模型的解。该方法可通过过渡流段和溶洞存储段判断是否存在溶洞，对定性判断溶洞的存在提供了技术手段；通过无量纲引入重力系数考虑了垂向流动中的重力影响，可更准确的反映底部深处储层供液特征；即，可反映溶洞下部某深处的封闭储层向溶洞供液的碳酸盐岩油井呈现的6个完整流态，有效的反映了井筒存储、溶洞向井筒供液、溶洞里流动、底部地层向溶洞供液等流动的全过程，对溶洞底部某深处的封闭储层向溶洞供液的碳酸盐岩油井适应性好，能用于定量确定该类储层溶洞体积等关键参数。因此该方法反映溶洞中的垂向流体流动和深部地层垂向供液特征，进行裂缝和溶洞垂向分布的缝洞型碳酸盐岩储层流动动态分析，为缝洞型碳酸盐岩油藏确定准确可靠的溶洞体积、高渗带流动能力及地质储量提供依据，为该类油藏动态评价提供基础信息，对保障缝洞型碳酸盐岩油藏高效开发、提高经济效益具有重要作用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明目标储层试井分析方法的流程图；

图2示出了本发明目标储层结构模型示意图；

图3示出了本发明实例井储层供液状态分析图；

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

试井分析可以得到缝洞储层的溶洞体积、连通性、储量等关键信息，对确定碳酸盐岩缝洞型油藏储量、指导碳酸盐岩油藏具有重要意义。

但现有模型和分析方法存在如下问题：仅适用于溶洞和裂缝在同一平面径向分布的碳酸盐储层；而很多碳酸盐岩储层为串珠型溶洞，溶洞之间靠垂向裂缝连通，流动主要为垂直方向的流动，现有的试井分析方法对垂向流动的缝洞储层适用性较差。

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种目标储层试井分析方法，图1示出了本发明目标储层试井分析方法的流程图。

参照图1，本实施例目标储层试井分析方法包括如下步骤：

步骤1，根据目标储层中溶洞、裂缝及基岩的地质特征，建立试井分析模型；

所述试井分析模型包括圆柱型溶洞子模型、第一裂缝区子模型、第二裂缝区子模型及井筒子模型；

所述第一裂缝区子模型设置成位于所述圆柱型溶洞子模型上边界的上方且垂向分布，用于连接所述圆柱型溶洞子模型与所述井筒子模型；

所述第二裂缝区子模型设置成位于所述圆柱型溶洞子模型下边界的下方且垂向分布，用于连接所述圆柱型溶洞子模型与目标储层；

其中，所述试井分析模型的供液仅在所述第一裂缝区子模型和所述第二裂缝区子模型中流动。

步骤2，根据所述试井分析模型，计算出真实空间下的井底压力解；其中所述井底压力解为井底压力与时间的关系；

步骤2.1，对所述试井分析模型进行物理条件设定，根据设定的物理条件构建试井分析的数学模型；

步骤2.2，设定无量纲参数，对所述数学模型无量纲化；

步骤2.3，对无量纲化后的数学模型进行Laplace变换，获得Laplace空间上的无量纲溶洞内压力；

步骤2.4，根据井底压力与所述无量纲溶洞内压力关系获得无量纲井底压力，根据所述无量纲井底压力与时间的关系，通过Stehfest数值反演算法计算出真实空间下的井底压力解。

步骤3，根据所述井底压力解绘制模型曲线，所述模型曲线包括压力曲线和压力导数曲线；所述模型曲线包含至少六个流态段的曲线，其中，任一个流态段的曲线特性均能够用于判断目标储层的供液特征。

步骤4，根据所述模型曲线，判断目标储层的供液特征。例如，所述供液特征包括供液深度。

为了对本发明的技术方案更好的说明，本实施例对本发明目标储层试井分析方法进一步说明：

本实施例目标储层试井分析方法包括如下步骤：

步骤1，根据目标储层中溶洞、裂缝及基岩的地质特征，建立试井分析模型。

参照图2，步骤1中所述试井分析模型包括圆柱型溶洞子模型、第一裂缝区子模型、第二裂缝区子模型及井筒子模型；其中：

所述第一裂缝区子模型设置成位于所述圆柱型溶洞子模型上边界的上方且垂向分布，用于连接所述圆柱型溶洞子模型与所述井筒子模型；

所述第二裂缝区子模型设置成位于所述圆柱型溶洞子模型下边界的下方且垂向分布，用于连接所述圆柱型溶洞子模型与目标储层；

其中，所述试井分析模型的供液仅在所述第一裂缝区子模型和所述第二裂缝区子模型中一维垂向流动。

需要说明的是，假设储层中有一个溶洞，该溶洞通过其上部垂向的裂缝或高渗带向井筒供液，而溶洞的底部某深处的封闭储层还通过垂向裂缝或高渗带向溶洞供液。从碳酸盐岩缝洞储层中溶洞、裂缝及基岩的地质特征出发，建立耦合溶洞、裂缝垂向流动的试井分析模型，该模型考虑重力影响、高渗带的流动、溶洞里的流动等。

