基于超低滲透儲層分類的油層產(chǎn)能預測方法研究與應用

程玉梅（中石油長慶油田分公司勘探部，陜西 西安 710018）

李高仁，湯宏平（中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018）

趙興，李海龍，林忠霞（中國石油測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安 710201）

鄂爾多斯盆地中生界三疊系延長組長6～8油層組儲層孔隙度主要分布在8%～12%，滲透率主要分布在0.1～1.5mD，屬于典型的超低滲透儲層。儲層縱向非均質(zhì)性強，影響產(chǎn)能的因素很多，不同類型儲層產(chǎn)能變化大，存在較多測井解釋為致密油層、干層，試油獲得工業(yè)油流，或解釋為油層，試油為低產(chǎn)的現(xiàn)象，產(chǎn)能預測難度大。因此，建立有效的油層試油產(chǎn)能預測方法對油藏快速評價具有十分重要的意義。針對該問題，筆者基于超低滲透儲層的分類評價標準的建立，創(chuàng)新引入加權儲能系數(shù)建立超低滲透儲層產(chǎn)能預測方法，通過現(xiàn)場應用，效果良好，為油藏富集區(qū)優(yōu)選和快速建產(chǎn)提供依據(jù)。

1 分類參數(shù)選取

基于超低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)的評價，從油氣的成藏能力、儲層的儲集能力和滲油能力出發(fā)，優(yōu)選含油孔隙體積、可動流體飽和度、峰點喉道半徑、油相滲透率為儲層分類參數(shù)，這些參數(shù)主要從4個方面表現(xiàn)超低滲透儲層的特征。

1）含油孔隙體積 表征超低滲儲層儲集空間的有效性，扣除了不被原油占據(jù)的那部分孔隙空間，注重儲層的有效性評價。最大有效含油體積計算公式為：

式中：eo 為儲層最大有效含油體積，%；為巖心分析孔隙度，%；So為含油飽和度，1；Swi為束縛水飽和度，1。

圖1為8口井的密閉取心資料作的分析孔隙度有效含油體積的交會圖，圖1中A 族為高充注高飽和度油藏，B族為低充注低飽和度油藏。相同孔隙空間時，高充注高飽和油藏含油體積較大，壓裂試油產(chǎn)量較高，低充注低飽和度油藏的含油體積相對較小，壓裂試油產(chǎn)量相對較低。

2）可動流體飽和度 表述非平衡鉆井條件下儲層存在鉆井液侵入的這一現(xiàn)象，強調(diào)了孔隙空間中流體的可動用程度。利用核磁共振測井資料可以準確的確定儲層地可動流體飽和度。利用常規(guī)測井資料可以確定沖洗帶含水孔隙度與原狀地層含水孔隙度［1］，從而也可以確定儲層可動流體飽和度。從圖2可以看出，由核磁共振測井確定的儲層可動流體飽和度與單位厚度日產(chǎn)油量相關性較好。一般情況下，隨可動流體飽和度均值的增大，油層的產(chǎn)量增大，可動流體飽和度對油層的產(chǎn)油能力有一定的控制作用。

圖1 X地區(qū)總孔隙度與含油孔隙度關系圖

圖2 單位厚度日產(chǎn)液量與核磁共振可動流體飽和度關系圖版

3）峰點喉道半徑 指單位壓差下最大進汞量處的喉道半徑，代表油氣成藏的難易程度，油氣只有突破該點，才能成為有效儲層，體現(xiàn)了儲層中油氣聚集成藏的能力。峰點喉道半徑通過壓汞資料的進汞飽和度與壓力之商為縱坐標，進汞飽和度為橫坐標，繪制成圖得到的雙曲線頂點對應的孔隙半徑為峰點喉道半徑［2］（rapex）。由研究區(qū)15口井38個樣品點的壓汞資料求取峰點喉道半徑（圖3），可以得到峰點喉道半徑與滲透率的經(jīng)驗公式為：

式中：rapex為峰點喉道半徑，μm；K為氣測滲透率，mD；R為相關系數(shù)。

4）油相滲透率 相滲透率由非穩(wěn)態(tài)法油水相對滲透率分析得到，它反映了巖石－流體間相互作用的動態(tài)特性［3］。應用研究區(qū)長6油層組的12塊樣品的氣測滲透率與油相滲透率擬合得到的估算公式為（圖4）：

