基于產(chǎn)能刻度測(cè)井碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

林發(fā)武，周鳳鳴，劉得芳，陳晶瑩，殷秋麗

(中油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

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基于產(chǎn)能刻度測(cè)井碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

林發(fā)武，周鳳鳴，劉得芳，陳晶瑩，殷秋麗

(中油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育裂縫、孔洞雙重儲(chǔ)集空間，一般具有孔隙度低、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，利用巖心刻度測(cè)井技術(shù)計(jì)算儲(chǔ)層滲透率，以此評(píng)價(jià)儲(chǔ)層品質(zhì)具有較大的局限性。采用產(chǎn)能刻度測(cè)井新思路，優(yōu)選儲(chǔ)層品質(zhì)敏感信息，構(gòu)建源自測(cè)井的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)，直接建立測(cè)試產(chǎn)能與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，形成碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基于產(chǎn)能刻度測(cè)井的儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)。該技術(shù)方法在南堡凹陷應(yīng)用效果顯著。

碳酸鹽巖；儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)；儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)；產(chǎn)能刻度測(cè)井；南堡凹陷

引 言

碳酸鹽巖儲(chǔ)層受沉積、成巖、風(fēng)化和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素影響，其儲(chǔ)集空間由不同尺度的孔洞、裂縫構(gòu)成[1-2]。由于不同儲(chǔ)集空間的組合關(guān)系復(fù)雜，儲(chǔ)層往往表現(xiàn)出極強(qiáng)的非均質(zhì)性。因此，客觀評(píng)價(jià)其儲(chǔ)層品質(zhì)十分必要。目前國內(nèi)外沒有更加成熟、適用的碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，通常的做法是采用巖心刻度測(cè)井技術(shù)[3]，利用儲(chǔ)層滲透率參數(shù)來評(píng)價(jià)儲(chǔ)層。而對(duì)于孔洞、裂縫雙重儲(chǔ)集空間儲(chǔ)層，較完整的裂縫、溶蝕發(fā)育段巖心難以鉆取，且存在和測(cè)井資料深度匹配困難、無法代表遠(yuǎn)端地層等問題，使得滲透率參數(shù)的計(jì)算和標(biāo)定均十分困難，方法具有較大的局限性。為此，以南堡凹陷奧陶系碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層為研究對(duì)象，結(jié)合該區(qū)大井段籠統(tǒng)測(cè)試的實(shí)際情況，提出基于產(chǎn)能刻度測(cè)井評(píng)價(jià)的新思路，形成了碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)。

1 儲(chǔ)層產(chǎn)能表征參數(shù)

通常采用油井日產(chǎn)液量來表征儲(chǔ)層產(chǎn)液能力。鑒于碳酸鹽巖為雙重儲(chǔ)集空間儲(chǔ)層，不同生產(chǎn)制度其產(chǎn)量差別極大，用日產(chǎn)液量指標(biāo)來表征儲(chǔ)層產(chǎn)液能力不夠準(zhǔn)確。在油藏工程中，采油指數(shù)即單位生產(chǎn)壓差下的油井日產(chǎn)油量，是表征不同油井生產(chǎn)能力的重要參數(shù)[4-6]，引入米產(chǎn)液指數(shù)概念，用以表征儲(chǔ)層產(chǎn)液能力，以儲(chǔ)層產(chǎn)液能力作為評(píng)價(jià)儲(chǔ)層品質(zhì)的依據(jù)。

1.1 米產(chǎn)液指數(shù)定義

定義米產(chǎn)液指數(shù)為0.1 MPa生產(chǎn)壓差時(shí)單位厚度產(chǎn)層的日產(chǎn)液量，即：

(1)

式中：Ji為米產(chǎn)液指數(shù)，m3/(d·MPa·m)；Q為日產(chǎn)液量，m3/d；Δp為生產(chǎn)壓差，MPa；pr為泄油面積內(nèi)的平均油藏壓力(靜止油藏壓力)，MPa；pf為井底流壓，MPa；H為產(chǎn)層厚度，m。

1.2 樣本層米產(chǎn)液指數(shù)

