伊拉克AH油田孔隙型碳酸鹽巖油藏壓力恢復(fù)曲線特征

臧克一，盧立澤，蔣利平，郭康良，劉榧，黃海平，李鑫

（1.振華石油控股有限公司，北京100031；2.成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，四川 成都610051；3.長江大學(xué)，湖北 武漢430100）

1 油田概況

AH 油田位于伊拉克中南部，區(qū)域上屬于古岡瓦納大陸北緣的波斯灣盆地中北部［1］，構(gòu)造上處于美索不達(dá)米盆地、底格里斯亞帶的南部［2］。開發(fā)目的層為中下白堊統(tǒng)油層，為一平緩的長軸背斜，油藏埋深2 600～3 100 m。儲層巖性為灰?guī)r，主要儲集空間為溶蝕孔，局部發(fā)育縫洞，屬中高孔、中低滲儲層?？v向上發(fā)育7 套油水系統(tǒng)，原油性質(zhì)為輕質(zhì)原油。

AH 油田整體上屬于以孔隙型為主、 受巖溶作用發(fā)育溶蝕孔縫、局部發(fā)育縫洞的碳酸鹽巖油藏，因此，在鉆井過程中易發(fā)生鉆井液漏失，且鉆遇瀝青質(zhì)容易卡鉆?；|(zhì)區(qū)生產(chǎn)平穩(wěn)，但受縫洞發(fā)育程度影響十分明顯，溶蝕孔縫提高了基質(zhì)滲流能力和產(chǎn)能，而局部縫洞則改變了滲流特征；所以，本油藏壓力恢復(fù)曲線與單一孔隙型和單一縫洞型碳酸鹽巖油藏存在差異，認(rèn)清其響應(yīng)特征對油田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

2 研究背景

縫洞-基質(zhì)型碳酸鹽巖儲層一般有基質(zhì)孔隙、裂縫及孔洞3 種孔隙類型。通過巖心分析及測井解釋來獲取裂縫及孔洞的孔隙度和滲透率較為困難，而縫洞的存在對碳酸鹽巖油藏的巖石物理性質(zhì)及生產(chǎn)動態(tài)有著非常重要的影響。

Warren 和Root 于1963年采用雙孔介質(zhì)模型對碳酸鹽巖油藏進(jìn)行了試井解釋研究［3］，且假定油藏由低孔高滲區(qū)域（裂縫）和低滲高孔區(qū)域（基質(zhì)）組成，基質(zhì)作為流體的主要儲集空間，裂縫作為流體唯一的流動通道，基質(zhì)向裂縫的流動為擬穩(wěn)態(tài)流動。國內(nèi)外許多文獻(xiàn)［4-10］也涉及相關(guān)方面的研究，多數(shù)將雙重介質(zhì)組合形成多重介質(zhì)或雙孔雙滲模型。Streltsova 的模型［11］假設(shè)基質(zhì)與裂縫之間流體的流動速度受基質(zhì)內(nèi)的平均壓力梯度控制，在非穩(wěn)態(tài)條件下流動，采用拉普拉斯變換求解出無因次時間和壓力結(jié)果，該種模型也被稱為壓力梯度模型。

除了雙孔介質(zhì)模型的概念，一些學(xué)者還在碳酸鹽巖油藏中引入了第3 種介質(zhì)。Abdassah 和Ershagi 首先提出了三重孔隙度單一滲透率模型［12］，將裂縫系統(tǒng)與2 種基質(zhì)巖塊之間的流動用一個非穩(wěn)態(tài)介質(zhì)之間的流動模型來描述，其中裂縫系統(tǒng)作為主要的流動通道。Djatmiko 等［13］采用數(shù)值模擬器建立三孔介質(zhì)模型來描述碳酸鹽巖油藏介質(zhì)之間的流動狀態(tài)，建立了不同的解釋模型，通過歷史擬合得到精確的儲層性質(zhì)，包括3種介質(zhì)之間的流動能力和儲集能力。

3 壓力恢復(fù)曲線特征及儲層表征

針對AH 油田儲層的復(fù)雜性，采用試井油藏模型組合研究方法，對該油田30 口井共70 余井次資料進(jìn)行試井解釋，得到了不同特征的壓力恢復(fù)曲線，選用了均質(zhì)模型、復(fù)合模型、裂縫模型、雙重介質(zhì)模型、水平井模型等5 種基本模型作為區(qū)域試井地質(zhì)解釋模型。由于這5 種基本模型都是單一模型，無法準(zhǔn)確表征AH油田的儲層特征，為此，在這些模型的基礎(chǔ)上，通過歸類分析，建立了8 種新的復(fù)合模型。即井儲+均質(zhì)模型、井儲+裂縫模型、井儲+徑向復(fù)合模型、井儲+裂縫+徑向復(fù)合模型、井儲+雙孔模型、井儲+均質(zhì)+裂縫模型、水平井＋徑向復(fù)合模型、水平井＋均質(zhì)模型（見圖1）。

