文摘
Karstic-fault油池是一种新型的碳酸盐岩储层是由组织的大型洞穴高石油存储潜力。在这项研究中高产井的考试,它是发现,许多宝贵的水库与钻井通过骨折或岩溶洞穴,它是不可能确定储层深度通过地震勘探的方法正是由于其可怜的垂直分辨率。传统的日志不能运行的情况下没有循环泥浆由于泄漏洞穴。如果不能确定水库的深处,然后它变得难以实现长期稳定发展石油资源的水库。井筒和地层之间的传热石油生产过程中被CFD模拟。霍纳法是用于估计流动温度稳定生产阶段使用关井后的温度曲线测量。本研究提出了一个方案,可以有效地确定karstic-fault水库的深度由静态温度和流量日志。该方法应用于井位于塔里木盆地塔河油田。的应用方法将有助于深化我们对fault-karst储层的分布,以及在支持未来的稳定和可持续高产油田生产类似的水库。
1。介绍
一个新类型的碳酸盐岩储层,称为karstic-fault系统,被发现在塔河油田,塔里木盆地,在西北大学,中国。这种类型的储层由一组相互关联的大洞穴高渗透率骨折或大型洞穴,特点是可怜的基质孔隙度和渗透率1,2]。岩溶洞穴已经观察到随机分布,离散,沿深大断裂和不连续地3]。然而,存在潜在的当然重要的石油生产一旦karstic-fault系统与生产井(4,5]。调查由李阳(6]发现洞水库导致超过95%的生产率在这些街区的塔河油田投入开发。
然而,它已经发现,准确的深度预测karstic-fault碳酸盐岩储层具有挑战性的问题,因为高度异构和超深储层,与已知的5000米至7000米的深度范围(7]。已经观察到,特别是生产一段时间后,连接到生产井的洞穴往往是补充油从更深的存款。在这种时候,迫在眉睫的是确定水库深处为了更新水库的了解情况,以及发展计划。
人们已经发现,洞穴karstic-fault系统开发纵向(8]。此外,地平线钻探活动接近目标时,会有大量的泥浆泄漏,这使得它不可能继续钻井过程。如果泥浆泄漏发生后钻到一定深度,之后可以顺利钻井恢复已经采取了有效的堵塞措施(9]。然而,许多失去点和重大泄漏可能发生在karstic-fault系统和密封效果经常被发现是无用的。换句话说,泥浆漏失层不完全阻塞,或重复的损失可能会导致的取消和降低钻井工具。随后,钻井作业将阻碍和测量会受到影响,导致损失的裸眼井测井数据并不能准确地确定储层深度(10]。
类型的地热指标,温度数据被认为是天然地下水示踪剂或石油流在地热能源等领域,石油和天然气,和地下水研究[11- - - - - -13]。这似乎是一个有前途的方法来描述这些类型的主要流动路径的连接模式(14,15]。
沿井筒温度剖面可以很容易地使用温度探针观察,不断获得井筒(16]。温度的日志记录时刻在瞬态过程中引起的关井(冷却)和生产(加热)流程。生产期间karstic-fault水库、井筒的温度和周围地层倾向于增加。如果生产过程持续了很长一段时间,然后井筒的温度会变得稳定。这个被称为流温度。关井后地层和井筒温度返回到初始温度。温度在关井状态和日志数据通常测量也与关井时间(17]。
近年来,数值模拟的发展过程提供了一个方便、有效的方法来研究温度和流场(18]。计算流体动力学(CFD)技术是实现分析油水井的流动行为和洞穴,因为CFD数值可以解决流程,质量,和能量平衡(19]。本研究发现,在前面的相关研究报道,采用瞬态模拟井筒主要集中在了循环泥浆钻井期间和随后的关井阶段。本研究的目的是评估最初的形成温度为了确定钻井液的组成和水泥浆的稠化时间20.- - - - - -22]。
