專利名稱：油井的混合注入測試方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種井中的含油層段的生產(chǎn)率和幾何結(jié)構(gòu)特征，尤其是涉及一 種無需采油到地面上的短時測試的自動分析。
背景技術(shù)：
一個用于流動測試的常用油表面工藝的例子是鉆桿試驗(DST)。在這種類型的 流動測試中，油或天然氣的儲層的生產(chǎn)能力、壓力、滲透率或范圍被確定。DST測試本 質(zhì)上是一種流動測試，其在隔離的目標巖層進行，以確定流體儲量以及它們可能的生產(chǎn) 率。典型的DST包括多個流動和關(guān)井(或壓力增大)周期，在此期間對儲層的數(shù)據(jù)進行 記錄。用于流動測試的油表面工藝的替代方式是存在的，但具有自身內(nèi)在的缺點和缺 陷。例如，取地心和裸井測井電纜巖層測試是已知的，但是這些方法采樣了較少的儲層 量，這往往導致結(jié)果的不充分或不完善。此外，注入流動測試被公開用于將水注入到注 水油的儲層中。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，提供一種確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)的方 法，該地下巖層具有儲層流體，該儲層流體包括先前并未注水的油，該方法包括隔離將 被測試的地下巖層；以基本上恒定的流量從井口將注入流體提供給將要測試的巖層，其 中注入流體可在所測試的巖層處與油混合；在頂部處密封所測試的巖層以阻止另一流體 注入；測量所測試巖層中的壓力數(shù)據(jù)，其包括壓降數(shù)據(jù)和壓力注入數(shù)據(jù)；以及基于通過 井壓力模型對已測量的壓力注入和已測量的壓降數(shù)據(jù)進行的分析，來確定所測試巖層的 儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的另一方面中，提供一種用于確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu) 的系統(tǒng)，該地下巖層具有儲層流體，該儲層流體包括先前并未注水的油。該系統(tǒng)包括 注入器，該注入器構(gòu)造并布置成將注入流體以基本恒定的流量從井口注入到所測試的巖 層中，其中注入流體在所測試的巖層處與油相混合；一個或更多個傳感器，構(gòu)造并布置 所述傳感器以在所測試的巖層中測量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括壓力注入數(shù)據(jù)和壓降數(shù)據(jù)；以及 機器可讀介質(zhì)，其具有機器可執(zhí)行指令，所述機器可讀介質(zhì)構(gòu)造并布置成基于通過使用 存儲于與處理器連接的內(nèi)存中的井壓模型對已經(jīng)測量的壓力注入數(shù)據(jù)和已經(jīng)測量的壓降 數(shù)據(jù)進行分析，確定所測試巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的這些和其他的目的、特征和特性，以及相關(guān)結(jié)構(gòu)元件和組合部分的操 作方法和功能，以及制造成本，將基于下面的描述和附加的權(quán)利要求并結(jié)合附圖而更加 明顯，全部這些形成本說明書的一部分，其中相似的附圖標記在不同的附圖中表示相應 的部件。容易理解的是，附圖僅僅是用于描述和說明的目的，并不能作為本發(fā)明的限 定。如說明書和權(quán)利要求書中所使用的，除非特別指出，否則單數(shù)形式的“一(a，an)”以及“該(the)”包括多個物體。


圖1大致示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)的 確定方法。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例與計算機連通的傳感器的示意圖。圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于飽和重油的粘度溫度特性。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例在采油期間的井眼溫度損失。圖5圖示了用于對流擴散方程的濃度分布曲線方案，其中根據(jù)本發(fā)明的一些實 施例tD<32。圖6圖示了對流擴散方程的濃度分布曲線的方案，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例 tD>8。圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例與擴散系數(shù)的相關(guān)的比例。圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的對于多種α的無量綱導數(shù)特性。 圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的對于活塞式移位的無量綱導數(shù)特性。圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的對于μ /l·^ = 4的無量綱倒數(shù)特性。圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的井眼存儲和井壁不完善效應。圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例表示多種kh以及S = 20的壓力瞬變特性。圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例表示多種S以及kh = 20md · f的壓力瞬 變特性。圖14圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的表示多種q/h的無量綱壓力瞬變特性。圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的關(guān)于k和s預期的表格。
