龍王廟組氣藏X井區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性精細(xì)描述

袁春暉，萬(wàn)玉金，劉曉華，蘇云河，郭振華

(中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

0 引 言

安岳氣田磨溪地區(qū)龍王廟組氣藏受沉積、成巖和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的共同影響，油氣儲(chǔ)層都存在一定程度的非均質(zhì)性。目前主要使用野外露頭、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、測(cè)井解釋、地質(zhì)建模等方法從地質(zhì)角度研究?jī)?chǔ)層的非均質(zhì)性[1-7]，而試井解釋結(jié)果能從動(dòng)態(tài)上更直觀地反映出儲(chǔ)層非均質(zhì)性，但復(fù)雜油氣藏的邊界不規(guī)則、儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，存在鄰井干擾，應(yīng)用常規(guī)試井方法難以獲得較為準(zhǔn)確的解釋結(jié)果。數(shù)值試井方法可適用于較為復(fù)雜的邊界條件和儲(chǔ)層性質(zhì)，能夠得到較為準(zhǔn)確的解釋結(jié)果[8-12]。目前對(duì)磨溪地區(qū)龍王廟組氣藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究，僅限于顆粒灘分布規(guī)律和儲(chǔ)集空間類(lèi)型的靜態(tài)描述[13]。為此，針對(duì)龍王廟組氣藏儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合靜態(tài)地質(zhì)特征和氣井長(zhǎng)期試采動(dòng)態(tài)資料，采用數(shù)值試井解釋技術(shù)，以典型井區(qū)為研究對(duì)象，考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性變化和井間干擾影響，精細(xì)描述該部位儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征。

1 氣藏非均質(zhì)性特征

在灘體分布和動(dòng)態(tài)特征上，灘主體和灘邊緣都存在較大差異，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

1.1 氣藏靜態(tài)非均質(zhì)性特征

安岳氣田磨溪地區(qū)龍王廟組氣藏位于四川盆地中部，白云巖儲(chǔ)層形成于局限臺(tái)地，包括顆粒灘和云坪2個(gè)亞相，有效儲(chǔ)層主要發(fā)育在顆粒灘亞相，顆粒灘主要發(fā)育灘主體、灘翼等微相。龍王廟組縱向上發(fā)育4期加積顆粒灘，每期包含2～3個(gè)向上變淺旋回，單個(gè)旋回厚度為0.5～8.0 m，每期灘體厚度為2.0～20.0 m，寬度為0.9～1.5 km。多期灘體疊置造成了儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性，并形成了累計(jì)厚度為18.0～55.0 m、寬度為7.0～8.0 km、總體呈NE—SW方向展布、延伸可達(dá)百余千米的顆粒灘帶[14]，在探明含氣范圍內(nèi)總體呈現(xiàn)“兩灘一溝”的展布格局[15](圖1a)。顆粒灘主體(圖1a暖色區(qū))儲(chǔ)層厚度為5.0～20.0 m，孔隙度為4%～12%，而灘邊緣(圖1a冷色區(qū))儲(chǔ)層發(fā)育較薄，厚度僅為0.3～5.0 m，灘邊緣的孔隙度為1%～7%[16]。磨溪地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層受加里東期巖溶水流動(dòng)溶蝕改造影響，發(fā)育順層溶蝕的條帶狀小灘體[17]，例如：位于X井區(qū)內(nèi)的W67井附近發(fā)育條帶狀小灘體(圖1b)。

1.2 氣藏動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性特征

灘邊緣部位在試井曲線上多表現(xiàn)出非均質(zhì)特征，整體滲透率小于0.5×10-3μm2，平均無(wú)阻流量?jī)H為59.1×104m3/d，儲(chǔ)層井間連通性差，地層壓力下降趨勢(shì)不受鄰井影響。灘主體部位在試井曲線上多表現(xiàn)出視均質(zhì)特征，整體滲透率為10～60 mD，平均無(wú)阻流量可達(dá)567.0×104m3/d，儲(chǔ)層井間連通性好，地層壓力下降趨勢(shì)保持一致。灘主體的邊緣部位在試井曲線上多表現(xiàn)出條帶狀不封閉邊界特征，整體滲透率為2.0～30.0 mD，儲(chǔ)層連通性有限，地層壓力下降趨勢(shì)不一致[18]。如X井區(qū)內(nèi)的W67井投產(chǎn)時(shí)，地層壓力已經(jīng)下降近7 MPa，表明該部位灘體具有一定的連通能力，但X井區(qū)內(nèi)各井的地層壓力下降幅度不一致，W67井初始靜壓比距該井1.7 km的W73井同期靜壓高2.7 MPa，表明該井與周?chē)鷥?chǔ)層連通程度有限。

