一种控制流度窗口的浅层稠油取样方法与流程

1.本发明属于油气勘探开发技术领域，尤其是涉及一种控制流度窗口的浅层稠油取样方法。


背景技术：

2.渤海盆地广泛分布浅层稠油油气藏，而对于浅层稠油油气藏的勘探认识，往往依赖于价格昂贵的试油工艺，为降低勘探成本，在取出足量可供实验室分析的稠油样品前提下，往往采用电缆测井取样作业。
3.电缆测井取样作业在浅部稠油取样时，面临以下三个问题：
4.1、取样成功率低
5.浅部地层往往是油稠油藏，稠油粘度大，流动性差；浅部地层岩石胶结程度差，岩石疏松，导致浅部地层取样过程中，极易造成坐封失败及出砂问题，甚至在较大压差的作用下发生井壁坍塌，大大降低了取样成功率。
6.2、样品纯度低
7.稠油样品在灌入到样桶过程中，往往由于压差较大，大量溶解于油品中的气体出现脱气现象，进而导致稠油样品乳化严重。
8.3、时效性低
9.由于稠油的取样的复杂性导致取样点选取上容易耽误作业进度，并且由于深度点选取的不合理会造成后续泵抽时间延长，时效性进一步降低。
10.为解决上述问题，传统浅层稠油取样技术理论通过压速双控技术和分时扩容技术，在探针选取、取样点优化、取样过程中压力和速度、泵抽时间、分段灌样进行了全面的控制。
11.但随着浅部稠油勘探的进行，从1500米到1300米，再到1000米以内的浅层稠油油气藏，越来越浅的稠油勘探，对取样技术提出了更新、更难的挑战。