具體實施例方式對瞬時的油井壓力進行分析，以確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)。所述 瞬時油井壓力是通過一個或更多個井底壓力計向下穿過鉆孔而測量并記錄所提供的。圖 1示出了一種實施儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)測試方法的示例，該方法實施了井壓力模型的某 些方面。該方法通常開始于步驟105，用于確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)，該 地下巖層具有包括油的儲層流體，該油在此之前并未被注水。在一些實施例中，稱作鉆 桿的空心管從井口下降到井中。井口是井眼的地表端。鉆桿具有環(huán)繞其的兩個可膨脹裝 置，稱為封隔器。鉆桿下降到井眼中，或者下降到井中，直到第一封隔器布置得剛好位 于待測試地下巖層上，而第二封隔器布置成剛好在測試巖層下方。在步驟110，將要被測 試的地下巖層被隔離。在一些實施例中，在隔離步驟期間，通過將第一和第二封隔器膨 脹而將所測試的巖層上方和下方的井關(guān)閉，從而將被測試的巖層隔離。對巖層進行隔離 以切斷來自周圍環(huán)境的壓力，與此同時使得儲層流體流入到隔離的地下巖層中。在步驟115，將注入流體引入并穿過鉆桿，而流入到待測試巖層中。在一些實 施例中，注入流體通過注入器提供，該注入器位于井口處。注入器構(gòu)成為將注入流體以 基本上恒定的流量注入，這是通過能夠基于瞬時的儲層壓力反饋連續(xù)地調(diào)整排放壓力來 實現(xiàn)的。注入流體與滲透于地下巖層的油相混合，并且在一個實施例中具有比油高的粘度。注入流體的高粘度可減少粘度指進，所述粘度指進可具有在注入期間對于井眼壓力 反饋的不利影響。可通過在注入流體中包含并不會影響到注入流體的易混合性的粘度調(diào) 節(jié)劑或添加劑來增大注入流體的粘度。例如，添加劑包括基于陶土或鋰蒙脫石的有機粘 土，以及極性活化劑如乙醇或三甘醇。在一些實施例中，注入流體是基礎油，例如由殼 牌公司制造的SARALINE 185V基礎油，該基礎油具有較低的揮發(fā)性和較低的可壓縮性。 在儲層條件中的SARALINE 185V的粘度大約是0.5cp。在一些實施例中，注入流體在儲層測試之前從被測試巖層獲得。該注入流體稱 為井底樣品，其前提是充足的儲層油量的低流量流入，以保證最小基礎油污染。典型 地，該油量將不會超過幾桶。此外，該采樣也不涉及在地面上的儲層油的生產(chǎn)。在注入流體被提供到被測試的地下巖層之后，在步驟120，巖層被密封或者封 存。巖層被密封或封存的時間段可從幾個小時變化到幾天，這取決于用于壓降數(shù)據(jù)示出 了接近儲層壓力的壓力所需的時間長度。在一些實施例中，設置在巖層的下方和上方的 這些封隔器膨脹以密封巖層，使其遠離不期望的影響，例如遠離來自周圍的巖層的壓力 和流體的影響。壓降數(shù)據(jù)是在注入期和后續(xù)的封存期的期間從被測試的地下巖層中測量的，參 見步驟125。壓力下降數(shù)據(jù)可通過一個或更多個壓力傳感器測量。在一些實施例中，在注 入期和后續(xù)的封存期期間可進行附加的測量。這些附加的測量可由一個或更多個附加的 傳感器進行，包括測量注入壓力、井底溫度、地表流體注入流量以及地表油管壓力。在 一些實施例中，傳感器是構(gòu)造和布置成用于測量井眼材料以及周圍巖層的電特性，這僅 僅用于說明性目的，各種各樣的傳感器可應用到本發(fā)明的各種實施例中。尤其可以預見 的是，可采用電阻測量、超聲波或者其他聲波測量、復合電阻抗測量、視頻圖像和/或 光譜測定法的測量。與此相一致，傳感器可酌情選擇以進行測量，并且可包括電源和檢 測器、輻射源和檢測器、以及聲轉(zhuǎn)換器，這是非限制性的例子。正如所理解的那樣，其 在單個探測器上包括多種類型的傳感器是有益的，并且以這種方式采用不同組合也是有 益的。使用本發(fā)明的井壓模型對在注入期和后續(xù)的封存期期間采集的數(shù)據(jù)進行分析， 以對儲層流體確定所測試巖層的滲透率和幾何結(jié)構(gòu)，參見步驟130。如圖2所示，由傳感器200采集的數(shù)據(jù)通常保存在本地存儲裝置中，如保存在 具有內(nèi)存的隨鉆測井儀中，或經(jīng)由導線(盡管也可進行無線連接)傳遞到計算機205，例 如，該計算機可位于鉆井設備處，在該處數(shù)據(jù)經(jīng)由計算機205 (該計算機可以是任何適當 的類型)的總線210被接收并被存儲在例如計算機可讀存儲裝置215上，如硬盤、光盤、 閃存、臨時RAM存儲器或者其他介質(zhì)上，從而用于由計算機205的處理器220進行處 理。按照本發(fā)明的一方面，改進了在恒定流量混合注入下估算井壓反饋的徑向模 型。該模型表明粘度隨時間和半徑的變化，這是由于注入流體和儲層油的混合所引起 的，其中這些油由于成分、溫差而具有不同的粘度，該模型支配著局部的井壓反饋，并 且可導致與單粘度系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的反饋的顯著的早期偏差。然而，這種效應的實際持續(xù)時 間很短，因此該偏差并不能不利地影響從井壓數(shù)據(jù)獲得的儲層參數(shù)的估算。令流體系統(tǒng)由一種流動液相 和一種不混合的固定液相組成，所述流動液相為由兩種混合的成分即注入油和儲層油組成的油，而該不混合的固定液相為水，所支配的徑 向質(zhì)量(mass)以及能量平衡方程如下
[003權(quán)利要求