式中：Ko為油相滲透率，mD。

圖3 峰點喉道半徑與滲透率關系圖

圖4 油相滲透率與氣測滲透率關系圖

2 儲層綜合分類標準的建立

由于儲層強非均質(zhì)性的影響，同一砂體單元中不同物性、電性的小層對儲層產(chǎn)能的貢獻權值不同，要準確預測儲層產(chǎn)能，首先要開展儲層精細分類，確定同一砂體單元不同類儲層對產(chǎn)能的貢獻權值。研究中利用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS的聚類分析模塊，結(jié)合優(yōu)選的超低滲透儲層特征參數(shù)、測井響應特征與試油結(jié)果，將研究區(qū)有效儲層綜合分為3類（圖5、表1），各類儲層特征如下：

表1 X油田長6油層組分類標準

1）Ⅰ類儲層為同一砂體單元中最好的儲層，以低孔特低滲到超低滲的中、細喉型細粒巖屑長石砂巖為主，發(fā)育溶孔、粒間孔，對儲層產(chǎn)能貢獻最大；

2）Ⅱ類儲層為同一砂體單元中較好的儲層，以低孔超低滲細喉細粒巖屑長石砂巖為主，發(fā)育溶孔－粒間孔，部分發(fā)育微孔隙，對儲層產(chǎn)能貢獻次之；

3）Ⅲ類儲層為相對較差的儲層，以超低滲到致密的細、微細喉的粉砂－細粒巖屑長石砂巖為主，發(fā)育微孔隙，對儲層產(chǎn)能貢獻較小。如圖5所示，根據(jù)計算的儲層特征參數(shù)與表1的儲層分類標準，將X井長6油層組的53號、54號、56號層分為Ⅰ類儲層，55號層分為Ⅲ類儲層。

3 加權儲能系數(shù)產(chǎn)能預測方法

低滲透儲層的產(chǎn)能影響因素很多，歸納起來有：①儲層的品質(zhì)，包括儲層的巖性、物性、含油性、電性、地層壓力等；②儲集空間中流體性質(zhì)，主要為原油的黏度、氣油比、流體的類型；③外在因素，主要包括鉆井、井下作業(yè)對儲層的污染情況、射孔的完善程度、酸化壓裂規(guī)模的大小等。儲層產(chǎn)能是這些因素共同作用的結(jié)果。另外，測井資料獲得的儲層參數(shù)僅僅是靜態(tài)的參數(shù)，并沒有考慮到鉆井、完井、改造的規(guī)模和類型等因素，因此利用測井資料預測產(chǎn)能有一定的不確定性和難度。如果不考慮其他因素或者條件近似的情況下，儲層的自身特征將對儲層的產(chǎn)能高低起決定作用。筆者以鄂爾多斯盆地某油田長6油層組為例，基于儲層分類建立超低滲透儲層產(chǎn)能預測模型。

3.1 加權儲能系數(shù)產(chǎn)能預測模型的建立

儲能系數(shù)反映了某一井點的含油富集程度，是預測油井產(chǎn)能的重要參數(shù)，與地層系數(shù)相比，更能反映低滲透油層壓裂試油產(chǎn)能［4］。研究中針對某油田長6油層組孔隙結(jié)構(gòu)復雜、非均質(zhì)性強、油水關系相對簡單、砂巖整體含油的特點，在儲層精細分類的基礎上，與壓裂試油產(chǎn)量結(jié)合求取每類小層對儲層產(chǎn)能的貢獻值，建立加權儲能系數(shù)產(chǎn)能預測模型。加權儲能系數(shù)產(chǎn)能預測方法的思路：在測井精細解釋的基礎上，視同一砂體單元不同小層對產(chǎn)能貢獻的大小不同，按照表1的儲層分類標準對同一砂體單元精細分類，縱向上分段、分類劃分儲層（圖5），然后確定每個小層的儲能系數(shù)，進而確定不同類儲層對產(chǎn)能的權重。應用求取的不同類型儲層權重與儲能系數(shù)，可以確定目的層段的累計產(chǎn)能。因此，測井產(chǎn)能預測主要考慮以下3個關鍵參數(shù)：①各貢獻層分類級別（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類）；②精細解釋小層儲能系數(shù)；③不同級別小層對產(chǎn)能的貢獻率（權重）。產(chǎn)能預測回歸公式如下：