圖1 安岳氣田磨溪地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層展布

2 儲(chǔ)層非均質(zhì)性精細(xì)描述方法

利用數(shù)值試井技術(shù)精細(xì)描述儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究方法為：①根據(jù)井區(qū)儲(chǔ)層顆粒灘分布模式選取合適的試井解釋模型，利用常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋初步確定井周儲(chǔ)層的非均質(zhì)性；②根據(jù)試井曲線和全程壓力歷史擬合校驗(yàn)圖，通過(guò)單井?dāng)?shù)值試井技術(shù)建立任意形狀及不同類(lèi)型的多種外邊界組合，通過(guò)不斷調(diào)整數(shù)值模型的結(jié)構(gòu)、形狀和相關(guān)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單井外邊界的精確描述；③參考常規(guī)不穩(wěn)定試井和單井?dāng)?shù)值試井解釋結(jié)果，根據(jù)氣藏地質(zhì)資料和布井、測(cè)井資料，加載多口生產(chǎn)井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，考慮井間干擾，建立與研究井區(qū)真實(shí)地質(zhì)特征相似的多井?dāng)?shù)值試井模型，產(chǎn)生壓力擬合曲線，結(jié)合該區(qū)域儲(chǔ)層顆粒灘分布模式，通過(guò)反復(fù)調(diào)整解釋參數(shù)和邊界特征，進(jìn)行數(shù)值試井分析，拼接不穩(wěn)定試井測(cè)試數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立全程壓力史，通過(guò)壓力歷史擬合檢驗(yàn)排除模型的多解性，從而獲得符合氣藏實(shí)際的儲(chǔ)層物性、壓力分布及氣藏特征認(rèn)識(shí)，精細(xì)描述研究井區(qū)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

3 應(yīng)用實(shí)例

基于龍王廟組儲(chǔ)層顆粒灘分布模式，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試資料對(duì)W67井、W71井、W36井進(jìn)行常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋，初步確定該井附近儲(chǔ)層地質(zhì)模型，再通過(guò)單井?dāng)?shù)值試井解釋對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，最后考慮井間干擾，通過(guò)多井?dāng)?shù)值試井解釋精細(xì)描述X井區(qū)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征。

3.1 W36井曲線特征及解釋結(jié)果

W36井為一口直井，2013年5月10日投產(chǎn)，投產(chǎn)前實(shí)測(cè)地層壓力為75.74 MPa，生產(chǎn)91 d后，累計(jì)產(chǎn)氣量為0.224×108m3，2013年8月9日進(jìn)行壓力恢復(fù)試井，關(guān)井192.28 h，關(guān)井前井底壓力為74.52 MPa。W36井壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線表現(xiàn)出兩區(qū)徑向流特征，結(jié)合該區(qū)域儲(chǔ)層顆粒灘分布模式，選取兩區(qū)徑向復(fù)合地層與無(wú)限大邊界模型對(duì)壓力恢復(fù)試井曲線進(jìn)行分析，壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線擬合效果相對(duì)較好(圖2a)。常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋結(jié)果與動(dòng)態(tài)分析基本一致，試井解釋滲透率為36.4×10-3μm2，近井流動(dòng)區(qū)半徑為439 m，內(nèi)外區(qū)流度比為10.4，儲(chǔ)能比為20，試井分析地層壓力為75.16 MPa，比實(shí)測(cè)壓力低0.58 MPa。拼接不穩(wěn)定試井測(cè)試數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立全程壓力史。由圖2b可知，模型計(jì)算壓力比實(shí)際生產(chǎn)井底壓力下降速率低，且后期二者偏離較大，表明該井受井網(wǎng)部署的影響，與外界不是無(wú)限連通，而是有一定的井間干擾。X井區(qū)其他井投產(chǎn)前實(shí)測(cè)地層壓力均小于原始地層壓力，表明最先投產(chǎn)的W36井的壓降漏斗已經(jīng)波及到鄰近的幾口井，進(jìn)一步證明了井間干擾的存在。因此，需要進(jìn)一步考慮井間干擾的影響來(lái)校正模型。

