李戈理

(1.西安石油大學(xué), 陜西 西安 710065; 2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司, 陜西 西安 710077)

0 引 言

長(zhǎng)慶油田開發(fā)過(guò)程中,用測(cè)井方法預(yù)測(cè)產(chǎn)量取得了良好的效果[1-2]。在長(zhǎng)慶油田姬塬地區(qū)測(cè)井評(píng)價(jià)過(guò)程中,把產(chǎn)能預(yù)測(cè)作為主要目的,基于前人成功的做法,同時(shí)提出了利用測(cè)井資料與測(cè)試資料綜合評(píng)價(jià)油氣產(chǎn)能的思路。本文分別從認(rèn)識(shí)和流程2個(gè)側(cè)面對(duì)測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)油氣產(chǎn)能進(jìn)行分析。測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)認(rèn)識(shí)方面,在油藏條件下應(yīng)用達(dá)西定律,把滲流面積分為油和水2部分,得出單井產(chǎn)量決定于油氣含量、油氣分布、滲流特性和油藏壓力4個(gè)因素。測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)流程方面,利用成像測(cè)井和壓裂試油分別獲得4個(gè)因素的關(guān)鍵參數(shù),以油氣含量為中心,建立成像測(cè)井和壓裂試油綜合評(píng)價(jià)方法。同時(shí),把均質(zhì)化地層電磁場(chǎng)論[3]用于儲(chǔ)層油氣含量計(jì)算,在地層真電導(dǎo)率和孔隙度譜計(jì)算含油飽和度的基礎(chǔ)上,建立了用地層真電導(dǎo)率、地層水電導(dǎo)率和總孔隙度計(jì)算含油飽和度方法,實(shí)現(xiàn)了快速成像測(cè)井直接計(jì)算油氣含量的目標(biāo)。

1 測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)

在地層中r處任取一小區(qū)域,面積元為ds=rdφdz,體積元為dv=rdrdφdz,其中的達(dá)西定律為[4]

dq=Kμdpdrds

(1)

式中,dq為體積元的流量;dp為體積元的壓差;K為滲透率;μ為黏度。將ds分解為骨架面積、產(chǎn)水面積和產(chǎn)油面積3部分,則產(chǎn)油公式和產(chǎn)水公式分別為

dqo=KoφSoμodpdrds

(2)

dqw=KwφSwμwdpdrds

(3)

式中,dqo、dqw分別為體積元的油產(chǎn)量、水產(chǎn)量;Ko、Kw分別為油相、水相滲透率,μm2;φ為孔隙度;So、Sw分別為含油飽和度、含水飽和度;φSo、φSw分別為單位地層油含量、水含量;μo、μw分別為油和水的黏度,mPa·s。

在油層r處以井軸為中心的圓柱面上,對(duì)式(2)求面積分

Qo=1μodpdr?AKoφSods

(4)

式中,Qo為井下油產(chǎn)量,cm3/s,也是流過(guò)各個(gè)圓柱面的油流量,流過(guò)各個(gè)圓柱面的油流量相等。將式(4)分離變量并積分

(5)

式中,re為供給半徑,cm;rw為井半徑,cm;pe是對(duì)應(yīng)re的流體壓力,×105Pa;pw是對(duì)應(yīng)rw的流體壓力,×105Pa。式(5)可寫為

(6)

式(6)表達(dá)了油含量(φSo)、油分布(re、Α)及滲透性(Ko)、流體壓差(pe-pw)這4個(gè)因素的關(guān)系。油含量和油分布要用成像測(cè)井獲得,滲透性和流體壓差由壓裂試油獲得。式(6)是成像測(cè)井與壓裂試油綜合評(píng)價(jià)公式。在地層孔隙度、飽和度、滲透率均勻分布的情況下[5],式(6)可寫為

Qo=2πhKoφSo(pe-pw)μolnrerw

(7)

式中,h為油層射開厚度,m。

從式(7)可看出,鉆井提供rw,當(dāng)rw=0時(shí),Qo=0,即“鉆頭不到,油氣不冒”。同時(shí)鉆井井眼與油藏的結(jié)構(gòu)還決定了re、rw的函數(shù)形式,在井眼穿過(guò)水平地層時(shí)的函數(shù)形式為ln (re/rw),這樣的函數(shù)可以稱為結(jié)構(gòu)函數(shù)。測(cè)井提供φSo和re,油含量φSo作為一個(gè)整體在壓裂前后不變,可由陣列感應(yīng)測(cè)井和核磁共振測(cè)井聯(lián)合計(jì)算得出,re由陣列聲波成像測(cè)井得出。射孔提供h,要科學(xué)設(shè)計(jì)射孔孔密和射孔穿深以保證h的有效性。壓裂試油提供Qo、μo和壓差(pe-pw)。Ko可根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果計(jì)算,或根據(jù)其與測(cè)井曲線的相關(guān)性計(jì)算。

