海上多層疏松砂巖儲(chǔ)層滲透率級差計(jì)算

劉玉洋 ，康曉東 ，未志杰 ，郝俊蘭 ，張晶

（1.中海石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028；2.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028；3.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102200；4.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000）

儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性是制約海上油田開發(fā)的重要因素，滲透率級差則是反映儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性的關(guān)鍵參數(shù)［1-3］。在油田注水注聚開發(fā)過程中，儲(chǔ)層滲透率級差的合理計(jì)算對于預(yù)測吸水剖面、評價(jià)注入效果至關(guān)重要［4-9］。滲透率級差為目標(biāo)層段內(nèi)儲(chǔ)層最大滲透率與最小滲透率的比值［10］。目前，計(jì)算滲透率級差的過程中只關(guān)注最大滲透率與最小滲透率，沒有考慮中間值的影響以及評判極值的有效性，缺少滲透率極值篩選，導(dǎo)致滲透率級差計(jì)算結(jié)果可信程度差。對于海上疏松砂巖油田，儲(chǔ)層層數(shù)多，并且滲透率縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，計(jì)算級差可達(dá)成百至上千，并且結(jié)果往往不能真實(shí)反映儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性［11］。針對上述問題，本文以渤海A油田和B油田為例，基于儲(chǔ)層物性下限法中的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法，提出了一種合理評價(jià)海上油田儲(chǔ)層注水注聚滲透率級差的新方法。這種方法對于海上油田合理選井選層、優(yōu)化注入?yún)?shù)具有重要的參考意義。

1 滲透率級差計(jì)算

1.1 基本原理

滲透率級差計(jì)算過程中，低滲薄層是影響滲透率級差計(jì)算的有效性和準(zhǔn)確性的最大阻礙。油田統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，注水過程中高達(dá)33%的油層無法注入，因此必須通過一定的方法消除低滲薄層的影響。基于儲(chǔ)層物性下限法中的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法，以巖心分析孔隙度、滲透率資料為基礎(chǔ)，按低孔低滲段累積儲(chǔ)滲能力丟失占累積的5%為界限（根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊地質(zhì)特征可以制定不同標(biāo)準(zhǔn)值），得出一種累積頻率統(tǒng)計(jì)法［12-16］。

儲(chǔ)油能力、產(chǎn)油能力計(jì)算公式為

式中：qφi為i樣品孔隙度儲(chǔ)油能力；qKi為i樣品滲透率產(chǎn)油能力；φi為 i樣品孔隙度；Ki為 i樣品滲透率，μm2；hi為 i樣品長度，m。

馬松華等［17］以低滲段累積產(chǎn)能損失率的3%為標(biāo)準(zhǔn)，確定東營凹陷南部沙河街組儲(chǔ)層的滲透率下限為6.430 μm2。付金華等［18］以累積產(chǎn)能丟失5%為標(biāo)準(zhǔn)，確定鄂爾多斯盆地研究區(qū)滲透率下限值為0.035 μm2。可以看出，通過舍棄下限值之下的低滲透層，可以避免低滲段對儲(chǔ)層評價(jià)的影響，提高儲(chǔ)層評價(jià)的合理性和準(zhǔn)確性。

1.2 計(jì)算模型建立

以儲(chǔ)層物性下限中的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法為基礎(chǔ)，并對此加以改進(jìn)，將其創(chuàng)新性地應(yīng)用于單井滲透率級差的計(jì)算。通過綜合參考累積產(chǎn)能損失率、累積儲(chǔ)量損失率和開發(fā)方式，確定出合理的儲(chǔ)層滲透率下限，然后再根據(jù)相應(yīng)的滲透率下限值計(jì)算滲透率級差。以測井解釋的儲(chǔ)層孔滲數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，參考射孔數(shù)據(jù)，建立篩選模型（見圖 1）：

1）通過處理測井解釋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，篩選出儲(chǔ)層孔滲、有效厚度等基本數(shù)據(jù)。

