潮汐现象是沿海地区的一种自然现象, 指海水在天体(主要是月球和太阳)引力作用下所产生的垂直方向周期性涨落运动。根据潮汐周期又可分为全日潮型、半日潮型和混合潮型。

在海上油气井测试过程中, 由于海面的周期性涨落, 上覆岩层压力随之变化, 地层压力产生周期性波动, 这种压力波动会对测试的压力数据产生一定的影响, 掩盖了真实的储层压力变化特征。目前海上多采用高精度的电子压力计进行海上测试作业, 潮汐效应对测试数据特别是压力恢复数据的影响有时会非常明显。因此, 为了消除潮汐效应的影响, 必须考虑对所测得的压力数据进行校正, 以保留真实的储层压力变化特征^[1-5], 以期获得准确的试井解释结果。

1 潮汐效应及对试井曲线的影响

在压力恢复试井中, 潮汐效应呈现周期性波浪式信号(图 1), 这种波浪式信号, 导致压力导数曲线呈现不规则波动形态(图 2), 这种波动有时可能隐藏边界特征、有时可能被误解为边界性质, 都会给试井解释带来很大困难。关井结束时间、潮汐峰值以及储层渗透性直接影响着试井曲线形态^[1]。

(1) 关井结束时间对试井曲线影响。

关井压力恢复结束时, 压力恢复正处于潮汐的波谷或波峰时, 压力导数曲线表现出完全相反的形态(图 3)。当关井结束时间正处于潮汐的波谷段时, 压力导数曲线表现为下掉趋势, 与定压边界特征相近; 当关井结束时间正处于潮汐的波峰段, 压力导数曲线表现出上翘趋势, 与断层特征相近。这种情况下, 如果不考虑潮汐效应, 往往作出错误的判断。

(2) 潮汐峰值对试井曲线影响分析。

潮汐峰值越大, 试井导数曲线波动幅度越大, 可能造成定压边界或者封闭边界反应特征越强烈。某些情况下, 潮汐信号对试井影响严重。特别是关井时间较短时, 潮汐效应在压力恢复曲线上很难辨别, 试井解释时可能选择错误的解释模型, 从而影响对油藏的认识。

(3) 不同渗透性储层受潮汐影响分析

潮汐效应对渗透性好的储层影响明显(图 4), 储层渗透性越好, 越早在双对数曲线上反映出潮汐效应; 储层渗透性越好, 受潮汐效应的影响越明显。潮汐效应主要影响压力导数曲线晚期段, 可能对油藏类型和边界性质造成错误认识。

2 潮汐效应对试井影响因素分析

潮汐效应对整个测试过程均有影响, 但是通常只在关井压力恢复后期才表现出来。当关井时间足够长时(至少大于一个潮汐周期), 关井压力恢复后期, 地层压力的变化基本稳定时, 潮汐效应所造成的压力波动才明显表现出来^[5]。

潮汐效应对测试数据的影响程度随测试时间、关井时间、储层物性、流体性质、压力计精度等因素的影响而变化^[5-6]。

(1) 测试时间:潮汐效应随天体周期性运动而发生周期性的变化, 不同的测试时间段内潮汐的大小不同, 对测试的影响也就存在差异。

(2) 关井时间:关井结束时间直接影响试井曲线形态。

(3) 储层物性:储层物性越好, 越易表现出潮汐效应对地层压力的影响。

(4) 地层流体:地层流体为油或水时, 潮汐效应造成的地层压力波动较为明显; 而地层流体为气时, 则不明显。

(5) 压力计精度:压力计精度越高, 越易监测到潮汐效应造成的压力变化。

3 潮汐效应校正方法

当存在潮汐效应时, 地层压力不仅受到地层渗流的影响, 还受到潮汐效应的影响。地层压力可表示为地层渗流压力和潮汐压力的叠加^[7], 见式(1)。

$ {P_{\rm{w}}}\left( t \right) = {P_{{\rm{wb}}}}\left( t \right) + {P_{\rm{s}}}\left( {\rm{t}} \right) $

(1)

