遼河葵東地區(qū)低電阻率油層產(chǎn)能影響因素分析及預(yù)測

蔣興才

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124011)

0 引 言

隨著油氣田勘探開發(fā)深入，儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測日趨重要。它不但涉及到油藏早期評價(jià)，而且也是編制油田開發(fā)規(guī)劃和方案之所需[1-4]。目前許多油田和地區(qū)已開展了相關(guān)研究工作，但儲(chǔ)層參數(shù)的計(jì)算方法普遍采用的是地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式[5-11]，因此，研究成果具有地域性?？麞|地區(qū)原油為普通稀油，在20 ℃時(shí)原油密度一般為0.820 0～0.860 0 g/cm3，地面脫氣原油黏度(50 ℃)為3.50 mPa·s，局部較淺的層位原油密度為0.900 0 g/cm3，黏度為20.00～35.00 mPa·s，氣油比較高的油層原油密度相對較小，密度為0.700 0 g/cm3，黏度為0.60～1.00 mPa·s。該區(qū)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，成巖性及物性差異大，在已有的取心分析資料中孔隙度大于25.0%的占88%，孔隙度為15.0%～25.0%的占12%，滲透率不大于50 mD的占28%，大于50 mD的占72%，儲(chǔ)層巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖為主。高束縛水飽和度、低含油幅度和咸水泥漿侵入是該區(qū)低電阻率油層主要成因[12]，低電阻率油層使得常規(guī)測井儀器對地質(zhì)特征的響應(yīng)受到很大的影響，不能準(zhǔn)確反映儲(chǔ)層的信息[13-15]，導(dǎo)致油層識別的準(zhǔn)確率和儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算精度降低，最終造成產(chǎn)能預(yù)測難度大。因此，分析產(chǎn)能影響因素的基礎(chǔ)上，利用MDT資料轉(zhuǎn)換獲得的地層滲透率和實(shí)驗(yàn)分析、試油、生產(chǎn)等資料[16，發(fā)揮核磁共振、陣列感應(yīng)測井資料在儲(chǔ)層評價(jià)和流體識別方面的優(yōu)勢，同時(shí)在利用數(shù)值模擬分析地層含水飽和度變化對高分辨率陣列感應(yīng)(HDIL)曲線影響的基礎(chǔ)上，采用HDIL反演的原狀地層電阻率(RT1D)計(jì)算地層含水飽和度，提高產(chǎn)能預(yù)測相關(guān)參數(shù)計(jì)算精度，并以平面徑向穩(wěn)態(tài)滲流原理為基礎(chǔ)，利用比采油指數(shù)預(yù)測葵東地區(qū)低電阻率油層的產(chǎn)能，建立了一套比較完善的產(chǎn)能預(yù)測方法。

1 產(chǎn)能預(yù)測模型

基于平面徑向穩(wěn)態(tài)滲流原理進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測，利用單位生產(chǎn)壓差的油井日產(chǎn)油量(比采油指數(shù))表征產(chǎn)能指數(shù)，進(jìn)行儲(chǔ)層產(chǎn)能的分析[17-18]，儲(chǔ)層的產(chǎn)液量公式：

(1)

式中：Q為地面原油產(chǎn)量，m3/d；PI為油層比采油指數(shù)，t/(m·d·MPa)；K為地層滲透率，mD ；h為儲(chǔ)層厚度，m；μ為原油黏度，mPa·s；B為原油體積系數(shù)；Δp為生產(chǎn)壓差，kPa；Re為地層供給半徑，m；rw為油井半徑，m；S為井壁表皮系數(shù)。

2 產(chǎn)能影響因素

分析上述產(chǎn)能預(yù)測模型，儲(chǔ)層產(chǎn)能受儲(chǔ)層宏觀成因、儲(chǔ)層物性、油氣品質(zhì)、溫度、壓力、流體性質(zhì)及工程施工等幾個(gè)方面影響。以葵東地區(qū)完鉆井的鉆井、錄井、測井、試油、試采資料為基礎(chǔ)，結(jié)合葵東地區(qū)地質(zhì)認(rèn)識成果，對葵東地區(qū)油層產(chǎn)能的影響因素進(jìn)行綜合分析，得出葵東地區(qū)油層產(chǎn)能的主控因素為：儲(chǔ)層構(gòu)造特性、巖性和物性。

(1) 油氣平面分布受構(gòu)造控制，在構(gòu)造的高部位油層發(fā)育，單井產(chǎn)能高，構(gòu)造低部位油層厚度減薄，單井產(chǎn)能低。如處于葵東1塊構(gòu)造高部位的葵東1井油層有效厚度為91.0 m，氣層有效厚度為11.0 m，葵東101井油層有效厚度為93.0 m，氣層有效厚度為20.0 m，油層較發(fā)育；處于構(gòu)造較低位置的葵東1-18-16井油層發(fā)育程度明顯變差，油層有效厚度為32.9 m，單井產(chǎn)能低。