在这项研究中,井筒和地层温度场的变化在生产和关井模式模拟。温度水平和时间之间的关系进行了综述,从得到的结果。然后,基于本研究的发现,霍纳法预测流使用关井温度温度在具体的生产时间。同时,岩溶洞穴的影响参数对温度的井进行了讨论,并制定方法来预测洞长度。最后,提出了一种多级方法确定karstic-fault水库的深度为目的的使用温度记录。该方法被应用于在Shunbei塔河油田的区域,和有前途的应用结果。
2。背景和方法论
2.1。地质特性和物理模型
已经观察到大型洞穴往往产生在地震“亮点”图像,这是由高,能源在一架飞机(图1(一))。这些“亮点”地震相的位置被发现一般泄漏钻井泥浆,和井的特点是高和稳定的石油生产。在图1(一)在外环路,蓝色虚线表明喀斯特洞穴。这个区域被钻孔机,但目标不能钻。在研究区,发病后生产D,相当流的工业油。研究人员认为石油源于岩溶洞穴的底部(7]。
(一)
(b)
图的原理图1 (b)本研究细节的几何模型模拟和显示了石油生产的过程。显示在图1 (b),这项研究的物理模型分为三个部分:(一)井筒周围形成,(b)和(c)的洞穴(如流动通道)。岩溶洞穴位于井底区域,不能准确地衡量日志数据。石油已进入流道的通过。符号在图1 (b)表明井底深度差异和水库;在图1 (b),0.15是井筒直径;洞穴的半径为流道;和50米被选为研究对象在这项研究中,按照比例在图中描述1(一)。
2.2。方法
人们已经发现,在地下钻粉,套配置文件是近似直线,直线的斜率代表了地热梯度。此外,在没有外部干扰的影响,将保持温度平衡。然而,一旦形成液体开始流动,热平衡将被破坏。在这项研究中,重点是审查karstic-fault水库(通常低于6000米的深度)。人们普遍认为热流体的垂直流karstic-fault水库是地热异常的主要原因。
温度和流动模式的三种类型的观察和水库如图2。这项研究集中在区分是否好,储层通过洞穴系统是直接连接或连接。在这样的系统中,往往是通过垂直井筒热流动然后消散的围岩。然而,它已被观察到,当水库和井的相对位置不同,那么流量和静态温度曲线测量的井也会大大不同。的情况下,直接连接到储层井,静止和流动温度曲线的交点位于库区,详细数据2(一个)和2 (b)。然而,当他们被连接到洞穴,不会有相交的区域,如图2 (c)。
(一)
(b)
(c)
第三例详细图2是,主要是讨论在这个研究。是预期的延长线相交会低于温度曲线。然而,目前尚不清楚应该如何确定十字路口。反演框架在本研究提出了以下三个主要步骤:(1)收集的参数:油井参数包括半径和深度、石油和地层属性,和温度(2)生产期间流动温度曲线的测定:数值模拟结果表明,油井温度会改变大大在关井后的很短。由于不同半径,液体在之间的传热效率和周围的地层流体之间的不同,在岩溶洞穴和周围的岩层。发现在生产期间,液体温度持续在油井和洞穴之间的联系。然而,关井后的温度恢复率会有所不同。是不可能直接预测温度变化在洞穴的温度曲线在关井状态,并不能推断储层深度。因此,它是必要的,以确定油井流温度在生产期间(3)计算储层深度:当石油流入井筒和储层通过岩溶洞穴,井底流温度与储层深度、洞穴半径和流速。因此,可以推断储层深度使用油的性质,生产数据,和温度的值
2.3。数值模拟
数值模拟的研究分为两个独立的部分,使用相同的软件和计算参数。第一部分是好和周围的地层温度场的仿真在生产和关井时间。仿真结果被用来总结确定流温度的方法。第二部分包括温度的模拟值和洞穴的变化参数。方法来确定的纵向长度根据仿真结果提出了岩溶洞穴。
2.3.1。控制方程
在数值模拟中,质量守恒、动量守恒和能量守恒控制流动和传热率(23,24]。控制方程如下:
动量守恒 质量守恒 节能 在哪里是流体密度,公斤/厘米吗3;流速,m / s;流体的粘滞性,Pa·s;的压力,pa;定压热容,J /(公斤·);热通量,W / m2;热导率,W / (m·k);T是温度,k;F代表体积力的影响,重力不被认为是在这篇文章中, 。 代表热源的影响被忽略的摘要等于0。
