不同尺度滲透率評價方法研究

李 昊，張海茹 (中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249)

不同尺度滲透率評價方法研究

李 昊，張海茹 (中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249)

在油氣田開發(fā)過程中，滲透率是非常重要的參數(shù)之一。常用的滲透率評價方法有巖心分析、測井解釋和試井等。利用化驗(yàn)分析和測試資料總結(jié)了幾種不同尺度滲透率評價方法的相互關(guān)系。實(shí)際資料處理結(jié)果表明，巖心滲透率直觀準(zhǔn)確，但是一般僅限于小尺度范圍探測，由于分析數(shù)據(jù)的代表性差，因而必須與其他動態(tài)資料結(jié)合進(jìn)行綜合分析;測井解釋滲透率通過測井資料間接獲取滲透率，能反映井筒附近較大區(qū)域的地層平均滲透率，也能很好地反映儲層物性在縱向上的變化規(guī)律;試井計算一個區(qū)塊的平均滲透率能反映該區(qū)塊地層的真實(shí)滲透率，多用于大尺度探測范圍，因而該方法在油氣田開發(fā)的中后期可以廣泛應(yīng)用。

滲透率；巖心；測井；試井

在油氣田勘探開發(fā)過程中，儲層的滲透性是進(jìn)行儲層評價的一個重要參數(shù)[1]。儲層滲透率評價對正確認(rèn)識儲層特性、確定油氣井產(chǎn)能以及進(jìn)行開發(fā)方案設(shè)計和調(diào)整工作具有重要意義[2]。目前，獲得儲層滲透率主要途徑有巖心分析[3]、測井計算滲透率[4]和地震解釋滲透率、電纜地層測試滲透率、鉆桿地層測試滲透率以及試井滲透率等方法[5]。由于滲透率獲取的方式不同，所得到的意義不同，現(xiàn)場應(yīng)用條件也有區(qū)別。巖心分析滲透率反映的是幾厘米范圍內(nèi)的巖石滲透性，屬于小尺度范疇；測井分析得到的滲透率反映幾十厘米范圍內(nèi)的巖石滲透性，屬于中尺度范疇；試井分析探測范圍較大，屬于大尺度范疇。在某一特定區(qū)塊選用哪種方法計算滲透率，是油氣田勘探開發(fā)儲層評價的關(guān)鍵問題。筆者結(jié)合油田實(shí)際資料，在對巖心分析、測井及試井等常用滲透率評價方法研究的基礎(chǔ)上，基于以上3種不同尺度，探討其滲透率適用性及其相互關(guān)系。

1 不同尺度滲透率評價方法

目前國內(nèi)對滲透率尺度劃分還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以儀器探測深度所反映的巖石滲透性范圍為標(biāo)準(zhǔn)，分別將巖心分析、測井、試井歸為小、中、大尺度滲透率評價方法。

1)巖心分析 通過鉆井取心，在室內(nèi)對巖心分析滲透率時，一般以空氣為滲濾流體對巖樣進(jìn)行直接測量得到取心處巖心的絕對滲透率。巖心分析的缺點(diǎn)是成本較高，探測范圍有限。根據(jù)目的區(qū)塊的巖石類型，用巖心樣品分析滲透率和孔隙度的對應(yīng)關(guān)系，其相關(guān)式形式如下：

lgK=AΦ+B

(1)

式中，K為巖心分析得到的滲透率，10-3μm2；Φ為巖石孔隙度，%；A、B表示地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

2)測井 測井分析針對已勘探地區(qū)，利用取心所得的巖心滲透率與常規(guī)測井信息，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計等方法建立儲層滲透率與巖石孔隙度、束縛水飽和度、粒度中值等參數(shù)的統(tǒng)計回歸關(guān)系來計算滲透率。用測井資料可以連續(xù)確定縱向上的滲透率，但確定方法及結(jié)果依賴巖心分析結(jié)果，另外也受測井儀器探測范圍及表皮效應(yīng)的影響。

利用斯倫貝謝公司生產(chǎn)的RFT儀器進(jìn)行地層測試時會產(chǎn)生壓力降落，停止測試時壓力得到恢復(fù)，利用壓降法所得的滲透率為[6]：

(2)

式中，q為流量，cm3/s；μ為流體粘度，相當(dāng)于鉆井液濾液的粘度，mPa·s；Δp為恢復(fù)后期壓力減去下降后期壓力，psi。

通過分析壓力在均勻無限大地層中球坐標(biāo)系下的擴(kuò)散方程，得到球形壓力恢復(fù)計算平均滲透率的公式為[6]：

(3)

式中，q1為流量，cm3/s；ms為壓力差與球形時間函數(shù)的斜率；Ct為未污染地層總壓縮系數(shù)，1/psi；φ為地層孔隙度，%。

鉆柱測試(DST)以鉆桿作為油管，利用封隔器和測試閥把井筒鉆井液與鉆桿空間隔開，在不排除井內(nèi)鉆井液的前提下，對測試層段進(jìn)行短期模擬生產(chǎn)。為獲取儲層物性參數(shù)，一般采用Horner法[7]：

(4)

式中,pws為井底壓力，MPa；pi為原始地層壓力，MPa；μ為液體粘度，mPa·s；K為試井解釋得到的滲透率，10-3μm2；B為液體地層體積系數(shù)；tp為開井生產(chǎn)流動時間，h;Δt為開井生產(chǎn)流動時間，h；h為儲層有效厚度，m。