因?yàn)殂@水平井是為增大井眼和油藏接觸面,對(duì)儲(chǔ)層實(shí)施壓裂是為改善供給范圍內(nèi)的滲透性,注水開發(fā)可提高供給范圍內(nèi)的壓差,都是為了提高單井產(chǎn)量。因此,油產(chǎn)量涉及多個(gè)方面因素,下面分別給出以油含量為中心、以流體壓差為中心的綜合評(píng)價(jià)方法。

1.1 以油含量為中心的測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)

原始地層壓力條件下,壓裂前后φSo不變,Ko改變,為了在已知油含量的情況下,利用測(cè)試資料評(píng)價(jià)滲流情況,可由式(7)得出第1個(gè)綜合評(píng)價(jià)公式

Qo=fohφSo

(8)

fo=2πKo(pe-pw)μolnrerw

(9)

式中,fo為滲流系數(shù)。為了實(shí)用方便,在式(8)中Qo、h和fo的單位分別為t/d、m和t/(d·m)。

在測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)中,用測(cè)井資料計(jì)算φSo,作出油含量分布圖,對(duì)地層含油性進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)時(shí)計(jì)算的油含量和測(cè)井解釋時(shí)計(jì)算的油含量有所不同,測(cè)井解釋用阿爾奇公式,測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)用均質(zhì)化地層電磁場(chǎng)論公式;測(cè)井解釋用自然電位計(jì)算地層水電阻率,測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)用試油資料計(jì)算地層水電阻率;測(cè)井解釋要先分層再計(jì)算,測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)要先計(jì)算再分層。

1.2 注水地層壓力條件下的測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)

在注水地層壓力條件下,可由式(8)得出第2個(gè)綜合評(píng)價(jià)公式

Qo2=fohφSo(pe2-pw2)(pe1-pw1)

(10)

式中,Qo2為注水壓力條件下的產(chǎn)量;(pe1-pw1)為原始地層壓力條件下流體壓差;(pe2-pw2)為注水地層壓力條件下流體壓差。由式(10)求出采油指數(shù)J[6]

J=fohφSo(pe1-pw1)

(11)

2 測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)流程

2.1 計(jì)算真電阻率

測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)要先利用陣列感應(yīng)測(cè)井曲線計(jì)算地層真電阻率[7]。姬源地區(qū)長(zhǎng)4+52地層真電阻率分布圖見圖1。由圖1可以直觀地了解研究區(qū)電阻率的分布情況,將該區(qū)域可分為東南區(qū)與西北區(qū),其中東南區(qū)屬于高電阻率出油,為常規(guī)油層;西北區(qū)多為低電阻率出油,劃分為低對(duì)比度油層。對(duì)西北區(qū)域作出相應(yīng)的解釋模型與圖版。

圖1 姬源地區(qū)長(zhǎng)4+52地層真電阻率分布

2.2 計(jì)算油含量

砂巖地層整體電導(dǎo)率公式為[8]

σM=σcφSwλMλM〈sin2(m,n)〉+λc〈cos2(m,n)〉

(12)

1λM=∑iφiλM〈sin2(m,n)〉i+λi〈cos2(m,n)〉i

(13)

式中,σM為巖石整體電導(dǎo)率;σc為地層水電導(dǎo)率;φ為孔隙度;Sw為含水飽和度;λM為巖石整體的λ值;λi為第i種成分的λ值;〈cos2(m,n)〉i為結(jié)構(gòu)參數(shù);λ=ε(1-a);ε為介電常數(shù);a為形成電偶極子的部分表面占顆粒表面的比率,在導(dǎo)體顆粒上a=0。

導(dǎo)體混合物電導(dǎo)率公式為[9]

1σM=∑iφiσM〈sin2(m,n)〉i+σi〈cos2(m,n)〉i

(14)

式中,σM為整體電導(dǎo)率;σi為第i種成分的電導(dǎo)率;〈cos2(m,n)〉i為第i種成分的結(jié)構(gòu)變量。

通過(guò)陣列感應(yīng)測(cè)井可以得到地層的真電導(dǎo)率,同時(shí)用核磁共振測(cè)井得到孔隙度譜,包括可動(dòng)流體孔隙度和不可動(dòng)流體孔隙度2部分。這樣就可以在實(shí)際測(cè)井過(guò)程中或測(cè)井以后計(jì)算出油氣飽和度,達(dá)到測(cè)井直接顯示油氣的目的。這種方法的特點(diǎn)是不需要根據(jù)試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)設(shè)定測(cè)井解釋參數(shù),直接把核磁共振測(cè)井微觀孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)量結(jié)果用作飽和度計(jì)算,從而實(shí)現(xiàn)了地層宏觀電阻率和孔隙結(jié)構(gòu)微觀參數(shù)的直接結(jié)合,相當(dāng)于在地層中為地層進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室水平的整體電阻率測(cè)量和整體核磁共振測(cè)量。