2.3.2。热边界条件
径向无限和底部形成保持初始温度
流进位于底部的模型,方程如下:
顶部的流出口的模式
在哪里形成的温度边界,k;表面温度,k;地温梯度,k / m;形成深度、米;是入口流体温度、k;流体速度入口,m / s;流体流入速度,m / s;出口压力,pa。
2.4。参数
被要求完成以下阶段,依次从一个稳定的石油生产发展规划:钻井、完井和生产。然后,和生产阶段完成后,关井阶段会不时地进行。油井关井期间的温度进行了测量,和日志用于监控生产条件,以发展新的发展计划。油井温度测量在不同的发展阶段有着不同的含义。在这项研究中,为方便理解,图中所示的符号3被用来区分不同温度的含义。
本研究中使用的模拟参数如表所示1,密度和粘度与温度和压力的变化并没有考虑。
2.5。网格生成
由于井筒半径是0.075米和岩溶洞穴半径50米,大小差异非常大。因此,当两部分建模,网格的质量很差。为了解决这个问题,分别模拟两部分。洞穴模拟的结果可以作为井筒模拟的输入。非结构化网格用于仿真。图4是网格的原理图。的节点数量的径向边界形成设置为50。网格径向分布的界面形成边界(25]。井筒中心的网格细化。进一步的网格是接口,尺寸越大。接口是精致的边界层与通货膨胀的方法。五层的通货膨胀在井筒端设置的界面,和10层的通货膨胀的形成。通货膨胀最接近界面厚度为0.002米,然后不断增加。垂直网格设置的最大长度是0.5米,所以整个模型的网格数量超过1000000。
3所示。结果
3.1。温度在生产期间
在仿真过程中,井筒和周围地层的纵向长度500米,和形成是均匀和各向同性的。井筒半径设置为0.075 m,形成半径30米。井底深度是7250米,是0 m。图5演示了一个剖视图井筒和地层温度在生产开始。在生产过程中,高温流体流入井筒。液体被冷却,形成温度上升。图6表明地层径向温度分布随时间的变化在周围7000米的深度。地层中的温度变化相比相对温和的液体温度的急剧变化观察到。形成的原因是没有包含液体,这明显更大的规模。随着生产时间的继续,热火继续传播到周围的形成,和温度水平岩层坐落在持续上升。同时,温度水平在一天后趋于稳定。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
3.2。关井期间温度
图7显示了一个横截面的温度恢复过程在关井期间发生后100天的稳定生产。关井后,井筒和地层温度水平逐渐回到最初的形成温度。因此,它是确定生产时间的长度施加影响的温度恢复后关井时间。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
3.3。霍纳方法(HM)
图8(一个)详细介绍了井筒温度在生产过程中在不同的时间。图中的虚线表示初始地层温度,实线代表瞬变流动温度在不同的时间(数天)。是观察到的生产开始后,井筒温度开始上升,然后很快就到达了一个高原水平。然后,关井后,井筒的温度水平开始下降。观察温度水平下降最快的前三天,然后明显减速(图7 (b))。此外,在早期阶段的关井期间,井筒流体的温度水平迅速降低由于流体不再流动,并通过井筒热不是垂直转移。垂直对流的油的效率要高于径向热传导过程中传热。因此,形成温度水平慢慢改变,而井筒温度水平观察会迅速变化。
(一)
(b)
霍纳法(HM)是广泛应用在石油领域的油藏工程过程的温度和压力恢复资料井的生产以稳定的流速。最初形成的温度估计可以通过检查温度的值在不同的时间后关井期间在半对数的情节26]。
在哪里d表示生产时间;关井时间,d;和表示每单位长度的热流率。因此,从制定半对数图、原状地层温度和参数可以获得。