2）將各層滲透率從小到大排列，計(jì)算得到各層的hiKi，∑hiKi，hiφi，∑hiφi和對應(yīng)的 Kmin（最小滲透率）。

3）依據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)（累積產(chǎn)能損失、累積儲(chǔ)量損失和選取的開發(fā)方式），篩選滲透率下限值。

4）綜合考慮高滲層和低滲層對應(yīng)的厚度，確定出合理的儲(chǔ)層滲透率下限，按給定的下限值，計(jì)算儲(chǔ)層滲透率級差，并統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖1 滲透率級差篩選流程

1.3 模型篩選標(biāo)準(zhǔn)建立

1.3.1 儲(chǔ)量、產(chǎn)能損失率

根據(jù)滲透率級差計(jì)算模型，繪制A油田某井的累積產(chǎn)能損失率與滲透率關(guān)系曲線（見圖2）。由圖2可知，選取不同的累積產(chǎn)能損失率，對應(yīng)不同的滲透率下限值，進(jìn)而可計(jì)算出不同的滲透率級差。在滲透率較小時(shí)，隨滲透率增大，累積產(chǎn)能損失率增加很?。划?dāng)累積產(chǎn)能損失率達(dá)到3%后，累積產(chǎn)能損失率會(huì)隨滲透率增加而急劇增加。因此，選取合適的產(chǎn)能損失率標(biāo)準(zhǔn)，是確定滲透率下限值、計(jì)算滲透率級差的關(guān)鍵。

圖2 累積產(chǎn)能損失率和滲透率關(guān)系

圖3為A1井和A3井滲透率級差與儲(chǔ)量損失率和產(chǎn)能損失率關(guān)系曲線。由圖3可知：隨儲(chǔ)量損失率和產(chǎn)能損失率增加，滲透率級差值變??；儲(chǔ)量損失率小于20%時(shí)，滲透率級差值下降較快，當(dāng)儲(chǔ)量損失率大于20%時(shí)，滲透率級差值下降較緩慢（見圖3a，3c）；產(chǎn)能損失率小于3%時(shí)，滲透率級差值隨產(chǎn)能損失率增加急劇下降（見圖3b，3d），而后下降趨勢變緩。

圖3 滲透率級差與儲(chǔ)量、產(chǎn)能損失率關(guān)系

由圖3可以看出，滲透率級差的計(jì)算受一定條件限制，選取的儲(chǔ)量產(chǎn)能損失率不同，計(jì)算出的滲透率級差也各不相同，說明滲透率級差是損失率的函數(shù)。結(jié)合曲線特征，考慮到注入過程中部分儲(chǔ)層無法注入流體，并綜合油田地質(zhì)特征，選取產(chǎn)能損失率3%為界限。這樣既可以避免低滲段對儲(chǔ)層評價(jià)的影響，又不會(huì)對評價(jià)井的產(chǎn)能產(chǎn)生影響。

1.3.2 開發(fā)方式

在油田開發(fā)過程中，選取注水或注聚2種開發(fā)方式，對滲透率下限值的選取提出不同限定條件。對于注水開發(fā)，可依據(jù)累積產(chǎn)能損失率3%計(jì)算滲透率下限；對于注聚開發(fā)，根據(jù)A油田和B油田所采用的聚合物分子量及聚注滲透率實(shí)驗(yàn)研究成果，在累積產(chǎn)能損失率3%計(jì)算的基礎(chǔ)上再加上限制條件。按上述方法，確定A油田注聚對應(yīng)滲透率下限為0.100 μm2（聚注質(zhì)量濃度為1 200 mg/L），B油田注聚對應(yīng)滲透率下限值為0.500 μm2（聚注質(zhì)量濃度為 1 750 mg/L），對不符合限定條件的井進(jìn)行修正。

