川中地區(qū)須家河組低滲透砂巖氣藏儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法

葉禮友 鐘兵 熊偉 劉華勛 胡志明

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

川中地區(qū)須家河組低滲透砂巖氣藏儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法

葉禮友1鐘兵2熊偉1劉華勛1胡志明1

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

根據(jù)四川盆地川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組低滲透砂巖含水氣藏儲(chǔ)層、滲流及開發(fā)的靜、動(dòng)態(tài)特征，構(gòu)建了滲透率、孔隙度、含氣飽和度、有效儲(chǔ)層厚度、主流喉道半徑、閾壓梯度和可動(dòng)水飽和度的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)7參數(shù)體系，應(yīng)用模糊分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法建立了相應(yīng)的儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)方法，對(duì)18口氣井井控儲(chǔ)層進(jìn)行了分類評(píng)價(jià)，并與常規(guī)評(píng)價(jià)結(jié)果和氣井產(chǎn)能進(jìn)行了對(duì)比分析，進(jìn)一步對(duì)目標(biāo)區(qū)塊進(jìn)行了區(qū)塊儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：新的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)方法準(zhǔn)確度達(dá)到90%，比常規(guī)評(píng)價(jià)方法提高了40%，驗(yàn)證了該方法的可靠性和實(shí)用性。該研究成果對(duì)于川中地區(qū)須家河組低滲透砂巖含水氣藏富集區(qū)優(yōu)選具有指導(dǎo)作用。

四川盆地 川中地區(qū) 晚三疊世 低滲透砂巖氣藏 儲(chǔ)集層 喉道半徑 閾壓梯度 可動(dòng)水飽和度 評(píng)價(jià)

高效開發(fā)低滲透砂巖含水氣藏的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是優(yōu)選富集區(qū)［1－3］，儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)是富集區(qū)優(yōu)選的基礎(chǔ)。四川盆地川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組低滲透砂巖氣藏開發(fā)過程中氣井產(chǎn)水現(xiàn)象普遍，產(chǎn)能受產(chǎn)水影響嚴(yán)重。常規(guī)低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法不能完全反映該氣藏特征［4－7］。因而，以孔隙度、滲透率、含氣飽和度和有效厚度為參數(shù)的常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法對(duì)該氣藏的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度低。需要尋求能全面反映氣藏儲(chǔ)層特點(diǎn)和開發(fā)特征的新評(píng)價(jià)參數(shù)體系，建立相應(yīng)的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法。

筆者結(jié)合氣藏儲(chǔ)層靜、動(dòng)態(tài)特征提出了新的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)參數(shù)體系，應(yīng)用模糊分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法建立了儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法。

1 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)體系

常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)中的孔隙度、含氣飽和度和有效厚度綜合反映了儲(chǔ)量大小的信息，滲透率反映了儲(chǔ)量動(dòng)用后滲流速度的信息。由于中、高滲透氣藏儲(chǔ)量動(dòng)用率高，有了儲(chǔ)量和動(dòng)用速度這兩方面的信息就能夠滿足儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的要求，因而常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法能夠適用中、高滲透氣藏。而對(duì)于低滲透氣藏來(lái)講，儲(chǔ)量可動(dòng)用性和儲(chǔ)量大小及動(dòng)用速度同樣重要，常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法中沒有反映儲(chǔ)量可動(dòng)用性的評(píng)價(jià)參數(shù)，因而不適用，需要采用一套能綜合反映這3方面信息的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)體系才能夠正確評(píng)價(jià)低滲儲(chǔ)層。

儲(chǔ)量大小的信息能夠由常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)中的孔隙度、含氣飽和度和有效厚度綜合反映。需要補(bǔ)充能反映低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)量可動(dòng)性方面的評(píng)價(jià)參數(shù)，由于川中地區(qū)須家河組氣藏高含水且產(chǎn)水現(xiàn)象普遍，因而包括氣相的可動(dòng)性和水相的可動(dòng)性。另外，低滲透氣藏滲透率與孔隙度沒有明顯的正相關(guān)關(guān)系，表明滲流能力受到微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征的控制，需要從微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征方面補(bǔ)充反映儲(chǔ)層動(dòng)用速度方面的評(píng)價(jià)參數(shù)。

根據(jù)川中地區(qū)須家河組低滲透砂巖含水氣藏儲(chǔ)層、滲流及開發(fā)的靜、動(dòng)態(tài)特征，參考常規(guī)油氣藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)，在孔隙度、滲透率、含氣飽和度和儲(chǔ)層有效厚度4個(gè)常規(guī)評(píng)價(jià)參數(shù)的基礎(chǔ)上又引進(jìn)了3個(gè)新評(píng)價(jià)參數(shù)，即主流喉道半徑、閾壓梯度和可動(dòng)水飽和度，構(gòu)建了須家河組低滲透砂巖含水氣藏儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)的7參數(shù)體系。

