雷家地區(qū)致密油儲(chǔ)層單井壓后產(chǎn)能預(yù)測(cè)研究

咸秀明

(遼河油田公司 勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

近年來，伴隨世界油氣需求的持續(xù)增長(zhǎng)和常規(guī)油氣產(chǎn)量的不斷下降，致密油已成為石油行業(yè)開發(fā)的熱點(diǎn)[1-2]。遼河坳陷沙三、沙四段“四次資評(píng)”致密油資源量5億多t，其中雷家地區(qū)沙四段湖相碳酸鹽巖致密油2.3億t，是遼河油田致密油勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。致密油儲(chǔ)層由于其特殊的孔滲條件，大多數(shù)單井產(chǎn)量低，常規(guī)測(cè)試無法獲得工業(yè)油氣流，需要通過壓裂改造才能獲得工業(yè)油氣流。壓裂改造后單井產(chǎn)能可以得到大幅度的改善。產(chǎn)能是油氣田開發(fā)方案編制的重要依據(jù)，因此對(duì)致密油儲(chǔ)層單井進(jìn)行壓后的產(chǎn)能預(yù)測(cè)具有重要意義。對(duì)于致密油藏單井產(chǎn)能預(yù)測(cè)，前人根據(jù)各個(gè)地區(qū)自身特點(diǎn)已做了大量研究工作。大慶油田結(jié)合致密油儲(chǔ)層地質(zhì)特征和滲流特征，通過裂縫基質(zhì)流動(dòng)耦合求解，建立一種考慮儲(chǔ)層垂向非均質(zhì)性的致密油直井多層縫網(wǎng)壓裂產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法[3]，在該地區(qū)效果較好；吉木薩爾凹陷蘆草溝組利用采油指數(shù)作為產(chǎn)能指標(biāo)，通過多元回歸分析建立了采油指數(shù)與5個(gè)優(yōu)選主要影響因素之間關(guān)系的預(yù)測(cè)模型[4]，預(yù)測(cè)結(jié)果與試油結(jié)論符合率較高，在目的層段應(yīng)用效果良好；鄂爾多斯盆地合水長(zhǎng)7致密油藏從地質(zhì)和工程兩個(gè)方面對(duì)致密油水平井產(chǎn)量進(jìn)行分析和效果評(píng)價(jià)。采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，將水平段地質(zhì)參數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)錄井氣測(cè)全烴值、滲透率、脆性指數(shù))、油層包絡(luò)面面積、儲(chǔ)層橫向非均質(zhì)系數(shù)作為影響儲(chǔ)層含油性、滲透性、可壓性和非均質(zhì)性的敏感牲參數(shù)，將施工參數(shù)的單井總?cè)氲匾毫孔鳛楫a(chǎn)量的工程敏感性參數(shù)，通過擬合回歸，建立對(duì)數(shù)預(yù)測(cè)模型對(duì)致密油水平井產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，效果顯著[5]。筆者在遼河坳陷雷家地區(qū)致密油地質(zhì)背景及儲(chǔ)層特征研究的基礎(chǔ)上，研究?jī)?chǔ)層品質(zhì)和工程品質(zhì)兩方面因素對(duì)致密油單井產(chǎn)能的影響，進(jìn)而建立致密油儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型，并與實(shí)際生產(chǎn)情況相比對(duì)，取得了不錯(cuò)的效果，為今后致密油儲(chǔ)層壓后產(chǎn)能預(yù)測(cè)提供一項(xiàng)重要的參考指標(biāo)。

1 地質(zhì)背景

雷家地區(qū)位于遼河西部凹陷中北段，曙北-高升斜坡帶，面積約為400 km2。該帶為一長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的古斜坡，并被北東向斷層切割，節(jié)節(jié)南掉。區(qū)內(nèi)油氣資源豐富，構(gòu)造復(fù)雜。沙四沉積時(shí)期，雷家地區(qū)總體為一封閉的湖灣環(huán)境，發(fā)育濱淺湖-半深湖-深湖沉積體系，形成杜家臺(tái)和高升兩套碳酸鹽巖沉積物。沙四段由于缺少物源注入，在封閉湖灣背景下大范圍沉積湖相碳酸鹽巖，與烴源巖緊密接觸，形成源儲(chǔ)一體致密油。該地區(qū)沙四段杜家臺(tái)油層和高升油層為該區(qū)致密油主力含油層段，如圖1、圖2所示。

