分流動(dòng)單元平均毛管壓力曲線歸一化方法及應(yīng)用

黃新波

(中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

分流動(dòng)單元平均毛管壓力曲線歸一化方法及應(yīng)用

黃新波

(中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

摘要：當(dāng)油藏儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)，通過常規(guī)平均毛管壓力得到的毛管壓力曲線不能很好地反映油藏非均質(zhì)性，因此引入流動(dòng)單元聚類分析方法，對(duì)油田取心井目的層段巖樣進(jìn)行聚類分析，劃分流動(dòng)單元；將有毛管壓力數(shù)據(jù)的每個(gè)巖樣進(jìn)行歸類，運(yùn)用 J 函數(shù)處理方法，得到不同流動(dòng)單元平均化 J函數(shù)及平均毛管壓力曲線。實(shí)例分析結(jié)果表明：分流動(dòng)單元平均化毛管壓力曲線能更好地反映油藏的非均質(zhì)性，可用于計(jì)算油藏含水飽和度等參數(shù)，其結(jié)果精度較高。

關(guān)鍵詞：流動(dòng)單元；聚類分析；毛管壓力曲線；J 函數(shù)

實(shí)驗(yàn)室能夠測(cè)定油氣藏特定巖心的毛管壓力曲線，但是由于毛管壓力曲線受滲透率、孔隙度等因素影響，具有不同滲透率和孔隙度的巖心毛管壓力曲線是不同的，在整個(gè)油藏儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征研究和油藏?cái)?shù)值模擬中，希望得到的是全油藏范圍內(nèi)不同物性參數(shù)下的毛管壓力[1]。目前，為了消除滲透率和飽和度的影響，可以用J函數(shù)方法處理，得到油氣藏平均J函數(shù)曲線，進(jìn)而根據(jù)油藏實(shí)際的物性參數(shù)得到不同的毛管壓力。

1流動(dòng)帶指標(biāo)法劃分流動(dòng)單元

通過對(duì)Kozeny-Carman的孔滲關(guān)系式修改，可推導(dǎo)出劃分流動(dòng)單元的流動(dòng)單元指數(shù)FZI。利用FZI提高滲透率的解釋精度是目前國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用較為廣泛的方法[2-4]，其表達(dá)式為：

(1)

(2)

(3)

式中：FZI——流動(dòng)單元指數(shù)，μm；RQI——儲(chǔ)層質(zhì)量指數(shù)，μm；φz——孔隙體積φe與顆粒體積之比，無量綱；K——滲透率，10-3μm2。

具有相同F(xiàn)ZI值的樣品，具有相同的孔滲性質(zhì)，屬于同一類型流動(dòng)單元。通過對(duì)眾多樣品的FZI值進(jìn)行聚類分析，可對(duì)水力流動(dòng)單元進(jìn)行分類。對(duì)每類流動(dòng)單元的電測(cè)響應(yīng)進(jìn)行多元回歸，建立相應(yīng)流動(dòng)單元的預(yù)測(cè)模型，進(jìn)而預(yù)測(cè)非取心井的流動(dòng)單元。

2J函數(shù)計(jì)算飽和度方法介紹

巖石的毛管壓力是巖石中流體飽和度的函數(shù)[5-6]，可以表述為下式：

Pc=f(Sw)

(4)

式中：Pc——毛管壓力，MPa；Sw——流體飽和度，%。

J函數(shù)表達(dá)式為：

(5)

計(jì)算飽和度方法如下：

(1)將實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的毛管壓力曲線轉(zhuǎn)換為油藏條件下毛管壓力曲線：

(6)

式中：Pc——毛管壓力，bars；σ——界面張力，dyn/cm；θ——潤(rùn)濕接觸角，(°)；下標(biāo)res表示油藏條件下測(cè)量值，lab表示實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)量值。

(2)對(duì)巖心毛管壓力曲線進(jìn)行J函數(shù)處理：

(7)

(3)對(duì)樣品的J(Sw)和Swn進(jìn)行回歸[7]，可以得到：

J(Swn)=a(Swn)b

lnJ(Swn)=lna+blnSwn

(8)

將得到的每條毛管壓力曲線回歸系數(shù)a、b值進(jìn)行平均化[8](幾何平均或算術(shù)平均)，即得平均毛管壓力曲線。

(9)

(4)已知油藏中任一點(diǎn)的高度，由式(10)計(jì)算該處毛管壓力：

(10)