1.1 主流喉道半徑

喉道大小及分布是控制儲(chǔ)層滲流能力的關(guān)鍵。定義對(duì)滲透率累積貢獻(xiàn)達(dá)95%以前喉道半徑的加權(quán)平均值為主流喉道半徑。須家河組不同儲(chǔ)層巖樣主流喉道半徑和中值半徑與滲透率關(guān)系表明（圖1），主流喉道半徑隨滲透率的增加而增加，二者之間存在非常好的正相關(guān)關(guān)系；但是中值半徑與滲透率之間的相關(guān)性較差。這說(shuō)明主流喉道半徑不僅能表征儲(chǔ)層基質(zhì)的滲透能力，而且能夠反映儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。

圖1 低滲透巖樣主流喉道半徑和中值半徑與滲透率的關(guān)系圖

儲(chǔ)層微裂縫不發(fā)育時(shí)，滲透率和主流喉道半徑都能反映儲(chǔ)層的滲流能力；當(dāng)微裂縫發(fā)育時(shí)，滲透率反映整個(gè)儲(chǔ)層的宏觀滲流能力，而主流喉道半徑反映了儲(chǔ)層基質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)特征和滲流能力。因此，主流喉道半徑應(yīng)作為須家河組低滲透砂巖氣藏儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)參數(shù)之一。

1.2 閾壓梯度

低滲透砂巖含水氣藏巖樣滲流實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)含水飽和度較高時(shí)，氣體滲流出現(xiàn)非達(dá)西流現(xiàn)象，存在閾壓梯度［8］。閾壓梯度與巖心滲透率及含水飽和度相關(guān)（圖2），巖心滲透率越低，含水飽和度越高，閾壓梯度越大。閾壓梯度可作為衡量?jī)?chǔ)層流動(dòng)性強(qiáng)弱的指標(biāo)，也是影響儲(chǔ)量動(dòng)用程度的重要參數(shù)，因此，將閾壓梯度作為低滲含水儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)是必要的。

圖2 不同滲透率巖心閾壓梯度和含水飽和度關(guān)系圖

1.3 可動(dòng)水飽和度

可動(dòng)水飽和度是表征儲(chǔ)層中原生水可動(dòng)程度的重要參數(shù)。川中地區(qū)須家河組致密砂巖氣藏原生水飽和度較高，部分水束縛于巖石表面和微細(xì)孔喉內(nèi)，而賦存于較大孔喉內(nèi)的水在一定的工藝措施和壓力下能隨氣體運(yùn)移，成為可動(dòng)水。儲(chǔ)層可動(dòng)水飽和度能有效表征儲(chǔ)層產(chǎn)水特征，將其作為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)，能反映儲(chǔ)層產(chǎn)水對(duì)產(chǎn)能的負(fù)面效應(yīng)。

2 儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)方法

根據(jù)低滲透砂巖儲(chǔ)層分類參數(shù)和分類要求，應(yīng)用模糊分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)川中地區(qū)須家河組低滲儲(chǔ)層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)和對(duì)比分析［9－12］。

2.1 模糊分析法

模糊分析法分類評(píng)價(jià)的主要步驟如下。

1）選擇m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)、n個(gè)評(píng)價(jià)單元的矩陣。即

將矩陣A轉(zhuǎn)換成R陣：

rij的計(jì)算方法是，對(duì)于參數(shù)指標(biāo)愈大愈好時(shí)：

對(duì)于參數(shù)指標(biāo)愈小愈好時(shí)：

2）對(duì)矩陣R，確定出儲(chǔ)層單項(xiàng)指標(biāo)最佳值，即求出相應(yīng)向量G與B，由取大法則得：

由取小法則得：

3）確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重W。即

wi愈大，說(shuō)明評(píng)價(jià)指標(biāo)i的影響越大。

（4）計(jì)算儲(chǔ)層分類指標(biāo)Vi，按Vi值分類排序或分類。即

由式（8）可以看出，儲(chǔ)層模糊評(píng)價(jià)值Vi介于0～1之間，Vi值越大，儲(chǔ)層物性越好。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)度法用于儲(chǔ)層分類研究的步驟如下。

1）確定比較數(shù)列和參考數(shù)列。

2）求關(guān)聯(lián)系數(shù)。

設(shè)X0＝｛X0（k）｜k＝1，2，…，m｝為參考序列（又稱母序列），Xi＝｛Xi（k）｜k＝1，2，…，m｝（i＝1，2，…，n）為比較數(shù)列（又稱子數(shù)列），則Xi（k）與X0（k）的關(guān)聯(lián)系數(shù)定義為：