步骤2，根据所述试井分析模型，计算出真实空间下的井底压力解；其中所述井底压力解为井底压力与时间的关系。

具体步骤为，对所述试井分析模型进行物理条件假设，构建数学模型，定义所需的无量纲参数，对数学模型进行无量纲化，通过Laplace变换和Stehfest数值反演算法得到真实空间下的井底压力解。进一步为：

步骤2.1，对所述试井分析模型进行物理条件设定，根据设定的物理条件构建试井分析的数学模型；

具体的，首先，对底部封闭储层向单个溶洞垂向供液型缝洞型碳酸盐岩储层试井分析模型进行物理假设，如下：

1.地层中有1个溶洞，溶洞之间通过裂缝连接，且溶洞性质保持不变；

2.溶洞为圆柱体，半径为r

3.溶洞处的压力处处相等；

4.高渗条带由裂缝表示，裂缝为有限导流能力裂缝，基质渗透率与裂缝渗透率相比可以忽略，即裂缝是溶洞与井筒、地层与溶洞间的唯一流动通道；

5.溶洞间的裂缝系统简化成一个圆柱形区域，区域内的渗透率等效为该区域中的裂缝渗透率；

6.油藏温度不变，原始地层压力处处相等；

7.每个区域内的性质保持不变；

8.地层中的流体为单相流体；

9.流体和岩石均为微可压，且压缩系数均为常数；

10.模型的下边界为垂向上封闭边界；

11.考虑井储、表皮以及重力效应。

基于上述假设，该模型中的流动可以简化为一维垂向流动。

然后，构建底部封闭储层向单个溶洞垂向供液型缝洞型碳酸盐岩储层试井数学模型。

在一维直角坐标系下，考虑重力的影响，根据质量守恒定律，得出裂缝区域1和区域2中的渗流控制方程分别为：

式中：

p为压力，Pa；

p1为裂缝区1中的压力，Pa；

p2为裂缝区1中的压力，Pa；

z为垂向坐标位置，z轴为由以井筒圆心为原点向下建立的一维坐标轴；

ρ为流体密度，kg/m

g为重力加速度，m/s2；

c

φ为孔隙度，无量纲；

u为流体粘度，Pa·s；

C

k为渗透率，md；

t为时间，s。

初始条件为：

p(z，t＝0)＝p

式中：pi为原始地层压力，Pa；

外边界条件：溶洞底部某深处为封闭边界

式中：Ze为边界的距离，m。

假设溶洞处压力处处相等，则有：

p

式中：

h1为溶洞的上边界距离原点的位置，m；

h2为溶洞的下边界距离原点的位置；

p

设溶洞的储集系数为C

式中：

r

C

根据质量守恒和达西定律，得出在裂缝区域1与井筒相交处的流量关系为：

式中：

q为日产量，m

B为流体体积系数。

步骤2.2，设定无量纲参数，对所述数学模型无量纲化，具体为：

首先，进行无量纲参数定义，如下：

无量纲压力：

无量纲时间：

无量纲距离：

无量纲井筒系数：

无量纲溶洞储集系数：

式中：C为井筒存储常数，m

无量纲重力系数：

G

然后，通过定义的上述无量纲变量，将试井分析的数学模型进行无量纲化，得到在一维直角坐标系下，第一裂缝区和第二裂缝区中无量纲的渗流控制方程分别为：

式中

无量纲初始条件：

p

无量纲封闭外边界条件

溶洞处的无量纲压力关系为：

p

溶洞处的无量纲流量关系为：

第一裂缝区与井筒相交处的无量纲流量关系为：

步骤2.3，对无量纲化后的数学模型进行Laplace变换，获得Laplace空间上的无量纲溶洞内压力。

因为式(8)-(9)同时存在空间项和时间项，因此采用Laplace变换，得到在Laplace空间上的渗流控制方程为：

拉氏空间中的封闭外边界条件

对式(15)求解，可得Laplace空间上无量纲溶洞内的压力为：

式中：

利用井底压力与溶洞压力之间的关系，得到拉式空间上的无量纲井底压力为：

步骤2.4，根据井底压力与所述无量纲溶洞内压力关系获得无量纲井底压力，根据所述无量纲井底压力与时间的关系，通过Stehfest数值反演算法计算出真实空间下的井底压力解。

