復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏儲(chǔ)層類(lèi)型動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別方法

成友友，郭春秋，王暉

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610500；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083）

0 引言

碳酸鹽巖儲(chǔ)層類(lèi)型十分復(fù)雜，常常表現(xiàn)為不同尺度的孔、縫、洞交錯(cuò)發(fā)育［1-3］。不同類(lèi)型儲(chǔ)層的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征差異巨大，需要采取不同的開(kāi)發(fā)策略［4-5］，因此，儲(chǔ)層類(lèi)型識(shí)別是復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層高效開(kāi)發(fā)的先決條件。常規(guī)的儲(chǔ)層研究方法可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)2 種，巖心、測(cè)井等靜態(tài)手段的探測(cè)范圍過(guò)?。?-7］，這在復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層的研究中更為不利；動(dòng)態(tài)資料綜合反映了壓力波及范圍內(nèi)儲(chǔ)層的流動(dòng)特性，更具代表性。

目前的儲(chǔ)層類(lèi)型動(dòng)態(tài)識(shí)別方法，局限于根據(jù)試井雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)的不同形態(tài)特征來(lái)推斷儲(chǔ)層情況，這面臨的是試井本身的多解性問(wèn)題［8］，同時(shí)也難以應(yīng)對(duì)各種主客觀(guān)原因造成的雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)異常狀況。本文建立了一套儲(chǔ)層類(lèi)型動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別的方法，并引用實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)闡述。該方法在現(xiàn)有測(cè)試資料上，深入挖掘潛力，豐富了儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)研究的方法和內(nèi)容，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 常用識(shí)別方法

1.1 雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)法

現(xiàn)代試井解釋主要借助于雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)，其壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)上的特征流動(dòng)段能鮮明地顯示出不同儲(chǔ)層的流動(dòng)特征。在復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層中，雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)方法的主要難題是對(duì)縫、洞的識(shí)別。

對(duì)于裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層，其理論基礎(chǔ)為雙重介質(zhì)滲流模型，將研究對(duì)象抽象為裂縫和基質(zhì)2 大系統(tǒng)，即廣泛發(fā)育的裂縫系統(tǒng)作為滲流通道，基質(zhì)作為儲(chǔ)集空間，整個(gè)儲(chǔ)層中的流動(dòng)是一個(gè)從儲(chǔ)集空間經(jīng)由滲流通道流向井筒的過(guò)程［9］。實(shí)際的地層情況往往更為復(fù)雜，許多文獻(xiàn)都進(jìn)行了深入的研究［10-13］，大多是將雙重介質(zhì)進(jìn)行“串聯(lián)”以形成多重介質(zhì)模型或“并聯(lián)”以形成雙孔雙滲模型。根據(jù)裂縫發(fā)育程度的不同，前者一般對(duì)應(yīng)于裂縫-孔隙型儲(chǔ)層，后者對(duì)應(yīng)于孔隙-裂縫型儲(chǔ)層。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步拓展出多孔多滲儲(chǔ)層模型［14］，該模型的曲線(xiàn)形態(tài)十分復(fù)雜，其流動(dòng)機(jī)理的研究尚處于初期階段。

對(duì)于井鉆遇溶洞的情況，大體分為2 種：一是按徑向復(fù)合地層的思路把溶洞處理為高滲透性的內(nèi)區(qū)［15］；二是將溶洞考慮為一個(gè)等勢(shì)體，即認(rèn)為流體進(jìn)入溶洞則等同于進(jìn)入井底［16-17］。一般來(lái)說(shuō)，中小型溶洞一般選擇前者，大尺度溶洞選擇后者，這樣更接近實(shí)際。

為了系統(tǒng)地將現(xiàn)有不穩(wěn)定試井理論用于復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層，許多學(xué)者提出了流動(dòng)模式分類(lèi)思想［6，18-19］，比較典型的是將流體在地層中的流動(dòng)概括為均質(zhì)、多重介質(zhì)和徑向復(fù)合模型。這3 種模式很好地概括了地層中幾種最基本流動(dòng)情形，對(duì)比儲(chǔ)層類(lèi)型，多重介質(zhì)流動(dòng)模型一般適用于裂縫廣泛連通的儲(chǔ)層，某些特定的徑向復(fù)合模型適用于局部發(fā)育孔洞或溶洞的儲(chǔ)層。