根據(jù)滲透率級差與儲(chǔ)量產(chǎn)能損失率和開發(fā)方式的關(guān)系，可以得出滲透率級差是儲(chǔ)量產(chǎn)能損失率的函數(shù)，同時(shí)也與開發(fā)方式有關(guān)。合理滲透率級差計(jì)算的前提是：1）油藏地質(zhì)特征決定儲(chǔ)量產(chǎn)能損失率取值，模型中綜合各因素取累積產(chǎn)能損失率3%。2）對于注水方式，選取累積產(chǎn)能損失率3%為界；對于注聚方式，依據(jù)聚合物注入滲透率下限實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在累積產(chǎn)能損失率3%的基礎(chǔ)上進(jìn)行限定。

2 應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)滲透率級差計(jì)算模型及篩選標(biāo)準(zhǔn)，以產(chǎn)層測井解釋數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對渤海A油田、B油田部分井滲透率級差進(jìn)行計(jì)算。此次計(jì)算，共統(tǒng)計(jì)了A油田52口井，B油田51口井。

2.1 注入滲透率級差統(tǒng)計(jì)

2.1.1 水驅(qū)開發(fā)方式

表1為模型計(jì)算水驅(qū)滲透率級差計(jì)算結(jié)果，A，B油田滲透率級差平均值分別為10.9和8.3，對應(yīng)儲(chǔ)量損失率分別為18.35%和11.07%。根據(jù)礦場經(jīng)驗(yàn)及模型統(tǒng)計(jì)，滲透率下限值、儲(chǔ)量損失率值在合理范圍內(nèi)。2.1.2 聚驅(qū)開發(fā)方式

表1 水驅(qū)滲透率級差計(jì)算

表2為聚驅(qū)滲透率級差統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表2可以看出，通過加入限定條件，注聚滲透率級差要小于注水滲透率級差，因此，滲透率級差的計(jì)算過程中要考慮油田開發(fā)方式的差異性。

表2 聚驅(qū)滲透率級差計(jì)算

2.2 分層注入滲透率級差統(tǒng)計(jì)

為了解決縱向非均質(zhì)性、波及面積差等問題，油田中采用分層注入工藝提高垂向波及面積，改善開發(fā)效果［19-20］。A，B 油田主力含油層系分為I，Ⅱ，Ⅲ油組，由于海上注聚設(shè)備及注入工藝的復(fù)雜性和特殊性，注水可細(xì)分為I，Ⅱ，Ⅲ三個(gè)油組分注，注聚采用I油組單注，Ⅱ，Ⅲ油組合注。圖4、圖5為A，B油田部分井分注滲透率級差計(jì)算結(jié)果。

圖4 水驅(qū)分注滲透率級差統(tǒng)計(jì)

圖5 聚驅(qū)分注滲透率級差統(tǒng)計(jì)

由圖4、圖5可知，通過采用分層注入，能夠顯著降低層間滲透率級差，減小高低滲層差異程度，有利于提高中低滲層的動(dòng)用程度，擴(kuò)大注入流體垂向波及系數(shù)，改善注水和注聚開發(fā)效果。

3 結(jié)論

1）滲透率級差與儲(chǔ)量、產(chǎn)能損失率和開發(fā)方式有關(guān)，選取的儲(chǔ)量產(chǎn)能損失率值和開發(fā)方式不同，滲透率級差計(jì)算結(jié)果也不相同?；诤瘮?shù)關(guān)系，提出了一種合理評價(jià)海上多層疏松砂巖儲(chǔ)層滲透率級差的新方法。油田應(yīng)用結(jié)果證明，該方法具有較強(qiáng)的可行性。

2）通過模型分別計(jì)算了A油田和B油田的注水注聚籠統(tǒng)滲透率級差：A油田注水級差10.4，注聚級差8.3；B油田注水級差8.3，注聚級差8.1。

3）分層注入能夠顯著降低層間滲透率級差，采用分層注水注聚工藝有利于提高中低滲儲(chǔ)層動(dòng)用程度，擴(kuò)大注入流體垂向波及系數(shù)，改善開發(fā)效果。