碳酸鹽巖水平井產(chǎn)能影響因素計(jì)算與對比

汪鑫，季曉紅，單峰

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣部，新疆 庫爾勒 841000)

陳巖

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長江大學(xué))，湖北 武漢 430100)

史文洋

(中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249)

黃銳

(長江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

?

碳酸鹽巖水平井產(chǎn)能影響因素計(jì)算與對比

汪鑫，季曉紅，單峰

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣部，新疆 庫爾勒 841000)

陳巖

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長江大學(xué))，湖北 武漢 430100)

史文洋

(中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249)

黃銳

(長江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

T油田屬于低滲裂縫-孔洞型碳酸鹽巖儲層，主要采用水平井大規(guī)模多級交替酸壓技術(shù)進(jìn)行改造、建產(chǎn)，但酸壓改造有效率較低，建產(chǎn)不明顯。為提高水平井酸壓工藝改造效果，快速找出影響水平井產(chǎn)能的主控因素，采用信息量分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法2種方法對T油田水平井產(chǎn)能影響因素進(jìn)行了計(jì)算與對比分析，確定了各個(gè)影響因素對產(chǎn)能影響程度的大小。結(jié)果表明,水平井酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數(shù)是影響T油田水平井產(chǎn)能的主要因素。

碳酸鹽巖；水平井；產(chǎn)能；影響因素；信息量分析法；灰色關(guān)聯(lián)度分析法

碳酸鹽巖儲層賦存超過1/3的油氣資源量，我國碳酸鹽巖類儲層分布廣泛，油氣資源前景十分廣闊[1]。T油田目標(biāo)儲層屬于低滲透裂縫-孔洞型儲層，而且目標(biāo)儲層的總體連通程度比較差，加之當(dāng)前物探技術(shù)未能對目標(biāo)儲層進(jìn)行精準(zhǔn)描述，所以無法指導(dǎo)鉆井作業(yè)時(shí)直接鉆遇縫洞體并迅速投產(chǎn)。大部分的水平井鉆完井后并不能夠有效的建產(chǎn)，需要依靠酸壓工藝進(jìn)行儲層改造。

T油田水平井主要采用大規(guī)模多級交替酸壓的改造方式，但酸壓改造效果差異較大，有效率偏低，嚴(yán)重地限制了油田的生產(chǎn)開發(fā)。為提高后續(xù)酸壓改造效果，筆者以T油田奧陶系碳酸鹽巖儲層為主要研究對象，對區(qū)塊地質(zhì)資料以及施工數(shù)據(jù)研究分析，結(jié)合信息量分析法和灰色關(guān)聯(lián)度法的分析方法，計(jì)算各參數(shù)對產(chǎn)能的影響程度的主次性。并綜合對比2種方法的計(jì)算結(jié)果，判斷出主要的地質(zhì)影響因素和施工因素，以期指導(dǎo)T油田水平井設(shè)計(jì)部署和酸壓施工方案設(shè)計(jì)。

1 區(qū)塊概況

T油田位于K盆地T隆起北斜坡，東西長220km，南北寬2～30km，礦權(quán)面積9314km2。油田主要產(chǎn)層為上奧陶統(tǒng)良里塔格組礁灘型儲層和下奧陶統(tǒng)鷹山組層間巖溶儲層，油藏橫向上準(zhǔn)層狀分布，縱向上多套油氣層疊置，是受非均質(zhì)碳酸鹽巖縫洞型儲層控制的大型油氣藏(見圖1)。T油田油氣資源豐富，探明儲量當(dāng)量4.76×108t，二級儲量9.54×108t，其中奧陶系良里塔格組三級儲量油當(dāng)量2.52×108t；鷹山組三級儲量油當(dāng)量6.61×108t。

T油田物性較差，平均孔隙度、滲透率均較低，工區(qū)基質(zhì)孔隙度小于1.8%，滲透率分布在0.01～3mD。

良里塔格組產(chǎn)層地面凝析油，凝析油密度0.7716～0.8224g/cm3，50℃動(dòng)力黏度0.9202～2.6900mPa·s；鷹山組產(chǎn)層地面凝析油密度0.8231～0.8265g/cm3，凝固點(diǎn)31～42℃，含硫量0.27%～0.37%，含臘量17.45%～23.44%。

良里塔格組產(chǎn)層地面天然氣CH4含量83.72%～93.21%，CO2含量1.60%～4.37%，N2含量3.00%～10.12%，相對密度0.61～0.8；鷹山組產(chǎn)層地面天然氣CH4含量93.10%～94.57%，CO2含量3.24%～4.91%，N2含量1.2%～3.11%，相對密度0.60～0.8。

圖1 T油田油藏分布示意圖

地層水平均密度1.0794g/cm3，總礦化度116294mg/L，pH值介于4.94～7.65，平均值6.77；Cl-含量47300～101500mg/L，平均值63673mg/L，地層水均為CaCl2型。