1.2 壓力恢復(fù)歷史曲線(xiàn)法

壓力恢復(fù)歷史包含了壓力恢復(fù)速度和壓力恢復(fù)水平。壓力恢復(fù)水平是指某次關(guān)井的理論最高恢復(fù)值（外推地層壓力）占原始地層壓力的百分比，反映了地層壓力的衰竭程度。地層流動(dòng)特征參數(shù)包含了流度和儲(chǔ)能系數(shù)［20］，對(duì)于其他性質(zhì)都相同的地層，滲透率決定了壓力恢復(fù)速度，而孔隙度決定了壓力恢復(fù)水平。因此，不同類(lèi)型儲(chǔ)層的壓力恢復(fù)歷史動(dòng)態(tài)不同。

1.3 采氣指數(shù)曲線(xiàn)法

不同儲(chǔ)層的產(chǎn)量變化規(guī)律不同，產(chǎn)量受壓力的制約，一般用單位壓差下的產(chǎn)量（采氣指數(shù)）來(lái)表征這一變化?？紫缎蛢?chǔ)層的物性比較均勻，采氣指數(shù)逐步達(dá)到穩(wěn)定；裂縫-孔隙型儲(chǔ)層，開(kāi)井之后裂縫中的儲(chǔ)量首先快速動(dòng)用，初期采氣指數(shù)較高，一定壓差之后，基質(zhì)開(kāi)始供給而使得采氣指數(shù)趨于穩(wěn)定［21-24］；裂縫型儲(chǔ)層的滲透率較高但儲(chǔ)集能力有限，因而采氣指數(shù)遞減很快。

2 動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別方法

雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)特征段明確，可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的精細(xì)診斷，具有不可代替的作用，但是試井雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)只反映了氣井在某個(gè)特定狀態(tài)下（如某次開(kāi)井或關(guān)井）的壓力動(dòng)態(tài)，無(wú)法全局把握氣井的生產(chǎn)歷史，這就要求引入壓力歷史曲線(xiàn)；產(chǎn)量資料是動(dòng)態(tài)方法的另一項(xiàng)重要資料，能夠直觀(guān)地反映出氣藏的動(dòng)態(tài)特征。因此，對(duì)于復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層，必須綜合雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)、壓力恢復(fù)歷史曲線(xiàn)和采氣指數(shù)曲線(xiàn)等動(dòng)態(tài)資料的響應(yīng)特征才能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層類(lèi)型的準(zhǔn)確識(shí)別。同時(shí)由于壓力導(dǎo)數(shù)較為敏感，雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)常出現(xiàn)異常，而產(chǎn)量和壓力歷史是每個(gè)測(cè)試井都會(huì)取得的資料，可以作為雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)方法的有效補(bǔ)充。

運(yùn)用儲(chǔ)層類(lèi)型動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別的思路，結(jié)合大量碳酸鹽巖氣藏生產(chǎn)實(shí)例的研究，歸納出幾種基本碳酸鹽巖儲(chǔ)層類(lèi)型的動(dòng)態(tài)識(shí)別模版（見(jiàn)圖1），可為復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層類(lèi)型的識(shí)別提供可靠借鑒。

從圖1中看出，孔隙型采氣指數(shù)曲線(xiàn)特征為隨生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，曲線(xiàn)緩慢趨于穩(wěn)定；溶洞型采氣指數(shù)曲線(xiàn)快速達(dá)到穩(wěn)定，基本呈一條直線(xiàn)；裂縫-孔隙型采氣指數(shù)曲線(xiàn)為初期短暫下掉，后期逐漸走平；裂縫型采氣指數(shù)曲線(xiàn)初值很大，衰減極快、難以達(dá)到穩(wěn)定?？紫缎蛪毫謴?fù)曲線(xiàn)特征為壓力緩慢爬升，最終逐漸走平，壓力保持程度高；溶洞型壓力恢復(fù)曲線(xiàn)為生產(chǎn)壓差小，恢復(fù)速度極快，基本呈一條直線(xiàn)；裂縫-孔隙型壓力恢復(fù)曲線(xiàn)為受裂縫物性控制，恢復(fù)水平受基質(zhì)孔隙影響；裂縫型壓力恢復(fù)曲線(xiàn)為壓力恢復(fù)速度較快，但恢復(fù)水平較低、地層壓力衰竭快?？紫缎碗p對(duì)數(shù)曲線(xiàn)特征為明顯的水平徑向流段，表現(xiàn)為均質(zhì)地層的曲線(xiàn)；溶洞型雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)為續(xù)流段短，呈“內(nèi)好外差”徑向復(fù)合特征，內(nèi)外區(qū)的“落差”較大；裂縫-孔隙型雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)為出現(xiàn)明顯的“凹子”，措施后可出現(xiàn)裂縫線(xiàn)性流特征；裂縫型雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)為續(xù)流段很長(zhǎng)，壓力難以恢復(fù)平穩(wěn)，無(wú)明顯流動(dòng)特征段。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 A-2 井