技术实现要素：

12.本发明要解决的问题是提供一种浅层稠油取样方法；尤其是取样成功率率高、作业时效性强、样品纯度高的一种控制流度窗口的浅层稠油取样方法。
13.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种控制流度窗口的浅层稠油取样方法，包括以下步骤，
14.s1：获取流度窗口下限计算公式；
15.s2：获取流度窗口上限计算公式；
16.s3：根据所述流度窗口下限计算公式和所述流度窗口上限计算公式，分别带入各探针参数，获取各探针的流度窗口下限和流度窗口上限；
17.s4：根据各探针的流度窗口下限和流度窗口上限，确定目标井的取样深度点。
18.进一步的，所述流度窗口下限计算公式为，
[0019][0020]
式中，s是目标井稳定流速，单位为m3/s；δp是目标井稳定压差，单位是pa；a是探针的过流面积，单位是m2；minl是流度窗口下限，单位是d/cp。
[0021]
进一步的，所述流度窗口下限计算公式包括以下步骤，
[0022]
s11：列出一维达西公式：
[0023][0024]
式中：s是流速，单位是m3/s；δp是压差，单位是pa；k是渗透率，单位是d；a是过流面积，单位是m2；μ是粘度，单位是cp；l是流度，单位是d/cp；
[0025]
s12：将上述公式变形得到下式，
[0026][0027]
式中：s是流速，单位是m3/s；δp是压差，单位是pa；a是过流面积，单位是m2；l是流度，单位是d/cp；
[0028]
s13：当s为目标井的稳定流速，δp为目标井允许的最大压差时，得到该目标井的理论最小流度，即流度窗口下限min l(t)。
[0029]
进一步的，所述流度窗口上限计算公式为，
[0030][0031]
式中，s是目标井稳定流速，单位是m3/s；δp是目标井稳定压差，单位是pa；a是探针的过流面积，单位是m2；t是泵抽时间，单位是s；maxl是流度窗口上限，单位是d/cp。
[0032]
进一步的，所述流度窗口上限计算公式包括以下步骤，
[0033]
s21：列出粘度与时间的函数，函数公式如下，
[0034]
μ＝μ(t)
[0035]
s22：列出流度与时间的函数，函数公式如下，
[0036]
l＝l(t)
[0037]
s23：列出流速与时间的函数，函数公式如下，
[0038]
q＝∫s(t)dt
[0039]
s24：根据上述公式，将达西公式转化为考虑泵抽时间变量的二维达西公式，公式如下，
[0040][0041]
式中，s(t)表示流速s关于时间t的函数。
[0042]
s25：对所述二维达西公式进行两边求导，再变形，可以得到如下公式，
[0043][0044]
s26：当s为目标井的稳定流速，δp为目标井允许的最大压差时，t为理论最长泵抽时间，得到该目标井的理论最大流度，即流度窗口上限。
[0045]
进一步的，所述探针包括常规探针、双探针和大极板探针。
[0046]
进一步的，所述常规探针的过流面积为0.785in2；所述双探针的过流面积为1.57in2；所述大极板探针的过流面积为30.4in2。
[0047]
进一步的，本发明还提供一种装置，运行上述的数据处理方法。
[0048]
进一步的，本发明还提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的算法，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的数据处理方法。
[0049]
进一步的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机算法，所述计算机算法被处理器执行时实现所述的数据处理方法。
[0050]
本发明具有的优点和积极效果是：
[0051]
本发明考虑稠油的时间效应，引入了考虑时间因素的二维达西方程，通过对计算不同探针的理论流度窗口下限和理论流度窗口上限，可以更有针对性地优选取样深度点，弥补了原有技术的不足，进一步提高浅层稠油取样的成功率，最大可能提高样品的纯度，提高作业时效性。
附图说明
[0052]
图1是本发明实施例的整体流程图。
[0053]
图2是本发明实施例应用于某浅层稠油#1已知井的取样数据图。
[0054]
图3是本发明实施例应用于某浅层稠油#1已知井压差和时间的拟合关系。
[0055]
图4是本发明实施例的常规探针结构示意图。
[0056]
图5是本发明实施例的双探针结构示意图。
[0057]
图6是本发明实施例的大极板探针结构示意图。
[0058]
图7是本发明实施例应用于某浅层稠油#2目标井在取样深度1338.60m处的取样数据图。
[0059]
图8是本发明实施例应用于某浅层稠油#2目标井在取样深度866.80m处的取样数据图。
具体实施方式
[0060]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0061]
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
[0062]
通过对渤海地区9个区块、17口取样井、42个作业深度点的稠油取样资料进行了研究，发现在同一个区块，在管线内流速稳定的条件下，流度越大的地层，在泵抽过程中压差越小，反之流度越小的地层，在泵抽过程中压差越大，即压差和流度成反比关系，说明基本符合达西定律。
[0063]
具体如图1所示，一种控制流度窗口的浅层稠油取样方法，包括以下步骤，
[0064]
s1：获取流度窗口下限计算公式，流度窗口下限计算公式为，
[0065][0066]
式中，s是目标井稳定流速，单位为m3/s；δp是目标井稳定压差，单位是pa；a是探针的过流面积，单位是m2；minl是流度窗口下限，单位是d/cp。
[0067]
具体的，流度窗口下限计算公式包括以下步骤，
[0068]
s11：列出一维达西公式：
[0069][0070]
式中：s是流速，单位是m3/s；δp是压差，单位是pa；k是渗透率，单位是d；a是过流面积，单位是m2；μ是粘度，单位是cp；l是流度，单位是d/cp。
[0071]
s12：将上述公式变形得到下式，
[0072][0073]
式中：s是流速，单位是m3/s；δp是压差，单位是pa；a是过流面积，单位是m2；l是流度，单位是d/cp。
[0074]
s13：当s为目标井的稳定流速，δp为目标井允许的最大压差时，得到该目标井的理论最小流度，即流度窗口下限min l(t)。
[0075]
s2：获取流度窗口上限计算公式，流度窗口上限计算公式为，
[0076][0077]