3.1 井儲+均質(zhì)模型

該模型壓力曲線及導(dǎo)數(shù)曲線在初始時呈45°直線上升，反映出受井筒儲集影響，在過渡段受續(xù)流作用，導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)峰值后向下傾斜，之后出現(xiàn)了較長時間水平直線段，即徑向流段。這種曲線特征反映出地層巖性發(fā)育比較均勻，滲流以孔隙為主（見圖1a）。

3.2 井儲+裂縫模型

該模型壓力曲線及導(dǎo)數(shù)曲線經(jīng)過短時間的井儲及續(xù)流段后，壓力曲線與導(dǎo)數(shù)曲線平行，呈“雙軌”型，其斜率近似1/2，為均勻流（無限導(dǎo)流）裂縫的形態(tài)，這種曲線特征反映了地層中的溶蝕孔縫分布相對均勻。由于裂縫的滲透率較高但儲集能力有限，裂縫中的儲量會被快速動用［14］，若經(jīng)過酸化措施溝通孔縫，將進(jìn)一步提高儲層的滲流能力，形成部分高滲通道（見圖1b）。

3.3 井儲+徑向復(fù)合模型

該模型導(dǎo)數(shù)曲線經(jīng)過井儲及續(xù)流段后，出現(xiàn)了短暫的水平直線段，然后向下傾斜，后期又出現(xiàn)短暫的水平直線段。這種曲線特征反映了地層的非均質(zhì)性強(qiáng)，屬于典型的復(fù)合型地層（見圖1c）。

3.4 井儲+裂縫+徑向復(fù)合模型

該模型是裂縫型和復(fù)合型的綜合反映，其壓力曲線及導(dǎo)數(shù)曲線最初表現(xiàn)出典型的“雙軌”型，后期導(dǎo)數(shù)曲線特征發(fā)生變化，出現(xiàn)短暫的水平直線段后開始下傾。這種曲線特征反映了非均質(zhì)性較強(qiáng)的復(fù)合地層背景條件下，儲層中還發(fā)育一定程度的溶蝕孔縫（見圖1d）。

3.5 井儲+雙孔模型

該模型導(dǎo)數(shù)曲線在經(jīng)過井儲及續(xù)流段后，先出現(xiàn)一段水平直線段，再下凹，然后上升，又出現(xiàn)另外一段水平直線段。這種曲線特征是典型的雙孔型地層，反映了酸化區(qū)域外地層本身發(fā)育一定程度裂縫，裂縫中的流體在向內(nèi)區(qū)供給時產(chǎn)生壓降較小，出現(xiàn)了明顯的裂縫徑向流段及總系統(tǒng)徑向流段。該曲線特征表明地層中裂縫相對發(fā)育，滲流能力好，壓力恢復(fù)較快（見圖1e）。

3.6 井儲+均質(zhì)+裂縫模型

該模型是均質(zhì)型和裂縫型的綜合反映，其導(dǎo)數(shù)曲線在經(jīng)過短暫的井儲及續(xù)流段后，最初表現(xiàn)為水平直線段，之后導(dǎo)數(shù)曲線開始上傾，逐漸呈現(xiàn)“雙軌”型特征。這種曲線特征反映了儲層整體上是以孔隙型為主的背景條件下，在遠(yuǎn)端存在一定程度的裂縫發(fā)育（見圖1f）。

3.7 水平井＋均質(zhì)模型

該模型導(dǎo)數(shù)曲線在經(jīng)過續(xù)流段后，沒有表現(xiàn)出明顯的垂直徑向流段，而是與壓力曲線保持一定夾角的直線段，表現(xiàn)出系統(tǒng)徑向流特征。該曲線特征說明水平井所在儲層基本以孔隙型為主，但水平段橫向上存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性，水平段不能全段參與生產(chǎn)。建議對水平段進(jìn)行分段開采（見圖1g）。

3.8 水平井＋徑向復(fù)合模型

該模型導(dǎo)數(shù)曲線經(jīng)過續(xù)流段后出現(xiàn)下傾，在垂直徑向流段后出現(xiàn)一段水平直線段，之后以1/2 斜率上升，進(jìn)入水平線性流段，最后曲線在遠(yuǎn)端出現(xiàn)“上翹”現(xiàn)象，這是遠(yuǎn)井筒地帶物性變差引起的（見圖1h）。

AH 油田儲層大多數(shù)解釋結(jié)果表現(xiàn)為孔隙型特征，部分解釋滲透率值高，表明生產(chǎn)受到孔縫和縫洞的影響；少量解釋表現(xiàn)為縫洞型特征，集中在油井投產(chǎn)階段。另外，隨著生產(chǎn)井型變化，壓力恢復(fù)曲線特征類型還在發(fā)生變化，簡單采用1 種或幾種解釋模型很難反映儲層的復(fù)雜特點(diǎn)。主力產(chǎn)層Kh 層共測試23 口井（16口水平井，7 口直井），有效測試36 井次，解釋出6 種不同類型的模型（見圖2）。其中：水平井+徑向復(fù)合模型和水平井+均質(zhì)模型該層解釋模型總數(shù)的63.9%；井儲+雙孔模型和井儲+均質(zhì)+裂縫模型較少，僅占5.6%。這表明Kh 層主體上屬于基質(zhì)型，局部存在一定程度的縫洞。