式中：H——自由水面以上的高度，m；ρw,res、ρo,res——油藏條件下水、油密度，g/cm3；Pc——毛管壓力，0.1 MPa；再結(jié)合該高度的孔隙度和滲透率，由式(6)至式(10)可得：

Sw=Swi+(1+Swi)Swn

(11)

3實(shí)例應(yīng)用

某海上E油田主力儲(chǔ)層為Gamba砂巖和Dentale砂巖，儲(chǔ)層之間為角度不整合接觸。Gamba層為近海沉積，儲(chǔ)層厚度5～40 m，埋深1 770～1 810 m。該儲(chǔ)層物性極好，孔隙度0.3%～36.0%，平均25.0%；滲透率(0.2～11 200)×10-3μm2，平均1 020×10-3μm2。Dentale層為河流湖泊沉積，儲(chǔ)層厚度20～160 m，埋深1 810～1 970 m。該儲(chǔ)層物性較好，孔隙度6%～32%，平均18%；滲透率(0.1～530)×10-3μm2，平均52×10-3μm2。

對(duì)該區(qū)410個(gè)巖心樣品進(jìn)行流動(dòng)單元聚類分析，劃分6類流動(dòng)單元，如圖1、表1所示。

表1　流動(dòng)單元?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)

圖1　RQI和FZI聚類結(jié)果

該油田15個(gè)巖心樣品有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，依據(jù)流動(dòng)單元?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行歸類，并對(duì)同一類型毛管壓力曲線用J函數(shù)方法進(jìn)行平均化，平均毛管壓力公式回歸數(shù)據(jù)見表3。

將表3中參數(shù)帶入式(9)，得到油藏不同流動(dòng)單元平均化毛管壓力曲線(圖2)。從圖中可以看出，C型、D型、E型和F型流動(dòng)單元的孔滲結(jié)構(gòu)依次變差。

將該結(jié)果在研究區(qū)用于計(jì)算含水飽和度，并與通過常規(guī)平均毛管壓力得到的含水飽和度進(jìn)行對(duì)比，見表4。由表4可以看出：舊方法計(jì)算的含水飽和度誤差偏大，普遍大于10%；而采用本方法計(jì)算的含水飽和度誤差在10%以內(nèi)，明顯優(yōu)于舊方法的結(jié)果。

油藏不同區(qū)域流體間的界面張力、滲透率、孔隙度、束縛水飽和度是不同的。經(jīng)過處理后，分流動(dòng)單元平均毛管壓力曲線更符合油藏實(shí)際，能使儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征研究和油藏模擬區(qū)域劃分更加精細(xì)和準(zhǔn)確。

4結(jié)論與建議

(1)將多塊巖心的毛管壓力曲線基于流動(dòng)單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果進(jìn)行歸類，得到不同流動(dòng)單元平均毛管壓力曲線及表達(dá)式，能更好地反映油藏的非均質(zhì)性特點(diǎn)，為分區(qū)開展油藏?cái)?shù)值模擬計(jì)算打下基礎(chǔ)，也為毛管壓力平均化提供了一種簡(jiǎn)單可行的新思路。

表2　15塊巖心在不同壓汞毛管壓力下的驅(qū)替相飽和度

表3　不同流動(dòng)單元下平均毛管壓力公式

圖2　E油田分流動(dòng)單元平均毛管壓力曲線

流動(dòng)單元深度/m含水飽和度測(cè)量值/%舊方法含水飽和度/%誤差/%新方法含水飽和度/%誤差/%C類1772353911.432-8.6C類1781283317.9307.1D類1785414612.2422.4E類1791364011.133-8.3E類18045350-5.7589.4D類181355597.352-5.5F類18285751-10.555-3.5F類1835626911.3643.2

(2)根據(jù)公式(11)可以計(jì)算油藏中油層任一高度的含水飽和度。該方法考慮了巖石孔隙度、滲透率及含油氣高度，不受地層巖性及所含礦物的影響，因而提高了毛管壓力曲線的統(tǒng)計(jì)應(yīng)用范圍。當(dāng)缺乏密閉取心資料,用電阻率測(cè)井資料解釋含水飽和度遇到困難時(shí),可以采用該方法。

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編輯：趙川喜

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0099-03

收稿日期：2015-11-10

作者簡(jiǎn)介：黃新波，碩士研究生，工程師，1980年生，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油藏工程研究。

中圖分類號(hào)：TE112.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A