如图8,本研究选定的深度是6750米,7000米,7125米,温度在不同的关井时间画在半对数的阴谋。图中可以看出,温度恢复曲线可分为三个区域,和第二区域的曲线形状与情商是相一致的。9。除了当曲线在地区,然后关井时间非常短和温度水平改变了仅略。曲线在第三区域时,关井时间足够长,温度几乎回到最初的形成温度。观察到,生产时间短,第三区域可能没有那么明显,稳定流动温度在生产过程中需要使用区域中的温度数据二世决定。如果生产时间很短,然后关井后温度测量之间的时间差距应该适当减少。当生产时间相对较短 在情商。9的变化。不同区域的分割值在图9还需要重新考虑。具体的参数应该选择根据生产数据和温度数据的一个特定的生产井。
3.4。温度和
在目前的研究中,为了确定的纵向长度岩溶洞穴,岩溶洞穴的长度之间的关系和井底的温度是决定使用数值模拟。模拟,岩溶洞穴的半径随着流道50 m,并形成半径500米。井底的深度设置为7400。石油生产过程的温度变化岩溶洞穴和井筒模拟改变。结果如图所示10。
井底的温差是用来确定 ,然后确定储层的深度。图11显示了岩溶洞穴的温度分布和h之间的关系和▽结核病,其中▽结核病表示温度的差异不断在井底温度和静态温度。
(一)
(b)
在本研究中,当井底流温度已知,那么储层温度可以使用获得情商。9)。随后,和储层深度可以准确地确定。
4所示。一个案例
此外,使用上述数值模拟过程,预测流动温度的方法是使用温度记录成功获得在关井时间,和储层深度的方程使用井底流静态和温度之间的差异。在实际应用程序中,在这项研究中提出的方法可分为三个步骤:(1)执行数据收集;(2)流动温度计算的HM方法;(3)油源的纵向长度计算井底用情商。9)。D在研究区域的温度记录被用来预测储层的深度,如图12。井温测井是测量在不同的时间关井期间,稳定生产后一直保持很长一段时间。井的井底深度D决心是6950,和预测流温度使用霍纳法获得了424.9 k。因为静态流动温度的差异是6 k,和决心使用Eq。(8009),储层的深度是7750米。在此基础上,洞穴的温度分布数值模拟过程在这项研究中获得的成功。
地震分析取得了可喜的成果在描述fault-karst陷阱的概要文件,它描述了内部fracture-cavity结构(27]。然而,它不能确定具体储层的地震分析的深度。储层预测结果与本文的fault-karst从地震数据(图13)。预测的深度7750米800米不同的完成深度6950米。有一个大溶洞与井剖面的地震fault-karst陷阱,和油性发现溶洞及其潜在的区域。它可以从图推断石油的来源在井深和远离。
5。结论
在这项研究中,通过石油生产过程的数值模拟,发现井孔温度测量相关的关井时间。观察到,关井期后,井筒流体温度的迅速下降,这个过程与生产时间。可以看到,生产时间越长,越复杂的温度恢复过程。此外,有一个明显的分区现象观察到半对数图。然而,当生产过程稳定,井筒温度迅速增加,很快达到一个稳定水平。井筒周围地层的温度变化被观察到的小比井筒,伴随整个生产时间和持续时间。
在这个研究中,温度恢复规则后关井是通过HM获得。这是确定karstic-fault水库的开发过程中,洞穴是主要的流动通道。此外,流体温度的变化是一个重要的手段来确定储层的深度。因此,按照不同的井底静态和流动温度水平,可以准确地预测储层的深度。本研究的工作流程提出的方法应用于塔河油田的井验证的目的,具有较强的应用结果。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
中国国家自然科学基金支持的项目(批准号2016 zx05053)和吉林省科技发展计划项目(批准20190103150 jh)优秀青年人才。