圖2為元1×9井長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層基于均質(zhì)化地層電磁場(chǎng)論利用核磁共振測(cè)井、陣列感應(yīng)測(cè)井聯(lián)合計(jì)算油含量的解釋成果圖。第1段:2 049.0～2 052.0 m井段屬于三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+52段,錄井為油斑顯示,壓裂施工后,日產(chǎn)油11.39 t,產(chǎn)水5.9 m3;第2段:2 070.0～2 074.0 m井段屬于三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)61段,錄井為油斑顯示,壓裂施工后,日產(chǎn)油21.42 t,不產(chǎn)水。

圖2 元1×9井核磁共振測(cè)井和陣列感應(yīng)測(cè)井聯(lián)合計(jì)算油含量

在沒(méi)有孔隙度譜測(cè)井資料的情況下,根據(jù)均質(zhì)化地層電磁場(chǎng)論,建立了用地層真電導(dǎo)率和總孔隙度計(jì)算含油飽和度方法。由陣列感應(yīng)測(cè)井曲線得到地層真電導(dǎo)率,由常規(guī)測(cè)井得到總孔隙度,用自然伽馬測(cè)井得到泥質(zhì)含量,在這樣的情況下就可以計(jì)算油氣含量。

圖3所示為安1×6井長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層計(jì)算油含量的解釋成果圖。安1×6井2 156～2 160 m層段試油,日產(chǎn)油10.8 t,日產(chǎn)水0 m3,計(jì)算結(jié)果與試油結(jié)論一致。

在測(cè)井解釋評(píng)價(jià)中,用測(cè)井資料計(jì)算φSo,分別作出油含量分布圖(見圖4),其中長(zhǎng)4+52基于158口井繪制。

圖4 長(zhǎng)4+52油含量分布圖

2.3 建立滲流系數(shù)圖版

測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)中,利用試油資料日產(chǎn)油量Qo、射孔厚度h、測(cè)井計(jì)算油含量φSo計(jì)算滲流系數(shù)fo,制作滲流系數(shù)分布圖(見圖5),對(duì)油藏滲透性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)時(shí)計(jì)算的滲透系數(shù)和測(cè)井解釋時(shí)計(jì)算的滲透率有很大不同,首先是定義不同;其次是代表的范圍不同, 滲透系數(shù)代表了供給范圍整體的滲透性,滲透率通常是巖心的滲透性。在測(cè)井解釋中, 試油資料主要用來(lái)衡量測(cè)井解釋符合率。在測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)中,試油資料主要用來(lái)評(píng)價(jià)地層的滲透性, 并建立測(cè)井資料與滲透系數(shù)的相關(guān)關(guān)系。

2.4 預(yù)測(cè)油產(chǎn)量

在測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)中,要用油含量和滲流系數(shù)計(jì)算油產(chǎn)量。在長(zhǎng)慶油田姬塬地區(qū)選取了10口井,計(jì)算出油含量。從圖5中查出相應(yīng)的滲流系數(shù),計(jì)算出油產(chǎn)量。長(zhǎng)慶油田姬塬地區(qū)重點(diǎn)井產(chǎn)能預(yù)測(cè)效果分析對(duì)比結(jié)果見表1。

表1 姬塬地區(qū)重點(diǎn)井產(chǎn)能預(yù)測(cè)效果分析對(duì)比表

3 結(jié)束語(yǔ)

(1) 由于開發(fā)復(fù)雜油氣藏的需要,推動(dòng)了測(cè)井進(jìn)入以油氣藏為工作對(duì)象、以油氣含量為中心、以單井產(chǎn)量為目標(biāo)的新階段。在測(cè)井評(píng)價(jià)方面,和以往的測(cè)井+巖心預(yù)測(cè)油氣產(chǎn)能的評(píng)價(jià)方法不同,提出了成像測(cè)井+壓裂試油預(yù)測(cè)油氣產(chǎn)能的測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)方法,并取得了初步效果。

(2) 長(zhǎng)慶油田姬塬地區(qū)由于核磁共振測(cè)井資料比較少,主要運(yùn)用陣列感應(yīng)測(cè)井和常規(guī)測(cè)井計(jì)算油氣含量,其精度受到一定影響,由此計(jì)算的滲流系數(shù)平面分布圖不夠精確,預(yù)測(cè)產(chǎn)量的效果還不十分理想。隨著核磁共振測(cè)井資料的增多,今后將繼續(xù)補(bǔ)充完善滲流系數(shù)平面分布圖,以進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)的精度。

(3) 本文預(yù)測(cè)方法主要是基于滲流系數(shù)分布圖,給出預(yù)測(cè)的井的滲流系數(shù)。下一步將繼續(xù)研究探索用陣列聲波測(cè)井預(yù)測(cè)滲流系數(shù)的方法,以完善測(cè)井-測(cè)試綜合評(píng)價(jià)方法。

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