(2) 在其他條件相同的情況下，儲(chǔ)層有效孔隙度越大、滲透率越高，孔隙結(jié)構(gòu)越好，儲(chǔ)層產(chǎn)能越高。儲(chǔ)層有效厚度和產(chǎn)能呈線性關(guān)系。

(3) 黏度增大，產(chǎn)能相對降低；氣油比增大，產(chǎn)能增大。如葵東1井1 609.3～1 615.1 m井段，50 ℃原油黏度為32.11 mPa·s，比采油指數(shù)為5.55 t/(m·d·MPa)；1 561.4～1 568.1 m井段，50 ℃原油黏度為89.78 mPa·s，比采油指數(shù)為2.75 t/(m·d·MPa)。

3 測井解釋模型的建立

3.1 比采油指數(shù)預(yù)測模型

根據(jù)葵東地區(qū)7口井26個(gè)油層的試油資料，并考慮儲(chǔ)層的滲流能力，建立不同情況比采油指數(shù)與滲透率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型[19-23](圖1)：

PI=-0.0005K2+0.1112K+0.022，
K≤50mD，r=0.9731

(2)

PI=1.4952lnK-1.5732，K>50mD，r=0.9710

(3)

3.2 孔隙度解釋模型

3.2.1 核磁測井計(jì)算孔隙度

將葵東101井1 398.0～1 403.0 m井段核磁測井計(jì)算孔隙度與巖心分析孔隙度對比，二者整體一致性較好。砂巖儲(chǔ)層巖心分析孔隙度為20.8%～33.4%，平均為26.8%；該井段核磁有效孔隙度為20.9%～28.6%，平均為25.8%。由于巖心分析孔隙度代表的是物性較好的儲(chǔ)層段，對于泥質(zhì)含量超過5%的儲(chǔ)層，利用核磁測井求得的有效孔隙度比巖心分析孔隙度略小，能更準(zhǔn)確地反映地層情況。

3.2.2 利用聲波時(shí)差資料計(jì)算孔隙度

利用該地區(qū)5口井21個(gè)儲(chǔ)層的巖心分析孔隙度、泥質(zhì)含量分別與測井聲波時(shí)差值和自然伽馬相對值建立關(guān)系：

φ=0.7955AC-59.748，r=0.8623

(4)

Vsh=41.963ΔGR+1.8124，r=0.9216

(5)

式中：AC為聲波時(shí)差測井曲線值，μs/m；φ為總孔隙度，%；Vsh為泥質(zhì)含量，%，ΔGR為自然伽馬相對值。

圖1 比采油指數(shù)與滲透率關(guān)系

3.3 滲透率模型

3.3.1 絕對滲透率模型

(1) 利用孔隙度和泥質(zhì)含量資料計(jì)算?？麞|地區(qū)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)以粒間孔隙為主，儲(chǔ)集空間較單一，儲(chǔ)層滲透率與孔隙度相關(guān)性好，同時(shí)考慮泥質(zhì)含量對儲(chǔ)層滲透率的影響，建立了滲透率測井解釋模型：

lgK=14.96157φ-0.7722lgVsh-2.22214，
r=0.9321

(6)

(2) 基于MDT和核磁共振資料確定。MDT轉(zhuǎn)換的滲透率是根據(jù)地層流體的流動(dòng)狀態(tài)方程所確定的實(shí)際地層溫度和壓力條件下的地層滲透率，相對巖心分析滲透率更能反映地層流體的實(shí)際流動(dòng)能力，對于確定地層產(chǎn)能更有意義。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通過MDT轉(zhuǎn)換的滲透率刻度核磁測井計(jì)算滲透率，進(jìn)而確定計(jì)算模型的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，使?jié)B透率的計(jì)算更準(zhǔn)確[24-25]。圖2為葵東101井核磁測井計(jì)算滲透率與MDT測試轉(zhuǎn)換滲透率對比圖，從圖中可看出核磁測井計(jì)算滲透率與MDT測試轉(zhuǎn)換的滲透率基本一致。

3.3.2 相對滲透率模型

通過對比幾種常用的相對滲透率計(jì)算方法，決定采用Pirson模型[26-29]計(jì)算相對滲透率：

(7)

式中：Kro為油相相對滲透率；Krw為水相相對滲透率；Sw為含水飽和度；Swb為總的殘余水飽和度；m、n、p為地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

圖2 葵東101井核磁滲透率與MDT滲透率對比

3.4 含水飽和度模型

(1) 陣列感應(yīng)測井計(jì)算含水飽和度。在淡水泥漿鉆井條件下，砂巖儲(chǔ)層的含水飽和度一般用電阻率資料，采用Archie公式或由其派生出的飽和度公式來計(jì)算?？麞|地區(qū)由于采用咸水泥漿鉆井，受泥漿侵入、井眼環(huán)境等因素的影響，儲(chǔ)層的雙側(cè)向電阻率數(shù)值降低，用其計(jì)算含水飽和度的精度受到限制，其求取的含水飽和度僅具有定性的參考價(jià)值。