A-2 井在關(guān)井194 h 的情況下，雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)始終處于類(lèi)似井筒儲(chǔ)集段，無(wú)法顯現(xiàn)儲(chǔ)層特征（見(jiàn)圖2a）；開(kāi)井的采氣指數(shù)始終處于快速遞減狀態(tài) （見(jiàn)圖2b）；初關(guān)井地層壓力為58.22 MPa，經(jīng)過(guò)2 次開(kāi)井生產(chǎn)后的一關(guān)和二關(guān)，雖然關(guān)井時(shí)間很長(zhǎng)，但是最終的壓力已經(jīng)出現(xiàn)了非常明顯的降低，分別變?yōu)?0.76 MPa 和31.84 MPa（見(jiàn)圖2c）。綜合以上信息，依據(jù)動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別方法，可判斷A-2 井所在儲(chǔ)層為裂縫型儲(chǔ)層。

圖1 常見(jiàn)儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別模板

圖2 A-2 井?dāng)?shù)據(jù)

A-2 井的具體測(cè)試流程為“初關(guān)+一開(kāi)一關(guān)+酸化+二開(kāi)二關(guān)”，測(cè)試過(guò)程中最為直觀(guān)的特點(diǎn)就是開(kāi)井產(chǎn)量衰減極快，特別是對(duì)于酸化后的二開(kāi)井，用同一個(gè)工作制度開(kāi)井90 h，產(chǎn)量從19.5×104m3/d 下降到4.9×104m3/d，最終產(chǎn)量?jī)H為初始產(chǎn)量的25%。

由于裂縫的滲透率較高但儲(chǔ)集能力有限，所以裂縫型儲(chǔ)層儲(chǔ)量會(huì)被快速動(dòng)用，造成產(chǎn)量和地層壓力的遞減。也正是由于關(guān)井后地層補(bǔ)給不足，壓力難以恢復(fù)平穩(wěn)，造成雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)始終處于上升階段，無(wú)法出現(xiàn)類(lèi)似徑向流水平段的儲(chǔ)層特征段。從靜態(tài)資料來(lái)看，測(cè)井層段平均孔隙度為3.59%，滲透率為0.16×10-3μm2，顯示基質(zhì)物性差；巖心分析顯示該層巖性為深灰褐和灰褐色泥-粉晶灰?guī)r，性脆、致密、質(zhì)純，取心段發(fā)育裂縫共計(jì)342 條，靜態(tài)分析也印證了該層符合裂縫型儲(chǔ)層的特征。對(duì)于這種裂縫型儲(chǔ)層，很容易誤判為低滲儲(chǔ)層。但稍加分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使?jié)B透率再低，井筒儲(chǔ)集段也難以持續(xù)接近200 h；更為重要的是，其表現(xiàn)出的初始產(chǎn)量（采氣指數(shù)）較高而又快速遞減、地層壓力衰減很快等特征明顯不符合低滲儲(chǔ)層的特征。

3.2 G-1 井

G-1 井共計(jì)關(guān)井147 h，但20 h 后的關(guān)井壓力數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的“倒恢復(fù)”現(xiàn)象（見(jiàn)圖3a）。其采氣指數(shù)，開(kāi)井后迅速穩(wěn)定，整個(gè)過(guò)程中基本不變，終值為167×104m3/（d·MPa）-1，為其他區(qū)塊井的35 倍以上。壓力恢復(fù)速度極快，關(guān)井0.2 h 的恢復(fù)程度就已達(dá)到地層壓力的98%（見(jiàn)圖3b）。根據(jù)關(guān)井前20 h 的數(shù)據(jù)進(jìn)行試井解釋?zhuān)貙訚B透率高達(dá)4 875×10-3μm2（見(jiàn)圖3c）。以上反映出G-1 井所在儲(chǔ)層為溶洞型儲(chǔ)層。

圖3 G-1 井?dāng)?shù)據(jù)

雖然該井由于工藝原因未能進(jìn)行取心及測(cè)井，但是鉆井施工記錄顯示，該井在鉆遇儲(chǔ)層段之時(shí)，發(fā)生了較為嚴(yán)重的鉆井液漏失，漏速大于27.6 m3/h，累計(jì)漏失鉆井液達(dá)上千方，這也證實(shí)了該井鉆遇了較大的溶洞。