東部井區(qū)壓力系數(shù)1.11～1.20，壓力梯度0.09～0.12MPa/km，地溫梯度2.49～2.77℃/km；西部壓力系數(shù)1.06～1.11，壓力梯度0.37～0.57MPa/km，地溫梯度2.21～2.52℃/km；平均地層壓力70.19MPa，平均壓力系數(shù)1.14，平均地溫135.02℃，平均地溫梯度2.36℃/km。屬于正常的溫壓系統(tǒng)。

2 產(chǎn)能影響因素分析

將水平井產(chǎn)能的各個(gè)影響因素，運(yùn)用信息量分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行計(jì)算對比分析，根據(jù)計(jì)算對比分析的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)能影響因素的主次因素的排序，某一因素排序越靠前，說明該因素對產(chǎn)能的影響越大。

需要計(jì)算的地質(zhì)參數(shù)有地層壓力、儲層有效厚度、鉆時(shí)、聲波時(shí)差、深/淺側(cè)向、孔隙度、全烴值和儲層反射類型；施工參數(shù)有酸液施工長度、酸壓施工段數(shù)、酸壓工藝、注液量、注酸量、酸液比、泵壓和排量。除了地質(zhì)參數(shù)中儲層反射類型，施工參數(shù)中酸壓工藝外，其他參數(shù)均為數(shù)值，為了便于分析比較各個(gè)參數(shù)對產(chǎn)能的影響，故將儲層反射類型與酸壓工藝進(jìn)行歸一化數(shù)值處理。

2.1 數(shù)據(jù)歸一化處理

由于含油氣的儲集巖與圈閉周圍其他巖性對地震波的阻抗存在差異性，因此當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诓煌瑤r石界面發(fā)生反射時(shí)，不同的反射振幅強(qiáng)度就表征為不同的儲層反射類型。筆者借鑒文獻(xiàn)[2]研究成果，采用分層組分反射類型的方式，根據(jù)地震波的平均均方根振幅大小來評價(jià)不同反射類型對應(yīng)儲層物性的優(yōu)劣性。并以鷹山組片狀反射波的平均均方根振幅為基準(zhǔn)，計(jì)算其他層組、其他地震反射類型的均方根振幅比值，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 儲層反射類型歸一化處理

酸壓工藝是低孔低滲碳酸鹽巖儲層酸壓改造的決定性因素，由于酸壓工藝與儲層反射類型不能直接作為計(jì)算評估的數(shù)值參數(shù)，因此，需要對酸壓工藝賦值并進(jìn)行數(shù)值化處理。鑒于不同酸壓工藝下儲層形成的溝通裂縫形態(tài)不同，因此，選取室內(nèi)閉合條件下酸蝕裂縫導(dǎo)流能力作為酸壓工藝的數(shù)值參數(shù)，酸壓工藝歸一化處理結(jié)果如表2所示。

表2 酸壓工藝歸一化處理

2.2 信息量分析法

信息量分析法是一種比較不同參數(shù)信息量大小的統(tǒng)計(jì)分析法，信息量越大說明參數(shù)所含信息的價(jià)值越高。首先選取某一研究對象(產(chǎn)能)作為分類標(biāo)準(zhǔn)，然后以此標(biāo)準(zhǔn)將其他研究對象(影響因素)劃分為Ⅰ類和Ⅱ類，計(jì)算其他研究對象分布區(qū)間在Ⅰ類和Ⅱ類的頻率分布，最后對比分析這些頻率在Ⅰ類和Ⅱ類的分布差異性，分布差異程度越小，說明信息量越小。選取酸壓后產(chǎn)能作為分類標(biāo)注，計(jì)算各個(gè)影響因素信息量的大小，信息量越大表明該因素對產(chǎn)能的影響程度也越大[5，6]。

T油田選取水平井及對應(yīng)產(chǎn)能和影響因素如表3所示(共選取區(qū)塊37口井，由于篇幅有限，只列舉其中8口井參數(shù))。水平井產(chǎn)能數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)為95t/d，大于95t/d的記作Ⅰ類，小于95t/d記作Ⅱ類。

表3 T油田所選水平井及影響參數(shù)表

各個(gè)影響參數(shù)信息量計(jì)算步驟為：

1)將投影在Ⅰ類和Ⅱ類的頻率轉(zhuǎn)換為概率分布形式y(tǒng)Ⅰδ和yⅡδ，δ為區(qū)間序號；

當(dāng)個(gè)別區(qū)間頻率計(jì)算結(jié)果為0時(shí)，無法計(jì)算平均概率比值，筆者針對平均概率頻率進(jìn)行一次迭代計(jì)算；

6)計(jì)算總信息量I=∑Iδ。

對這些因素進(jìn)行信息量計(jì)算，以儲層的有效厚度參數(shù)為例，計(jì)算結(jié)果如表4所示，各個(gè)影響因素的信息量分布如圖2所示。

表4 儲層有效厚度信息量分析計(jì)算

從信息量計(jì)算結(jié)果分來看，酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數(shù)是影響T油田水平井產(chǎn)能的主要因素。