2 單井產(chǎn)能影響因素分析

致密油單井壓后產(chǎn)能受諸多因素的影響。筆者主要從兩大方面因素考慮對(duì)致密油單井壓后產(chǎn)能的影響。一是儲(chǔ)層品質(zhì)因素的影響，它是儲(chǔ)層自身的內(nèi)在因素，也是主要影響因素，包括孔隙度、孔喉半徑、油層厚度等?？紫抖仁菐r層成為儲(chǔ)層的必要條件，其數(shù)值的大小是影響和決定儲(chǔ)層所含流體多少及產(chǎn)能高低的重要因素[6]；孔吼半徑是對(duì)儲(chǔ)層滲透率的表征，儲(chǔ)層滲透率是儲(chǔ)層的固有特征，直接決定著儲(chǔ)層中流體流動(dòng)能力的大小[7]。一般隨著地層滲透率的增加，水平井累計(jì)產(chǎn)量同步增加[8]。油層厚度是儲(chǔ)層重要的物性參數(shù)之一，其直接關(guān)系到儲(chǔ)層的油藏豐度，對(duì)油井產(chǎn)能有著重要影響[7]。油層厚度越大，越有利于提高壓裂后的累計(jì)產(chǎn)量，壓裂水平井產(chǎn)能越高[8]。二是工程品質(zhì)的影響，主要包括裂縫屬性、脆性指數(shù)、地應(yīng)力、斷裂韌性等。天然裂縫的存在是體積壓裂的有利條件，天然裂縫的發(fā)育程度(密度、縫長(zhǎng))是工程品質(zhì)的重要表征。裂縫長(zhǎng)度和密度越大，油的流動(dòng)通道就越長(zhǎng)，能夠溝通到的區(qū)域就越大，也就越有利于致密油井壓裂后油產(chǎn)出[9]，因此裂縫屬性為單井產(chǎn)能的主要影響因素；脆性指數(shù)用以刻畫巖石的脆性特征。巖石脆性是指其在破裂前未覺察到的塑性變形的性質(zhì)，亦即巖石在外力作用(如壓裂)下容易破碎的性質(zhì)。脆性間接反映了天然裂縫的發(fā)育程度，與致密油工程品質(zhì)相關(guān)性差，為單井產(chǎn)能的間接影響因素；在致密油水平井井眼軌跡優(yōu)選和壓裂方案設(shè)計(jì)中，地應(yīng)力方位、大小及其各向異性是重要的參數(shù)指標(biāo)，其直接影響壓裂效果，壓裂效果影響單井產(chǎn)能，因此地應(yīng)力為單井產(chǎn)能的間接影響因素；斷裂韌性主要影響天然裂縫的擴(kuò)展，是從裂縫屬性的角度為出發(fā)點(diǎn)，因此斷裂韌性為單井產(chǎn)能的間接影響因素。

3 產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型

3.1 孔隙有效性評(píng)價(jià)模型

根據(jù)壓汞實(shí)驗(yàn)的孔喉半徑分布以及核磁測(cè)井的T2分布譜資料可知，半徑大于吸附層厚度的孔隙所對(duì)應(yīng)的T2大概為3 ms，因此可以確定核磁的致密油孔隙有效性評(píng)價(jià)模型(見圖3)。

通過模型可見，致密油儲(chǔ)層與常規(guī)油氣不同，致密油儲(chǔ)層的可動(dòng)孔隙度包括兩部分：常規(guī)孔隙和非常規(guī)可動(dòng)微孔。這兩部分都是可動(dòng)流體，并且都含有油氣。通過壓裂改造后，“常規(guī)孔隙”和“非常規(guī)可動(dòng)微孔(毛管潛在可動(dòng)孔隙)” 均可成為有效孔隙。