3.2 W71井曲線特征及解釋結(jié)果

W71井為一口斜井，2016年3月1日投產(chǎn)，投產(chǎn)前實(shí)測(cè)地層壓力為69.98 MPa，生產(chǎn)151 d后，累計(jì)產(chǎn)氣量為 1.403×108m3，生產(chǎn)559 d后，累計(jì)產(chǎn)氣量為5.468×108m3，2016年7月30日進(jìn)行壓力恢復(fù)試井，關(guān)井183.52 h，關(guān)井前井底壓力為66.19 MPa，2017年9月10日再次進(jìn)行壓力恢復(fù)試井，關(guān)井167.88 h，關(guān)井前井底壓力為60.41 MPa。W71井2次壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線均表現(xiàn)出兩區(qū)徑向流特征，結(jié)合該區(qū)域儲(chǔ)層顆粒灘分布模式，選取兩區(qū)徑向復(fù)合地層與無(wú)限大邊界模型對(duì)2次壓力恢復(fù)試井曲線進(jìn)行分析，壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線和全程壓力史(圖3)擬合均相對(duì)較好。隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，近井地層所產(chǎn)生的附加阻力變大，致使第2次壓力恢復(fù)試井解釋的表皮系數(shù)變大，但常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋結(jié)果與動(dòng)態(tài)分析基本一致，試井解釋滲透率為38.00 mD，近井流動(dòng)區(qū)半徑為442 m，內(nèi)外區(qū)流度比為0.956，儲(chǔ)能比為0.442。試井分析地層壓力為68.51 MPa，比實(shí)測(cè)壓力低1.47 MPa。由于W71井投產(chǎn)較晚，X井區(qū)內(nèi)其他井已經(jīng)形成穩(wěn)定的泄流區(qū)，故井間干擾作用不明顯，壓力歷史擬合檢驗(yàn)結(jié)果滿足精度要求。

圖2 W36井常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋模型及曲線擬合

3.3 W67井曲線特征及解釋結(jié)果

W67井為一口水平井，2015年11月6日投產(chǎn)，投產(chǎn)前實(shí)測(cè)地層壓力為68.51 MPa，生產(chǎn)188 d后，累計(jì)產(chǎn)氣量為1.624×108m3，2016年5月12日進(jìn)行壓力恢復(fù)試井，關(guān)井195.33 h，關(guān)井前井底壓力為44.85 MPa。常規(guī)水平井雙對(duì)數(shù)曲線一般表現(xiàn)出續(xù)流段、徑向流段、線性流段及系統(tǒng)徑向流段等4個(gè)典型特征流段，而W67井壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線僅表現(xiàn)出明顯的線性流特征，結(jié)合該區(qū)域儲(chǔ)層顆粒灘分布模式，選取條帶邊界與均質(zhì)模型對(duì)壓力恢復(fù)試井曲線進(jìn)行分析，壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線(圖4a)及關(guān)井壓力恢復(fù)段(圖4b)擬合相對(duì)較好。常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋結(jié)果顯示，θ角為0.35 rad，且受假設(shè)條件影響，寬為154.56 m的條帶邊界只能無(wú)限延伸，試井解釋滲透率為2.08 mD，試井分析地層壓力為116.26 MPa。拼接不穩(wěn)定試井測(cè)試數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立全程壓力史，發(fā)現(xiàn)模型計(jì)算壓力比實(shí)際生產(chǎn)井底壓力下降速率高，且后期二者偏離越來(lái)越大，表明該井所處條帶邊界不是無(wú)限延伸，而是具有一定的能量補(bǔ)充。前期采出量小，壓降漏斗小，使得壓力響應(yīng)曲線解釋存在多解性。生產(chǎn)909 d后，累計(jì)產(chǎn)氣量為6.4×108m3，動(dòng)態(tài)分析表明，該井井底附近滲透率僅為0.50 mD，這說(shuō)明隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)量增加，壓降漏斗增大，條帶外部的流體參與流動(dòng)，壓力降落速度開(kāi)始減慢，使得模型預(yù)測(cè)存在誤差。