圖2 各參數(shù)信息量分布圖

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)法通過對比2個(gè)序列幾何形態(tài)的相似程度來判斷2個(gè)序列發(fā)展趨勢是否具有一致性的方法。若某一序列A影響另一序列B，則2個(gè)對比序列的空間變化趨勢具有一定的相似性，相似程度越高，說明影響程度越大。由于該方法對樣本數(shù)量大小沒有過高的要求，分析序列也不需要滿足典型的分布規(guī)律，分析結(jié)果與定性分析結(jié)果比較相符，因此具有較廣泛地實(shí)用性。

設(shè)X0={X0(k)|k=1,2,…,n}為參考序列；Xi={Xi(k)|k=1,2,…,n},i=1,2,…,m為比較序列。其中,n為參數(shù)的取值個(gè)數(shù)；m為對比參數(shù)的個(gè)數(shù)。則X0(k)和Xi(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ為：

式中，ρ為分辨系數(shù)， ρ∈(0，+∞)。分辨系數(shù)ρ數(shù)值越小，表示分辨能力越強(qiáng)，ρ的一般取值區(qū)間為(0，1)，若不做特殊要求，通常取值0. 5。

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|為第k個(gè)時(shí)刻X0和Xi的絕對差，據(jù)此可求出X0和Xi的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ξi={ξi(k)|k=1,2,…,n}，再利用平均值法求關(guān)聯(lián)度：

為消除參考序列與對比序列由于數(shù)量級差異帶來的誤差，可將參考序列和各個(gè)對比參數(shù)序列進(jìn)行歸一化處理：

以產(chǎn)能作為參考序列X0，其他對比參數(shù)為對比序列Xi，歸一化處理后數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 各對比序列歸一化處理

計(jì)算各個(gè)對比序列與參考序列的關(guān)聯(lián)度并進(jìn)行排序，結(jié)果如圖3所示。從各個(gè)參數(shù)關(guān)聯(lián)度排序可以看出，酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數(shù)是影響T油田水平井產(chǎn)能的主要影響因素。

圖3 各參數(shù)灰色關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果圖

2.4 結(jié)果對比分析

從對比結(jié)果來看，雖然信息量分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法的計(jì)算過程與分析原理不同，但是兩者的計(jì)算結(jié)果較一致，2種方法對比分析結(jié)果如圖4所示。綜合分析可知，酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數(shù)4個(gè)因素的影響程度較大，這是由于碳酸巖類儲層縫洞發(fā)育程度差異較大、儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)。儲層縫洞發(fā)育程度是產(chǎn)能高低的主要地質(zhì)因素，對于物性較差、裂縫不發(fā)育的儲層，酸壓工藝的選取是油井與儲層溝通與否的決定性施工因素。

圖4 各影響因素排序?qū)Ρ冉Y(jié)果圖

3 結(jié)論與建議

1)信息量分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析方法進(jìn)行水平井產(chǎn)能影響程度排序的結(jié)果表明，2種方法具有較高相似性和一致性，說明該2種方法具有一定的實(shí)用性。

2)酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數(shù)是影響T油田碳酸鹽巖水平井初期產(chǎn)能的主要因素。

3)產(chǎn)能影響因素排名是分析T油田投產(chǎn)初期水平井的產(chǎn)能，并不能夠代表水平井穩(wěn)定生產(chǎn)階段產(chǎn)能或開發(fā)效果的排名，若需要加強(qiáng)研究穩(wěn)定階段產(chǎn)能影響程度的排名，需要區(qū)塊水平井投產(chǎn)一年后重新進(jìn)行分析論證。

[1]鄒東璃. T油田碳酸鹽巖儲層水平井分段酸壓效果評估[D].成都：西南石油大學(xué)，2014.

[2] 李凡異，魏建新，狄?guī)妥?，?碳酸鹽巖溶洞的“串珠”狀地震反射特征形成機(jī)理研究[J].石油地球物理勘探，2012，47(3)：385～390.

[3] 王遼.碳酸鹽巖水平井分段酸壓產(chǎn)能預(yù)測[D].成都：西南石油大學(xué),2014.

[4] 黃晶.M油田不同井型酸壓工藝研究[D].成都：西南石油大學(xué),2014.

[5] 梁濤，常毓文，郭曉飛，等.巴肯致密油藏單井產(chǎn)能參數(shù)影響程度排序[J].石油勘探與開發(fā)，2013，40(3)：357～362.

[6] 趙建軍.大慶齊家高臺子致密油藏產(chǎn)能影響因素排序研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2014，11(20)：92～95+5.

[7] 傅立.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京：利學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1992：185～211.

[編輯] 辛長靜

2016-06-18

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05015;2011ZX05013)。

汪鑫(1986-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事試油完井方面的研究工作;E-mail：wangx1-tlm@petrochina.com.cn。

TE353.2

A

1673-1409(2016)28-0019-06

[引著格式]汪鑫，季曉紅，單峰，等.碳酸鹽巖水平井產(chǎn)能影響因素計(jì)算與對比[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(28)：19～24.