式中：Sj為第j類儲層儲能系數(shù)；為第i個小層孔隙度，1；Soi為第i個小層含油飽和度，1；Hi為第i個小層的有效厚度，m；Q為儲層的預測產(chǎn)能，t／d；Aj為第j類儲層的儲能系數(shù)的加權值。

根據(jù)上述思路和方法，對某油田31口試油井的長6油層組按照儲層分類標準對儲層進行分類，利用試油資料（樣品數(shù)31）進行標定，應用多元線性回歸并經(jīng)過歸一化處理得到壓裂試油產(chǎn)能預測公式為：

式中：SⅠ、SⅡ、SⅢ分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層儲能系數(shù)和。

從式（6）可以看出：Ⅰ類儲層的儲能系數(shù)加權值為0.46，對產(chǎn)能的貢獻率為46%；Ⅱ類儲層的儲能系數(shù)加權值為0.30，對產(chǎn)能的貢獻率為30%；Ⅲ類儲層的儲能系數(shù)加權值為0.24，對產(chǎn)能的貢獻率為24%，儲能系數(shù)大的儲層對產(chǎn)能貢獻較大。利用某油田長6油層組已試油井對上述產(chǎn)能預測模型進行驗證，從圖6可以看出，預測產(chǎn)能與實際產(chǎn)能相關性很好，隨產(chǎn)量增加，誤差呈發(fā)散性分布在45°線兩側(cè)，模型符合率達到81.8%，能滿足產(chǎn)能預測的要求。

圖6 某油田長6油層組產(chǎn)能預測驗證圖

3.2 應用效果

將表1的儲層分類標準與線性回歸公式利用Fortran語言編寫成軟件PORQ 掛接于Forward.NET測井解釋平臺上，實現(xiàn)了儲層壓裂試油產(chǎn)能的快速預測，產(chǎn)能預測精度較高。統(tǒng)計某油田64口探井、評價井長6段64個試油層，預測符合55層，產(chǎn)能分級預測符合率為85.94%，實現(xiàn)了油井產(chǎn)能快速預測。

在某油田規(guī)模建設區(qū)推廣應用加權儲能系數(shù)產(chǎn)能預測技術，在單井產(chǎn)能預測的基礎上進行了平面產(chǎn)能分布評價，優(yōu)選了6 個產(chǎn)建目標區(qū)，分別為Y414－Y284井區(qū)、B209井區(qū)、B155井區(qū)、B256井區(qū)、B239井區(qū)和B216井區(qū)；優(yōu)選了4 個后備產(chǎn)建目標區(qū)，分別為B462 井區(qū)、B194 井區(qū)、B423 井區(qū)和S156井區(qū)；優(yōu)選了6個產(chǎn)建潛力區(qū)，分別為W58井區(qū)、W61井區(qū)、B117井區(qū)、S138井區(qū)、S111井區(qū)及L72井區(qū)。儲層產(chǎn)能的平面分布避免了低產(chǎn)低效井的出現(xiàn)，有效指導了產(chǎn)建整體部署和快速高效開發(fā)，降低了產(chǎn)建風險。

4 結(jié) 論

1）非均質(zhì)性強的儲層，同一砂體單元不同類型的小層對儲層的產(chǎn)能貢獻權重不同，基于儲層精細分類標準的建立，并引入加權儲能系數(shù)建立的測井產(chǎn)能預測方法能滿足超低滲透砂巖儲層的壓裂試油產(chǎn)能預測需求，實現(xiàn)了油井產(chǎn)能快速預測，應用效果良好。

2）準確、快速的測井產(chǎn)能預測能為試油層位與射孔井段的優(yōu)選，為油田產(chǎn)能建設富集區(qū)的優(yōu)選提供測井技術支持。

［1］陸大衛(wèi)，施振飛.中國石油學會第十四屆測井年會論文集 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［2］林景曄.砂巖儲集層孔隙結(jié)構(gòu)與油氣運聚的關系 ［J］.石油學報，2004，25（1）：44～47.

［3］何更生.油層物理 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［4］李少發(fā).儲能系數(shù)在低滲透油藏開發(fā)中的應用 ［J］.低滲透油氣田，1999，3（4）：31～33.