圖2 Kh 層試井解釋模型分類統(tǒng)計(jì)

4 壓力恢復(fù)曲線特征的應(yīng)用

考慮到儲層類型復(fù)雜程度，針對部分井某層位進(jìn)行了多次測試。試井解釋結(jié)果表明，在不同生產(chǎn)階段或措施實(shí)施前后，壓力恢復(fù)曲線響應(yīng)特征能夠反映儲層特征和物性的變化。選取具有代表性的AD-13 井Ma層，由于地震資料分析該井周圍幾百米處發(fā)育輕微塌陷，因此，先后進(jìn)行了4 次壓力恢復(fù)測試來進(jìn)行驗(yàn)證。

第1 次和第2 次壓力恢復(fù)測試是在油井投產(chǎn)前的酸化措施前后，分別選用了井儲+均質(zhì)模型（見圖3a）和井儲+裂縫模型（見圖3b）。酸化前，第1 階段是井筒儲集階段，第2 階段是過渡段，第3 階段是徑向流段，后期曲線略微上翹，反映出外圍滲透率變差；酸化后，壓力恢復(fù)曲線反映的井筒儲集時間較長，儲層物性有所改善，表現(xiàn)為裂縫特征。酸化后表皮系數(shù)為-4.86，基質(zhì)滲透率從6.09×10-3μm2升到7.27×10-3μm2，說明酸化改善了近井地層污染情況，并可能溝通了部分滲透率較高的裂縫，提高了油井附近儲層的滲流能力［15］。

第3 次壓力恢復(fù)測試是在油井投產(chǎn)半年后，在試井解釋過程中選用了井儲+徑向復(fù)合模型 （見圖3c）。壓力恢復(fù)曲線特征表明：第1 階段是續(xù)流段，反映的井筒儲集時間較短；第2 階段是過渡段；第3 階段導(dǎo)數(shù)曲線下掉，遠(yuǎn)井筒地帶外區(qū)基巖滲透率變好。解釋出的表皮系數(shù)為-1.38，滲透率為73.20×10-3μm2，說明地層受污染情況不嚴(yán)重，儲層物性較好。

第4 次壓力恢復(fù)測試是在油井生產(chǎn)1年多后，在試井解釋過程中選用了井儲+徑向復(fù)合模型 （見圖3d）。壓力恢復(fù)曲線特征表明：第1 階段是續(xù)流段，反映的井筒儲集時間較短；第2 階段是過渡段；第3 階段導(dǎo)數(shù)曲線下掉，遠(yuǎn)井筒地帶外區(qū)基巖滲透率變好，最后曲線下掉又上翹，油井遠(yuǎn)處可能發(fā)育塌陷溶洞。解釋表皮系數(shù)為-1.4，滲透率為57.3×10-3μm2，說明地層受污染情況不嚴(yán)重，儲層物性較好。

圖3 AD-13 井Ma 層壓力恢復(fù)測試曲線

AD-13 井Ma 層試井解釋結(jié)果表明： 投產(chǎn)前進(jìn)行酸化措施可以解除儲層污染，提高近井滲透率；酸化后微小孔縫暫時占主導(dǎo)地位，表現(xiàn)為裂縫模型特征，隨著油井生產(chǎn)時間的增加以及壓力傳導(dǎo)距離的增加，仍然表現(xiàn)為基質(zhì)孔隙滲流。但是，第3 次和第4 次測試發(fā)現(xiàn)近井和遠(yuǎn)處儲層類型存在差異，不僅具有一定的非均質(zhì)性，且計(jì)算出遠(yuǎn)端900 m 處發(fā)育塌陷溶洞，試井解釋滲透率遠(yuǎn)高于基質(zhì)的測井滲透率和巖心滲透率，同時邊界壓力導(dǎo)數(shù)值出現(xiàn)明顯波動。這與地震解釋對塌陷溶洞的三維刻畫結(jié)果相吻合。

5 結(jié)論

1）通過AH 油田曲線特征統(tǒng)計(jì)分析，壓力恢復(fù)曲線特征與基質(zhì)-砂巖油藏以及單一孔隙型碳酸鹽巖油藏存在一定差異。

2）壓力恢復(fù)曲線特征充分反映了帶縫洞的孔隙型碳酸鹽巖油藏的儲層特征和滲流特性，即以基質(zhì)型為主，廣泛發(fā)育溶蝕孔縫，局部發(fā)育縫洞。

3）在不同生產(chǎn)階段或措施實(shí)施前后，壓力恢復(fù)曲線特征會有所變化。尤其是隨著油井生產(chǎn)范圍的擴(kuò)大，壓力傳導(dǎo)距離的增加，壓力恢復(fù)曲線特征不僅能夠反映儲層物性的變化，還可以預(yù)測儲層類型的變化。

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