1.一種確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)的方法，地下巖層具有儲層流體，該 儲層流體包括先前并未注水的油，該方法包括隔離將被測試的地下巖層；以恒定流量將注入流體供給到所測試的巖層，其中，注入流體能夠在所測試的巖層 處與所述油混合；在所測試巖層頂部處進行密封以阻止其他流體注入；測量所測試的巖層中的壓力數(shù)據(jù)，該壓力數(shù)據(jù)包括壓力注入數(shù)據(jù)和壓降數(shù)據(jù)；以及基于通過井壓模型對已經(jīng)測量的壓力注入數(shù)據(jù)和已經(jīng)測量的壓降數(shù)據(jù)進行的分析而 確定所測試的巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在井口處進行所述供給，井口位于所測試的巖層 的上方。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其中，注入流體具有大于所述油的粘度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，注入流體是油。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在供給注入流體到所測試的巖層之前，從所 測試的巖層獲得所述注入流體。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將至少一種添加劑或極性活化劑與注入流體相結(jié) 合，以增加注入流體的粘度，該添加劑包括基于陶土和鋰蒙脫石的有機粘 土，極性活化 劑包括乙醇和三甘醇。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于注入流體的推斷粘度與油的粘度的比率來估 算所述滲透率。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，井壓模型是pwD =丄+ 0.80907) + ilinmmax.Π rDmaxJ ^r rDmin5十 ^"Inz-bmin"r其中，t' D是是無量綱時間，r' Dmm和r' Dmax是過渡帶的邊界并被表示為無量綱半 徑，P1是在井注入溫度下的注入流體的粘度，μ ^是儲層溫度下的儲層流體的粘度。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測量包括測量井底壓力、井底溫度、地表流 體注入流量或者地表管壓力中的至少一個。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，注入流體的粘度由所測量的井底溫度所推定。
11.一種用于確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，該地下巖層具有儲層流 體，該儲層流體包括先前并未注水的油，該系統(tǒng)包括注入器，其構(gòu)造并布置成以基本恒定的流量從井口將注入流體注入到被測試巖層 中，其中，所述注入流體在被測試巖層處是能夠與所述油相混合的；一個或更多個傳感器，其構(gòu)造并布置成在所測試巖層中測量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括壓力 注入數(shù)據(jù)以及壓降數(shù)據(jù)；以及機器可讀介質(zhì)，其具有機器可執(zhí)行指令，其構(gòu)造并布置成基于通過存儲在與處理器 相連的內(nèi)存中的井壓模型對所測量的壓力注入數(shù)據(jù)和所測量的壓降數(shù)據(jù)進行的分析，而 確定所測試巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述注入流體具有比所述油更大的粘度。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，該所述注入流體是油。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括抽出器，該抽出器設置成在注入器將注入流體注入到所測試的巖層中之前將注入流 體從所測試的巖層中抽出。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，至少一種添加劑或極性活化劑與注入流體相結(jié) 合，以增加注入流體的粘度，該添加劑包括基于陶土和鋰蒙脫石的有機粘土，所述極性 活化劑包括乙醇和三甘醇。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，基于注入流體的推定粘度與所述油的粘度的比 率而估算所述滲透率。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，井壓模型是
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或更多個傳感器測量井底壓力、井底 溫度、地表流體注入流量或者地表管壓力中的至少一個。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，注入流體的粘度由所測量的井底溫度所推定。
全文摘要
一種確定地下巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)的方法，該地下巖層具有儲層流體，該儲層流體包括先前并未注水的油，該方法包括隔離將被測試的地下巖層；以基本恒定流量將注入流體提供到所測試的巖層，其中注入流體可在所測試的巖層處與油混合；在所測試的巖層頂部處進行密封以阻止其他流體注入；測量所測試的巖層中的壓力數(shù)據(jù)，該壓力數(shù)據(jù)包括壓力注入數(shù)據(jù)和壓降數(shù)據(jù)；以及基于通過井壓模型對已經(jīng)測量的壓力注入數(shù)據(jù)和已經(jīng)測量的壓降數(shù)據(jù)進行的分析而確定所測試的巖層的儲層滲透率和幾何結(jié)構(gòu)。
文檔編號E21B49/00GK102016228SQ200980115785
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者J·弗爾克 申請人:雪佛龍美國公司