式(18)为建立的模型在Laplace空间上的解，可由Stehfest数值反演算法得到真实空间下的井底压力解，即井底压力与时间的关系。

步骤3，根据所述井底压力解绘制模型曲线，所述模型曲线包括压力曲线和压力导数曲线。

需要说明的是，所述井底压力解绘制模型曲线包含六个流态段的曲线，所述六个流态段具体为：井筒存储段、表皮效应段、线性流段、过渡流段、溶洞存储段及边界流段，其中，任一个流态段的曲线特性均能够用于判断目标储层的供液特征。

步骤4，根据所述模型曲线，判断目标储层的供液特征。

需要说明的是，模型曲线有效的反映了井筒存储、溶洞向井筒供液、溶洞里流动、底部地层向溶洞供液等流动特征，因此，通过底部供液溶洞型碳酸盐岩的流动动态分析、压力恢复测试实测数据以及模型数据拟合，得到溶洞大小、高渗带导流能力等特征参数，进而判断储量规模，也可以用于生产过程中碳酸盐岩油气井产量特征、压力特征预测分析。

以上实施例反映溶洞中的垂向流体流动和深部地层垂向供液特征，进行裂缝和溶洞垂向分布的缝洞型碳酸盐岩储层流动动态分析，为缝洞型碳酸盐岩油藏确定准确可靠的溶洞体积、高渗带流动能力及地质储量提供依据，为该类油藏动态评价提供基础信息，对保障缝洞型碳酸盐岩油藏高效开发、提高经济效益具有重要作用。

在此，举例对实施例二中的步骤4进一步详细说明。

参照图3，以某碳酸盐岩油藏中一口井为例，在距离井底50米处有一个溶洞，溶洞通过高渗条带向井筒供液，而距离溶洞底部以下500米处的储层还通过高渗条带向溶洞供液，高渗条带的渗透率为1000md。模拟该井压力恢复，得到压力恢复过程中的压差和压差导数的双对数曲线，即图3，从图3中可以看出，底部储层向溶洞供液的碳酸盐岩油井呈现6个流态，分别是井筒存储段、表皮段、线性流段、过渡流段、溶洞存储段以及边界流段。

需要说明的是：

流态1为井筒存储段，其特征为压差曲线和压差导数曲线斜率均为1；

流态2为表皮段，其特征为导数曲线上有一个峰，且表皮越大，峰值越大；

流态3为线性流，代表在高渗条带中的流动，其特征为压差导数曲线斜率为1/2；

流态4为过渡流，代表从高渗条带向溶洞流动转变，流动通道的突然改变导致导数曲线的骤降；

流态5为溶洞存储段，代表在溶洞1中的流动，压差导数曲线斜率为1；

流态6为边界流段，压差曲线和压差导数曲线斜率都趋向于1，反映了底部封闭储层通过高渗条带向溶洞不断供液的特征。

其中，流态4和5是由于溶洞的存在而出现的，因此我们通过流态4和5的出现可以判断是否有溶洞存在。

上述实施例达到了如下效果：(1)可通过过渡流段和溶洞存储段判断是否存在溶洞，对定性判断溶洞的存在提供了技术手段；(2)通过无量纲引入重力系数，考虑了垂向流动中的重力影响，可更准确的反映底部某深处封闭储层供液特征；(3)通过边界特征，可以计算底部供液的深度；(4)该方法可反映底部深处储层向溶洞供液的碳酸盐岩油井呈现的6个完整流态，有效的反映了井筒存储、溶洞向井筒供液、溶洞里流动、底部地层向溶洞供液等流动的全过程，通过压力恢复测试实测数据与模型数据拟合得到溶洞大小、高渗带导流能力等特征参数，进而判断储量规模，也可以用于生产过程中碳酸盐岩油气井产量特征、压力特征预测分析。

本发明通过以上实施例，可以充分说明本发明提供的方法为缝洞型碳酸盐岩油藏确定准确可靠的溶洞体积、高渗带流动能力及地质储量提供依据，为该类油藏动态评价提供基础信息，很好的解决了现有的试井分析方法对垂向流动的缝洞储层适用性较差问题，对保障缝洞型碳酸盐岩油藏高效开发、提高经济效益具有重要作用。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。