3.2 儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)模型

儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)不僅需要進(jìn)行單點(diǎn)和單層評(píng)價(jià)，而且需要進(jìn)行壓裂層段的整體評(píng)價(jià)，縱向的累計(jì)量更能反映壓裂層段的整體品質(zhì)，更加利于尋找儲(chǔ)層品質(zhì)與壓裂層段壓后產(chǎn)能的規(guī)律。因此考慮“常規(guī)孔隙”和“非常規(guī)孔”、考慮孔喉半徑、考慮縱向累計(jì)量構(gòu)建綜合品質(zhì)指數(shù)。

具體計(jì)算公式如下：

式中：pori為孔隙分量，%；ri為喉道分量,μm；h為厚度,m

據(jù)此對(duì)雷家地區(qū)多口井進(jìn)行儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)，以雷88井為例。

3.3 工程品質(zhì)指數(shù)模型

通過本次研究，明確了致密油儲(chǔ)層各工程品質(zhì)因素與壓后產(chǎn)能的相關(guān)關(guān)系：

1)天然裂縫是體積壓裂取得成功的前提；

2)脆性間接反映了天然裂縫的發(fā)育程度，與致密油工程品質(zhì)相關(guān)性差；

3)地應(yīng)力差是工程品質(zhì)的重要考慮因素；

4)斷裂韌性影響天然裂縫的擴(kuò)展。

巖石工程品質(zhì)影響因素包括裂縫、脆性、地應(yīng)力差及巖石的斷裂韌性，其中縫長(zhǎng)和裂縫密度為最重要影響因素。故以裂縫為主要參數(shù)，綜合考慮其他參數(shù)建立工程品質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)模型：

3.4 單井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型

產(chǎn)能預(yù)測(cè)實(shí)際上可以分為產(chǎn)量預(yù)測(cè)和產(chǎn)能指數(shù)預(yù)測(cè)，產(chǎn)能指數(shù)可以是單位厚度產(chǎn)能或者單位厚度、單位壓差下的產(chǎn)能。本次研究主要是指產(chǎn)量預(yù)測(cè)，具體的產(chǎn)能選取標(biāo)準(zhǔn)為壓裂后放噴階段產(chǎn)液量穩(wěn)定，含水率穩(wěn)定后的產(chǎn)液量為刻度井產(chǎn)能。

通過前文單井產(chǎn)能影響因素分析，將儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)和工程品質(zhì)指數(shù)相結(jié)合，擬合不同工程品質(zhì)指數(shù)條件下，致密油單井產(chǎn)能和儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)之間的關(guān)系，建立致密油單井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型，如圖4所示。

4 應(yīng)用效果

以雷家地區(qū)雷88-59-85井為例，如圖5所示，試油井段3 519～3 529 m，儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)8.2，工程品質(zhì)指數(shù)12，根據(jù)單井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)該井壓后日產(chǎn)液10.4 m3，實(shí)際試油壓后日產(chǎn)油9 m3，累計(jì)產(chǎn)油33.4 m3，試采期穩(wěn)定產(chǎn)液量9 m3，預(yù)測(cè)產(chǎn)能和實(shí)際產(chǎn)液量較為接近，證實(shí)該方法準(zhǔn)確度較高。

應(yīng)用產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型開展雷家地區(qū)10口重點(diǎn)探井11層進(jìn)行壓后產(chǎn)能預(yù)測(cè)，并與實(shí)際試油結(jié)果相比對(duì)，研究認(rèn)為產(chǎn)能預(yù)測(cè)值與穩(wěn)定日產(chǎn)液值絕對(duì)誤差小于等于2 m3的為符合預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)層，其中符合預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的有9層，符合率達(dá)到82%(見表1)。

表1 刻度井日產(chǎn)量及累計(jì)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

通過分析儲(chǔ)層品質(zhì)和工程品質(zhì)兩方面因素對(duì)致密油單井壓后產(chǎn)能的影響，篩選出主要影響因素，通過數(shù)值模擬建立致密油儲(chǔ)層單井壓后產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。該產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型具有計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)，利用本文模型對(duì)致密油單井產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè),可以達(dá)到降低致密油規(guī)模開發(fā)投資風(fēng)險(xiǎn),提高產(chǎn)建效益的目的。