3)試井 試井解釋滲透率是根據(jù)壓力降落曲線或恢復(fù)曲線計算得到的滲透率(有效滲透率)[6]，該方法結(jié)果可靠，但在高滲透地層由于壓力恢復(fù)太快以致不能進(jìn)行定量分析。壓降分析的探測半徑大約為幾厘米，壓力恢復(fù)的探測半徑約在1m至幾米的范圍，因而所確定的滲透率只反映探測范圍內(nèi)的有效滲透能力。不足之處是縱向分辨能力較差，目前還不能完全解決多層油藏滲透率的確定問題。

2 不同尺度滲透率的關(guān)系

上述方法得到的滲透率代表了不同尺度的探測范圍。結(jié)合油田實(shí)際資料，分別研究巖心分析滲透率與測井解釋滲透率、RFT解釋滲透率和DST解釋滲透率、壓降分析滲透率與巖心分析滲透率、測井解釋滲透率與試井解釋滲透率之間的關(guān)系，并了解各種滲透率的適應(yīng)性。

巖心分析孔隙度和滲透率趨勢線與經(jīng)驗(yàn)公式對比圖如圖1所示。從圖1可以看出，巖心分析的趨勢線(圓點(diǎn)線)與幾種常用測井分析的經(jīng)驗(yàn)公式一致性不是很好。圖2所示為對某油田通過建立巖心分析滲透率和測井曲線的關(guān)系得到的滲透率，結(jié)果表明測井計算滲透率與巖心分析滲透率有較好的一致性。因此，在研究該油田時一般使用測井計算滲透率。

圖1 巖心分析孔隙度和滲透率趨勢線與經(jīng)驗(yàn)公式對比圖[8] 圖2 巖心分析與測井解釋滲透率對比圖

與DST測試方式相比，RFT測試方式不受地層限制，而DST測試的試油層段則不能劃分太細(xì)，因?yàn)橥ㄟ^1口井不能獲取多點(diǎn)壓力資料。表1所示為某陸上油田和海上油田分別通過DST測試和RFT測試得到的滲透率[6]。從表1可以看出，陸上油田進(jìn)行了一個層位的DST測試，其滲透率代表較大范圍的平均值。通過RFT測試得到的滲透率代表較小范圍的有效滲透率，但有較好的縱向分辨率。海上油田通過DST測試得到的滲透率比通過RFT測試得到的滲透率大得多，但兩者在縱向上的大小分布較為相符。主要原因是鉆井過程產(chǎn)生強(qiáng)烈震動，導(dǎo)致井筒周圍巖層破損，因而通過DST測試得到的滲透率通常偏大。

表1 RFT解釋滲透率與DST解釋滲透率對比

圖3 試井解釋滲透率與測井解釋滲透率對比

壓降法的探測范圍和巖心分析的范圍基本相當(dāng)，都屬于小尺度范疇，兩者有較好的相關(guān)性。下式是某油田由壓降法和巖心分析獲得的滲透率對比關(guān)系式[6]：

lgKcore=0.8719+0.9601lgKd

(5)

式中,Kcore為巖心分析得到的滲透率，10-3μm2；Kd為利用壓降法得到的滲透率，10-3μm2。

將試井滲透率與測井滲透率進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，在裂縫性儲層和疏松砂巖儲層兩者沒有相關(guān)性，試井滲透率通常要比測井滲透率大許多倍；在致密低滲透儲層，整體滲透率性差，測井滲透率通常大于試井滲透率(見圖3)。

3 結(jié) 論

1)巖心滲透率直觀準(zhǔn)確，但是一般僅限于小尺度范圍探測，由于分析數(shù)據(jù)的代表性差，因而必須與其他動態(tài)資料結(jié)合進(jìn)行綜合分析。

2)測井解釋滲透率通過測井資料間接獲取滲透率，能反映井筒附近較大區(qū)域的地層平均滲透率，也能很好地反映儲層物性在縱向上的變化規(guī)律。

3)試井計算一個區(qū)塊的平均滲透率能反映該區(qū)塊地層的真實(shí)滲透率，多用于大尺度探測范圍，因而該方法在油氣田開發(fā)的中后期可以廣泛應(yīng)用。

[1]黃華,王藝景.確定不同巖性儲層滲透率參數(shù)的方法研究[J].國外測井技術(shù),1999,14(3):15-17.

[2] 安小平,李相方.不同方法獲取滲透率的對比分析[J].油氣井測試,2005,14(5):14-17.

[3] Wingen N.Field application of core analysis and depth-pressure methods to the determination of mean effective permeability[J].SPE942063，1984.

[4] 楊勝來,魏俊之.油層物理學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

[5] Boutaud J L，Combe R M.Deboaisne and S.Thibeau.Heterogeneous formation assessment of vertical permeability through pressure transient analysis- field example[J].SPE36530，1987.

[6] 郭海敏.生產(chǎn)測井導(dǎo)論[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[7] Horner D R.Pressure build-up in wells[J].Proceeding third world petroleum congress, 1951(2):503-521.

[8] Hunt E R，Pursell D A.Fundamentals of log analysis.Part 7: Determining shaliness from logs[J].World Oil, 1997(3):55-58.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.010

TE311

A

1673-1409(2011)07-0027-03

2011-05-25

李昊，男，現(xiàn)主要從事石油工程專業(yè)方面的學(xué)習(xí)。