3）求關(guān)聯(lián)度，按關(guān)聯(lián)度大小排序分類。

式中ω為加權(quán)系數(shù)，由專家評(píng)判法給出。

在求得關(guān)聯(lián)度后，即可對(duì)其進(jìn)行排序，關(guān)聯(lián)度越大，儲(chǔ)層物性越好。

3 儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用模糊分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)川中地區(qū)須家河組18口氣井井控儲(chǔ)層進(jìn)行了分類評(píng)價(jià)，所得的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。將儲(chǔ)層分為4類：Ⅰ類儲(chǔ)層開發(fā)效果好，模糊評(píng)價(jià)值為0.86～1.00，灰色關(guān)聯(lián)度值為0.87～1.00；Ⅱ類儲(chǔ)層開發(fā)效果較好，模糊評(píng)價(jià)值為0.65～0.86，灰色關(guān)聯(lián)度值為0.65～0.87；Ⅲ類儲(chǔ)層開發(fā)效果較差，模糊評(píng)價(jià)值為0.33～0.65，灰色關(guān)聯(lián)度值為0.50～0.65；Ⅳ類儲(chǔ)層無(wú)工業(yè)開發(fā)價(jià)值，模糊評(píng)價(jià)值為0～0.33，灰色關(guān)聯(lián)度值為0.33～0.50。

表1 儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

4 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證

將儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)結(jié)果與常規(guī)分類結(jié)果及對(duì)應(yīng)氣井產(chǎn)能進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，新分類評(píng)價(jià)結(jié)果與對(duì)應(yīng)氣井的實(shí)際開發(fā)效果基本一致，符合率接近90%，比常規(guī)評(píng)價(jià)方法準(zhǔn)確度提高了40%。

應(yīng)用儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法對(duì)廣安2井區(qū)須六段儲(chǔ)層和廣安106井區(qū)須四段儲(chǔ)層進(jìn)行了分類評(píng)價(jià)（圖3、4）。從圖中可以看出，廣安2井區(qū)須六段儲(chǔ)層中部南北向儲(chǔ)層為Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層；向東、西兩翼發(fā)展儲(chǔ)層逐漸變差，為Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層。因而，中部南北向?yàn)闅獠馗患瘏^(qū)，是氣藏開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。廣安106井區(qū)須四段儲(chǔ)層整體為Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層，西北翼和南部?jī)?chǔ)層相對(duì)較好。

圖3 廣安2井區(qū)須六段儲(chǔ)層評(píng)價(jià)圖

圖4 廣安106井區(qū)須四段儲(chǔ)層評(píng)價(jià)圖

5 結(jié)論

1）結(jié)合川中地區(qū)須家河組低滲透砂巖氣藏儲(chǔ)層靜、動(dòng)態(tài)特征，構(gòu)建了滲透率、孔隙度、含氣飽和度、有效儲(chǔ)層厚度、主流喉道半徑、閾壓梯度和可動(dòng)水飽和度的7參數(shù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)體系，應(yīng)用模糊分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法建立了相應(yīng)的儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)方法。

2）廣安2井區(qū)須六段儲(chǔ)層中部南北向?yàn)闅獠馗患瘏^(qū)，東、西兩翼儲(chǔ)層為Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層。廣安106井區(qū)須四段儲(chǔ)層整體為Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)層，西北翼和南部?jī)?chǔ)層相對(duì)較好。

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An integrated evaluation method of Xujiahe low－permeability sandstone gas reservoirs in Middle Sichuan Basin

Ye Liyou1，Zhong Bing2，Xiong Wei1，Liu Huaxun1，Hu Zhiming1
（1.Langfang Branch of Petroleum Exploration and Development Research Institute，PetroChina，Langfang，Hebei 065007，China；2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development of Southwest Oil ＆Gasfield Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan 610051，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 11，pp.43－46，11／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

According to the characteristics of formation，seepage and static and dynamic performance of Xujiahe low－permeability sandstone water－bearing gas reservoirs in Middle Sichuan Basin，a classified evaluation system is first established with 7 parameters including permeability，porosity，gas saturation，effective reservoir thickness，mainstream throat radius，threshold pressure gradient and movable water saturation.Then，based on fuzzy analysis and gray correlation analysis，an integrated evaluation method is proposed to make a classified evaluation on the reservoirs with 18 gas wells under control.The evaluation results are compared with the conventional ones and gas well yield，and thus to evaluate the reservoirs among the target blocks.The comparison results show that the accuracy rate of the new classified evaluation method reaches 90%，which is 40%higher than that by the conventional method.Thus，the reliability and practicability of this method are validated.To sum up，the research achievement provides an important guidance for enrichment zone optimization in Xujiahe low－permeability sandstone gas reservoirs.

Sichuan Basin，low－permeability sandstone gas reservoir，late Triassic Epoch，reservoir stratum，throat radius，threshold pressure gradient，movable water saturation，evaluation

葉禮友等.川中地區(qū)須家河組低滲透砂巖氣藏儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法.天然氣工業(yè)，2012，32（11）：43－46.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.010

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“致密砂巖氣有效開發(fā)評(píng)價(jià)技術(shù)”（編號(hào)：2011ZX05013－002）。

葉禮友，1982年生，博士；主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。地址：（065007）河北省廊坊市44號(hào)信箱。電話：（010）69213314。E－mail：yeliyou69＠petrochina.com.cn

2012－08－06 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.010

Ye Liyou，born in 1982，holds a Ph.D degree and is currently engaged in research of development of oil ＆gas fields.

Add：Mail Box 44，Wanzhuang，Langfang，Hebei 065007，P.R.China

E－mail：yeliyou69＠petrochina.com.cn