根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)，選取泥漿濾液礦化度為17 000 mg/L，地層水礦化度為3 300 mg/L的常規(guī)砂巖層，通過正演的方法模擬地層含水飽和度為80%、60%、50%、40%、30%和25%時(shí)HDIL徑向電阻率分布和測井響應(yīng)特征，分析地層含水飽和度變化對HDIL曲線的影響(圖3)。由圖3a、b、c可知：隨地層含水飽和度增大，原狀地層電阻率減小，沖洗帶和過渡帶深度隨泥漿侵入時(shí)間增加逐漸增大。在2英尺垂直分辨率為120英寸探測深度電阻率(M2RX)測井曲線(圖3d)響應(yīng)中，隨地層含水飽和度增大，電阻率數(shù)值減小。模擬結(jié)果證實(shí)：HDIL資料可基本反應(yīng)葵東地區(qū)咸水泥漿侵入地層含水飽和度的變化，因此，利用RT1D計(jì)算飽和度，結(jié)果更加合理。

圖3 地層含水飽和度變化對徑向電阻率分布和測井響應(yīng)的影響

(8)

式中：Swi為儲(chǔ)層束縛水飽和度，%。

4 應(yīng)用實(shí)例

圖4為葵東103井測井曲線及處理成果圖，該井第59層常規(guī)深側(cè)向電阻率(Rt)約為5.2 Ω·m，第57層相同巖性及物性處Rt約為8.5 Ω·m，電阻增大率約為1.6(巖石孔隙中含有油氣時(shí)的電阻率比巖石孔隙中全部含水時(shí)的電阻率增大，其增大的倍數(shù)定義為電阻增大率)。同時(shí)，由含油飽和度計(jì)算結(jié)果分析第57層，利用Rt計(jì)算的含油飽和度平均值約為20%，無法確定其是否為油層。由核磁資料分析可知第57層T2譜拖曳明顯靠后，移譜收縮較慢，拖曳在300 ms以后，為明顯的油層特征；第59層T2譜靠前，移譜收縮較快，多在100 ms以內(nèi)，為明顯的水層特征。第59層M2RX約為6.3 Ω·m，第57層相同巖性及物性處M2RX約為13.0 Ω·m，電阻增大率約為2.1，含油指示較常規(guī)深側(cè)向更明顯，同時(shí)利用RT1D計(jì)算的含油飽和度平均值約為40%，含油指示明顯。綜合分析第57層為油層，58層為油水同層，59層為水層。實(shí)際試油井段為1 640.7～1 651.9 m，包括57、58兩層，采用油管暢放方式，關(guān)井測壓力恢復(fù)值，測得地層壓力為15.69 MPa，平均流壓為13.05 MPa，分析油樣品得到50 ℃原油黏度為12.67 mPa·s，密度為0.885 8 g/cm3，體積系數(shù)為1.073；利用上述測井解釋參數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，利用產(chǎn)能預(yù)測軟件進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測。表1為分別利用Rt和RT1D計(jì)算的含油飽和度預(yù)測的產(chǎn)能與實(shí)際試油的對比結(jié)果。由表1可知，利用RT1D計(jì)算的含油飽和度結(jié)果預(yù)測的產(chǎn)能與試油基本一致，而利用Rt計(jì)算的含油飽和度結(jié)果預(yù)測的油層產(chǎn)能明顯偏低，進(jìn)一步說明RT1D計(jì)算含油飽和度比較合理，同時(shí)也證明了產(chǎn)能預(yù)測方法的有效性。

圖4 葵東103井測井曲線及處理成果

層號厚度/m解釋結(jié)論試油結(jié)論利用Rt計(jì)算飽和度預(yù)測日產(chǎn)油/(t·d-1)預(yù)測日產(chǎn)水/( m3·d-1)利用RT1D計(jì)算飽和度預(yù)測日產(chǎn)油/(t·d-1)預(yù)測日產(chǎn)水/(m3·d-1)試油日產(chǎn)油/(t·d-1)試油日產(chǎn)水/( m3·d-1)583.2油水同層578.0油層含水油層7.556.1913.866.9314.546.96

5 結(jié) 論

(1) 通過MDT轉(zhuǎn)換的滲透率校正核磁測井計(jì)算的滲透率，進(jìn)而確定葵東地區(qū)滲透率計(jì)算模型的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可提高絕對滲透率的計(jì)算精度。

(2) 通過數(shù)值模擬分析證實(shí)陣列感應(yīng)資料可基本反應(yīng)葵東地區(qū)咸水泥漿侵入地層含水飽和度的變化，因此，采用RT1D計(jì)算地層含水飽和度，結(jié)果更合理。

(3) 以平面徑向穩(wěn)態(tài)滲流原理為基礎(chǔ)，利用儲(chǔ)層滲透率，考慮不同滲流情況可以有效地估算儲(chǔ)層比采油指數(shù)；利用巖心分析資料，結(jié)合常規(guī)、陣列感應(yīng)、核磁共振測井資料，確定了葵東地區(qū)產(chǎn)能預(yù)測相關(guān)解釋模型，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了方法的有效性。