4 結(jié)論

1）通過(guò)整合資料，形成了儲(chǔ)層類(lèi)型的動(dòng)態(tài)綜合識(shí)別方法。該方法吸收了不同資料的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)資料的最大化利用，達(dá)到了儲(chǔ)層類(lèi)型的準(zhǔn)確識(shí)別。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)孔隙型、溶洞型、裂縫-孔隙型和裂縫型儲(chǔ)層等建立了詳細(xì)的識(shí)別模版，可以對(duì)復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層的識(shí)別提供很好的參考。

2）裂縫型儲(chǔ)層一般先期產(chǎn)量很高，往往給人造成高產(chǎn)井的假象，但是其產(chǎn)量和地層壓力在短時(shí)間內(nèi)就很快衰減，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要謹(jǐn)慎對(duì)待。

［1］賈振遠(yuǎn)，郝石生.碳酸鹽巖油氣形成和分布［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1989：34-42.

［2］強(qiáng)子同.碳酸鹽巖地質(zhì)學(xué)［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2007：11-16.

［3］Lucia F J.Carbonate reservoir characterization［M］.Berlin：Springer-Verlag，2007：29-65.

［4］吳濤，李宗宇，李建榮.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏類(lèi)型探討［J］.斷塊油氣田，2008，15（3）：18-22.

［5］江懷友，宋新民，王元基，等.世界海相碳酸鹽巖油氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與展望［J］.海洋石油，2008，28（4）：6-13.

［6］康志宏.碳酸鹽巖油藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［D］.成都：成都理工大學(xué)，2003：2-3.

［7］羅平，裘懌楠，賈愛(ài)林，等.中國(guó)油氣儲(chǔ)層地質(zhì)研究面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展方向［J］.沉積學(xué)報(bào)，2003，21（1）：142-147.

［8］張文昌，羅沛，郝寧，等.試井資料多解性來(lái)源的探討［J］.斷塊油氣田，2003，10（4）：86-88.

［9］Gringarten A C.Pressure analysis for fractured wells［R］.SPE 4051，1972.

［10］柏松章.雙重裂隙碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)層滲流特征的初步探討［J］.古潛山，1989（2）：130-138.

［11］吳玉樹(shù)，葛家理.三重介質(zhì)裂-隙油藏中的滲流問(wèn)題［J］.力學(xué)學(xué)報(bào)，1983，15（2）：81-85.

［12］李其深，黃誠(chéng)，鄧偉.裂縫-孔隙型油藏新的試井模型解［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24（1）：71-73.

［13］朱斌.洞穴-裂縫-孔隙三重介質(zhì)儲(chǔ)層氣井試井分析方法研究［D］.成都：西南石油大學(xué)，2011：22-28.

［14］姚軍，王子勝.縫洞型碳酸鹽巖油藏試井解釋理論與方法［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2008：94-120.

［15］張福祥，陳方方，彭建新，等.井打在大尺度溶洞內(nèi)的縫洞型油藏試井模型［J］.石油學(xué)報(bào)，2009，30（6）：912-915.

［16］劉洪，王新海，任路，等.含大尺度溶洞縫洞型油藏試井圖版［J］.特種油氣藏，2012，19（2）：79-81.

［17］楊鋒，王新海，劉洪.縫洞型碳酸鹽巖油藏井鉆遇溶洞試井的解釋模型［J］.水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展，2011，26（3）：278-283.

［18］王世潔.不同縫洞單元生產(chǎn)動(dòng)態(tài)規(guī)律與試井響應(yīng)特征關(guān)系研究［D］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)，2008：29-48.

［19］朱禮斌，朱寶峰，鹿貞昆，等.碳酸鹽巖儲(chǔ)層試井綜合評(píng)價(jià)技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2009，31（2）：87-92.

［20］劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：172-176.

［21］朱斌，馮曦.洞穴-裂縫-孔隙三重介質(zhì)氣藏氣井產(chǎn)量變化特征分析［J］.鉆采工藝，2010，33（1）：47-48，53.

［22］郭秋麟，楊文靜，肖中堯，等.不整合面下縫洞巖體油氣運(yùn)聚模型：以塔里木盆地碳酸鹽巖油藏為例［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（5）：495-499.

［23］張軍濤，吳世祥，唐德海，等.含泥碳酸鹽巖埋藏條件下溶蝕作用的實(shí)驗(yàn)?zāi)M［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2013,35（2）：220-223.

［24］魯國(guó)明.濟(jì)陽(yáng)坳陷碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及有效厚度研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（2）：155-159.