南堡凹陷奧陶系潛山具有埋深大(4 000～5 500 m)、地層溫度高(170～200℃)、地層非均質(zhì)性強(qiáng)[7]的特點(diǎn)，目的層段采用裸眼完井和大井段籠統(tǒng)測(cè)試方式，使得對(duì)產(chǎn)能有貢獻(xiàn)的有效產(chǎn)層厚度的確定非常困難，同樣影響了樣本層米產(chǎn)液指數(shù)的確定。

針對(duì)奧陶系潛山工區(qū)裸眼大井段籠統(tǒng)測(cè)試的特點(diǎn)，在儲(chǔ)層品質(zhì)預(yù)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，確定儲(chǔ)層產(chǎn)能貢獻(xiàn)系數(shù)Ai，進(jìn)一步提出等效產(chǎn)層厚度概念：

(2)

式中：He為測(cè)試段等效產(chǎn)層厚度，m；Hi為單層厚度，m；Ai為儲(chǔ)層產(chǎn)能貢獻(xiàn)系數(shù)；n為層數(shù)。

將式(2)代入式(1)，可準(zhǔn)確確定樣本層米產(chǎn)液指數(shù)：

(3)

2 儲(chǔ)層品質(zhì)表征參數(shù)

隨著聲、電成像測(cè)井技術(shù)的不斷發(fā)展，描述碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫、孔洞性質(zhì)的參數(shù)更加豐富全面。從分析儲(chǔ)層產(chǎn)液能力主控因素入手，優(yōu)選儲(chǔ)層品質(zhì)敏感參數(shù)，為儲(chǔ)層品質(zhì)表征提供參數(shù)基礎(chǔ)。

2.1 儲(chǔ)層品質(zhì)敏感參數(shù)

研究認(rèn)為，孔隙體積、裂縫發(fā)育情況、溶蝕發(fā)育情況以及儲(chǔ)層延展性是決定儲(chǔ)層產(chǎn)液能力的4個(gè)主控因素[8-9]。對(duì)常規(guī)測(cè)井及聲、電成像測(cè)井資料處理成果參數(shù)進(jìn)行考察，分別將總孔隙度、裂縫參數(shù)、溶蝕孔隙度以及滲透性指數(shù)與米產(chǎn)液指數(shù)繪制散點(diǎn)圖(圖1)。

由圖1可見，儲(chǔ)層的產(chǎn)液能力與各儲(chǔ)層參數(shù)間具有不同程度的正相關(guān)特性。因此，優(yōu)選總孔隙度、裂縫參數(shù)、溶蝕孔隙度和滲透性指數(shù)4個(gè)參數(shù)作為儲(chǔ)層敏感參數(shù)。

圖1 儲(chǔ)層米產(chǎn)液指數(shù)與儲(chǔ)層測(cè)井參數(shù)散點(diǎn)圖

2.2 儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)

根據(jù)儲(chǔ)層產(chǎn)液能力的主控成因認(rèn)識(shí)，儲(chǔ)層產(chǎn)液能力受多項(xiàng)儲(chǔ)層特性的影響。為充分反映儲(chǔ)層不同特性對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)液能力的貢獻(xiàn)，更客觀地指示儲(chǔ)層產(chǎn)液能力，依據(jù)儲(chǔ)層米產(chǎn)液指數(shù)與總孔隙度、裂縫參數(shù)、溶蝕孔隙度、滲透性指數(shù)的相關(guān)程度，合理確定權(quán)系數(shù)[10]，構(gòu)建了源自測(cè)井的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)：

Z=Aφ*+B·fvp*+C·viso*+D·qfm*

(4)

式中：Z為儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)；A、B、C、D為權(quán)系數(shù)；φ*為歸一化總孔隙度；fvp*為歸一化裂縫參數(shù)；viso*為歸一化溶蝕孔隙度；qfm*為歸一化滲透性指數(shù)。各單項(xiàng)參數(shù)均采用無量綱標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，在0～1之間變化。

3 儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

采用產(chǎn)能刻度測(cè)井新思路，建立測(cè)試產(chǎn)能與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)的函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)從測(cè)井靜態(tài)指標(biāo)到動(dòng)態(tài)產(chǎn)能的預(yù)測(cè)。以實(shí)際生產(chǎn)井為界限參考，建立儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)。該方法有效避免了傳統(tǒng)的巖心刻度測(cè)井技術(shù)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)用中的局限性。