式中:P_w为地层压力, MPa; P_wb为地层渗流压力, MPa; P_s为潮汐压力, MPa。

在试井过程中, 电子压力计记录的是井底地层压力信号P_w, 它包含了地层渗流压力P_wb和潮汐压力P_s两部分, 只有消除了潮汐压力, 真实的地层渗流压力信号才能被识别, 从而得到真实反映储层性质的试井解释结果。

目前可以在测试井安装潮汐测量仪器对潮汐进行测试, 从而得到真实的潮汐数据; 在没有潮汐测量仪器的情况下, 也可以借用测试井附近港口的潮汐数据, 对井底压力进行校正, 从而得到真实的地层渗流压力。

在固定式钻井平台上安装潮汐测量仪器, 可以真实的反映测试井点处潮汐的变化情况。涠洲油田实测潮汐数据曲线(图 5)反映的是固定式钻井平台面距海面距离的变化, 间接地反映潮汐的变化, 由式(2)可推算出潮汐引起的地层压力的变化情况(图 6)。

$ \Delta P = {\rm{ \mathsf{ ρ} g}}\left( {H - {H_0}} \right) $

(2)

式中:∆P为潮汐引起的地层压力变化, MPa; ρ为密度, kg/m³; g为重力加速度, 9.8 m/s²; H为钻台面距海面距离, m; H₀为钻台面距基准海平面距离, m。

井点处没有潮汐测量仪器的情况下, 可以借用井点附近港口的潮汐数据(图 7), 对实测的压力数据进行潮汐校正。此时由式(3)可推算出潮汐引起的地层压力的变化情况(图 8)。

$ \Delta P = {\rm{ \mathsf{ ρ} g}}\left( {h - {h_0}} \right) $

(3)

式中:∆P为潮汐引起的地层压力变化, MPa; ρ为密度, kg/m³; g为重力加速度, 9.8 m/s²; h为潮差, m; h₀为基准海平面, m。

利用试井解释软件, 输入实测的地层压力曲线和由潮汐引起的地层压力曲线, 经软件处理得到真实的反映地层压力变化的压力数据。用此数据进行试井解释, 得到的解释结果更能反映地层的真实信息, 解释结果更可靠。

4 实例分析

涠洲某油田A井, 该井进行了三开三关测试, 得到其实测地层压力曲线(图 9)。将二关压力恢复曲线放大(图 10), 发现地层压力呈24小时周期性波动, 分析认为受海洋潮汐影响, 地层压力上下小幅波动。利用试井解释软件对二关压力恢复数据进行处理, 二关压力导数曲线后期呈上下不规则抖动(图 11)。结合实测的潮汐数据, 对二关压力数据进行校正, 以消除潮汐效应的影响, 校正后的压力恢复曲线及双对数曲线较原始曲线平滑, 校正后压力导数曲线上翘段时间后移(图 10、图 11)。

选用校正后的数据对二关资料进行试井解释, 从校正后二关压力及压力导数双对数曲线(图 12)可以发现, 二关压力导数曲线晚期明显上翘, 因此选用三边不渗透边界的外边界模型进行拟合, 取得了较好的拟合效果。对潮汐校正前后两组数据分别进行了试井解释, 得到解释结果(表 1)。对比潮汐校正前后试井解释结果可以看出, 潮汐校正后的渗透率解释结果较潮汐校正前的解释结果大, 潮汐校正后的外边界距离解释结果明显大于潮汐校正前的解释结果, 潮汐校正后的解释结果更符合实际的地质认识。

5 结论

(1) 潮汐效应可造成压力恢复测试过程中所测地层压力周期性波动, 关井时间、潮汐大小以及储层渗透性等因素直接影响着试井曲线形态。需要准确识别潮汐效应, 对所测得的压力数据进行校正, 消除潮汐效应的影响。

(2) 潮汐效应对测试数据的影响程度随测试时间、储层物性、流体性质、压力计精度、井位等因素的影响而变化。

(3) 对海上油田的测试井, 压力数据的校正需结合当时当地的潮汐数据, 尽可能地消除潮汐信号, 以获得真实可靠的地层响应信息。对实测的压力数据进行潮汐校正, 对校正后的测试资料重新进行试井解释, 以获得可靠的解释结果。