圖3 W71井常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋曲線擬合

圖4 W67井常規(guī)不穩(wěn)定試井解釋模型示意圖及曲線擬合

在常規(guī)不穩(wěn)定試井分析的基礎(chǔ)上，將W67井附近呈NE—SW方向展布的條帶狀小灘體等效為長(zhǎng)條帶狀非滲透巖性邊界(圖5a)，建立基于PEBI網(wǎng)格的數(shù)值試井模型，通過(guò)對(duì)條帶狀邊界不同部位的寬度及整個(gè)條帶的長(zhǎng)度進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，擬合壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線(圖5b)和關(guān)井壓力恢復(fù)段曲線。單井?dāng)?shù)值試井解釋結(jié)果顯示，θ角仍為0.35 rad，總長(zhǎng)為3 410 m、中間寬度為94 m的條帶邊界向兩端逐漸變寬至134 m。試井解釋滲透率為0.48 mD，與長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)分析結(jié)果一致。地層壓力為72.89 MPa，比實(shí)測(cè)壓力高4.38 MPa。由壓力歷史擬合(圖5c)可知，模型計(jì)算壓力比實(shí)際生產(chǎn)井底壓力下降速率低，且后期二者偏離越來(lái)越大，表明該井受井網(wǎng)部署的影響，也存在一定的井間干擾。因此，需要進(jìn)一步考慮井間干擾的影響來(lái)校正模型。

圖5 W67井單井?dāng)?shù)值試井解釋模型及曲線擬合

3.4 X井區(qū)多井?dāng)?shù)值試井解釋結(jié)果

在常規(guī)不穩(wěn)定試井和單井?dāng)?shù)值試井解釋結(jié)果的基礎(chǔ)上，W36井和W71井附近采用兩區(qū)徑向復(fù)合模型，W67井附近采用長(zhǎng)條帶狀非滲透巖性邊界模型，考慮井間干擾，加入X井區(qū)內(nèi)6口井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，在合理的井控范圍內(nèi)建立該井區(qū)多井?dāng)?shù)值試井模型(圖6a)。對(duì)多井模型進(jìn)行數(shù)值試井解釋，在3口資料井壓力恢復(fù)雙對(duì)數(shù)曲線都擬合良好的前提下，發(fā)現(xiàn)W71井的壓力歷史擬合仍較好，同時(shí) W67井、W36井的全程壓力歷史擬合(圖6b、圖6c)曲線也滿足精度要求。

圖6 X井區(qū)數(shù)值試井解釋模型及壓力史擬合

從X井區(qū)投產(chǎn)前的壓力場(chǎng)(圖7a)和W36井投產(chǎn)近5 a的壓力場(chǎng)(圖7b)可以看出：隨著該井區(qū)內(nèi)各井相繼投產(chǎn)，W36井投產(chǎn)近5 a后，儲(chǔ)層的非均質(zhì)性造成壓力非均勻分布，W36井、W73井和W67井附近區(qū)域以及W69井和W70井附近區(qū)域的壓降漏斗大且連片，說(shuō)明該區(qū)域儲(chǔ)量得以充分動(dòng)用，且W36井、W73井、W67井連通性較好，W69井和W70井連通性較好，分別存在較強(qiáng)的井間干擾。從氣田生產(chǎn)角度分析得出：位于W36井、W73井和W67井附近區(qū)域以及W69井和W70井附近區(qū)域的氣井不宜作為調(diào)峰井，應(yīng)適當(dāng)降低產(chǎn)量，減小壓降漏斗，以加強(qiáng)外圍儲(chǔ)量的動(dòng)用。而條帶狀邊界西至W69井、W70井、W71井的區(qū)域壓降漏斗小，儲(chǔ)量動(dòng)用程度低。

圖7 X井區(qū)數(shù)值試井解釋壓力場(chǎng)

4 結(jié) 論

(1) 安岳氣田磨溪地區(qū)龍王廟組氣藏儲(chǔ)層在灘體分布和動(dòng)態(tài)特征上，灘主體和灘邊緣連通性差，儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)。

(2) 在儲(chǔ)層地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用靜態(tài)描述、動(dòng)態(tài)分析和數(shù)值試井技術(shù)精細(xì)刻畫(huà)的儲(chǔ)層邊界形狀、物性、井間干擾等特征，并用壓力史擬合有效地排除了模型的多解性，量化評(píng)價(jià)了龍王廟組氣藏X井區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

(3) W36井和W71井附近為兩區(qū)徑向復(fù)合地層，近井地帶滲透率均大于35.00 mD，W67井位于低滲長(zhǎng)條帶狀小灘體，儲(chǔ)層平均滲透率為0.48 mD。X井區(qū)內(nèi)W36井、W73井和W67井附近區(qū)域以及W69井和W70井附近區(qū)域的連通性較好，且條帶狀邊界西至W69井、W70井、W71井的區(qū)域儲(chǔ)量不易動(dòng)用。