3.1 米產(chǎn)液指數(shù)計(jì)算模型

將米產(chǎn)液指數(shù)與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)建立相關(guān)關(guān)系(圖2)，二者呈較好的正相關(guān)：

Ji=20.054Z2-1.7068Z+0.0146，r=0.87

(5)

由式(5)可知，由源自測(cè)井資料的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)估算米產(chǎn)液指數(shù)可信度相對(duì)較高，能夠作為測(cè)井資料進(jìn)行儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。

3.2 儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

借鑒塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層分級(jí)方案[11]，以南堡凹陷實(shí)際工業(yè)產(chǎn)能井、措施后工業(yè)產(chǎn)能井、措施后達(dá)不到工業(yè)產(chǎn)能井為界限參考，建立南堡凹陷碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)三級(jí)評(píng)價(jià)方案及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(圖3、表1)。

圖2 南堡凹陷奧陶系潛山米產(chǎn)液指數(shù)與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)交會(huì)圖

圖3 南堡凹陷奧陶系儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)儲(chǔ)集類型Ji/(m3·d-1·MPa-1·m-1)ZⅠ類儲(chǔ)層以裂縫-孔洞型為主>1.0>0.27Ⅱ類儲(chǔ)層以孔洞-裂縫型為主0.5～1.00.20～0.27Ⅲ類儲(chǔ)層以裂縫型為主0.2～0.50.15～0.20

通過對(duì)測(cè)井資料的精細(xì)處理，依據(jù)米產(chǎn)液指數(shù)計(jì)算模型，可獲取對(duì)目標(biāo)井地層產(chǎn)液能力的連續(xù)解釋數(shù)據(jù)，再依據(jù)表1，即可獲得對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)。

4 實(shí)例分析

AA井為南堡凹陷奧陶系碳酸鹽巖潛山一口新鉆井，該井鉆遇碳酸鹽巖地層70 m，全井段電阻率為60～4 000 Ω·m。處理結(jié)果顯示(圖4)，總孔隙度為0.60%～3.42%，裂縫孔隙度為0.003%～0.040%，儲(chǔ)集空間以裂縫-孔洞、孔洞-裂縫型為主，斯通利波“V”字形干涉條紋明顯。依據(jù)對(duì)地層產(chǎn)液能力的估算成果及相應(yīng)的儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該井評(píng)價(jià)Ⅰ類儲(chǔ)層3層10.6 m，Ⅱ類儲(chǔ)層2層14.6 m，

圖4 南堡凹陷AA井碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)成果

Ⅲ類儲(chǔ)層2層7.6 m(表2)。按厚度累計(jì)，預(yù)測(cè)單位壓差產(chǎn)液量為43.4 m3/d。該井裸眼測(cè)試，折合單位壓差產(chǎn)液量55 m3/d，測(cè)試數(shù)據(jù)與儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)成果基本吻合。

表2 南堡凹陷AA井碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)結(jié)果

5 結(jié) 論

(1) 根據(jù)儲(chǔ)層產(chǎn)液能力的主控成因認(rèn)識(shí)，針對(duì)性優(yōu)選總孔隙度、裂縫參數(shù)、溶蝕孔隙度和滲透性指數(shù)參與構(gòu)建儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)，儲(chǔ)層靜態(tài)參數(shù)與產(chǎn)液能力具有較好的正相關(guān)關(guān)系。

(2) 提出等效產(chǎn)層厚度概念，為碳酸鹽巖裸眼大井段籠統(tǒng)測(cè)試單層產(chǎn)液能力的準(zhǔn)確估算提供有效可行的解決方案。

(3) 基于產(chǎn)能刻度測(cè)井的碳酸鹽巖儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)思路和技術(shù)，彌補(bǔ)了巖心刻度測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用局限，在南堡凹陷勘探實(shí)踐中效果顯著。

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編輯 姜 嶺

20141028；改回日期：20150205

“十二五”國家科技重大專項(xiàng)“南堡凹陷油氣富集規(guī)律與增儲(chǔ)領(lǐng)域”(2011ZX05006-06)

林發(fā)武(1982-)，男，高級(jí)工程師，2003年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事測(cè)井解釋與評(píng)價(jià)技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.015

TE122.2

A

1006-6535(2015)02-0063-04