式中，s是目标井稳定流速，单位是m3/s；δp是目标井稳定压差，单位是pa；a是探针的过流面积，单位是m2；t是泵抽时间，单位是s；maxl是流度窗口上限，单位是d/cp。
[0078]
具体的，流度窗口上限计算公式包括以下步骤，
[0079]
s21：实际电缆取样过程中，随着稠油进入管线中，流体的粘度会逐渐增大，因此，粘度是关于时间的函数，会随着时间增大，列出粘度与时间的函数，函数公式如下，
[0080]
μ＝μ(t)
[0081]
s22：同样的，这就导致流度也是时间的函数，会随着时间的增大而降低，列出流度与时间的函数，函数公式如下，
[0082]
l＝l(t)
[0083]
s23：流量是流速关于时间的积分，而流速也是一个关于时间的函数，列出流速与时间的函数，函数公式如下，
[0084]
q＝∫s(t)dt
[0085]
s24：根据上述公式，可将达西公式转化为考虑泵抽时间变量的二维达西公式，公式如下，
[0086][0087]
式中，s(t)表示流速s关于时间t的函数。
[0088]
s25：对二维达西公式进行两边求导，再变形，可以得到如下公式，
[0089][0090]
s26：当s取目标井的稳定流速，δp取目标井允许的最大压差时，t取理论最长泵抽时间，则可以得到该目标井的理论最大流度，即流度窗口上限。
[0091]
s3：根据流度窗口下限计算公式和流度窗口上限计算公式，分别带入各探针参数，获取各探针的流度窗口下限和流度窗口上限。具体的，探针包括常规探针、双探针和大极板探针。
[0092]
s4：根据不同探针的过流面积计算得到不同的流度窗口，根据该窗口可以对目标井的取样深度点进行针对性地选择。
[0093]
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0094]
如图2-8所示，为了对某浅层稠油#2目标井的两个不同深度进行电缆取样。
[0095]
已知：#2目标井所处的区域要求取样稳定流速为2ml/s，最大取样时间上限是3小时，可选用探针类型有三类，分别是常规探针，其过流面积为0.785in2；双探针，其过流面积为1.57in2；大极板探针，其过流面积为30.4in2，在工作时允许的最大压力差为60psi，其中该区块的#1已知井的取样数据，如图2所示，可以作为取样参考标准。
[0096]
将目标井的稳定流速2ml/s，目标井允许的最大压差60psi，以及不同探针的不同过流面积分别代入流度窗口下限计算公式中，可以得到该目标井不同探针的理论最小流度，即流度窗口下限min l(t)。如下所示：
[0097]
minl(t)＝s/aδp＝2
×
108/(0.785
×
2.542×
60
×
6894)＝187.89(md/cp)
[0098]
此处计算得到的是使用常规探针，即过流面积为0.785in2时的流度窗口下限，同理，代入不同探针过流面积，还可以得到不同窗口下限，用下表1表示。
[0099]
表1#2目标井在使用不同探针条件下的理论流度窗口下限
[0100][0101]
根据#1已知井的取样数据如图2所示，可以对压差和时间进行最小二乘法拟合，如图3所示，得到压差关于时间的经验关系，如下所示。
[0102]
δp(t)＝q1t2 a2t a3[0103]
a1＝-4.564
×
10-7
；a2＝8.518
×
10-3
；a3＝10.03
[0104]
对#1已知井的压差关于时间的经验关系进行时间的求导，可得到下式：
[0105][0106]
a1＝-4.564
×
10-7
；a2＝8.518
×
10-3
[0107]
将最大取样时间上限3小时，即3
×
3600s代入压差关于时间的关系式中，可以计算得到在经过3个小时以后，理论压差δp(t)＝21.441psi。
[0108]
将最大取样时间上限3小时，即3
×
3600s代入压差关于时间的经验关系进行时间
的求导公式中，可以计算得到在经过3个小时以后，理论压差的变化率，即理论压差的导数dδp(t)/dt＝-240.17psi/s。
[0109]
现在，将目标井的稳定流速2ml/s，目标井允许的最大压差60psi，不同探针的不同过流面积，经过3个小时后理论压差δp(t)＝21.441psi，以及理论压差的变化率dδp(t)/dt＝-240.17psi/s代入流度窗口下限计算公式中，可以得到该目标井不同探针的理论最小流度，即流度窗口上限max l(t)。如下：
[0110]
maxl(t)＝-s/(a[δp(t)]2)
·
(dδp/dt)
[0111]
＝-2
×
108/[(0.785
×
2.542)
×
(21.441)2]
×
(-240.17)＝766.89(md/cp)
[0112]
此处，计算得到的是使用常规探针，即过流面积为0.785in2时的流度窗口上限，同理，代入不同探针过流面积，还可以得到不同窗口上限，用下表2表示。
[0113]
表2#2目标井在使用不同探针条件下的理论流度窗口上限
[0114][0115]
由此，得到#2目标井的理论流度窗口下限和理论流度窗口上限。在具体实施取样的过程中，根据不同的探针，可以预先确定流度允许的窗口值。
[0116]
以#2目标井在深度1338.60m处的取样结果为例，如图7所示，该深度选用常规探针，过流面积为0.785in2，实际取样泵抽180min，共泵抽出43l液体，流度390md/cp，平均压差151psi，取得流体中含油2000ml，地层水 泥浆滤液700ml。从取样结果图7显示在取样的过程中泵速稳定，压力下降符合地区规律，与预测结果吻合。
[0117]
以#2目标井在深度866.80m处的取样结果为例，如图8所示，该深度选用大极板探针，过流面积为30.4in2，实际取样泵抽300min，共泵抽出34.7l液体，流度54md/cp，平均压差30psi，取得流体中含油500ml，地层水 泥浆滤液900ml。从取样结果图8显示在取样的过程中泵速稳定，但由于所选深度点的流度为54md/cp，大于了窗口流度19.80md/cp，因此导致泵抽实际时间为5小时。这是由于水的粘度远比油大，当过流面积较大的情况时，流动性更好的地层水和泥浆滤液优先进入探针，这就导致稠油泵抽时间延长了。
[0118]
综上所述，本发明考虑稠油的时间效应，引入了考虑时间因素的二维达西方程，通过对计算不同探针的理论流度窗口下限和理论流度窗口上限，可以更有针对性地优选取样深度点，弥补了原有技术的不足，进一步提高浅层稠油取样的成功率，最大可能提高样品的纯度，提高作业时效性。
[0119]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。