低滲透油藏試井技術(shù)及其應(yīng)用

孫婉瑩，黃英劍，張宏，全昊川，翟興昌

(1.中國石油測井有限公司長慶分公司，陜西 西安 745100；2.西安長立油氣工程技術(shù)服務(wù)有限公司，陜西 西安 710061；3.中國石油測井有限公司長慶分公司生產(chǎn)測井第二項目部，甘肅 慶陽 745000)

0 引言

為加強油田挖掘?qū)嵺`中使用成效，可利用行之有效的方法，全方位解析與探究低滲透油藏試井技術(shù)。因此，本文闡述了長慶碳酸鹽三疊系油藏存儲層特性及其滲流特點，詳細介紹了試井技術(shù)的適應(yīng)性。

1 低滲透油藏儲層特點及滲流特性

1.1 儲層的地質(zhì)特性

不同地區(qū)的儲層地質(zhì)特質(zhì)不同，導(dǎo)致測試難度也不一樣，這就使得測錄法難以全面覆蓋所有區(qū)域，而且還存在著一定程度上的誤差問題，所以如何選擇適合當(dāng)?shù)貤l件的測錄井方案顯得尤為重要。在儲層過程中，沉淀物的成熟度和孔隙結(jié)構(gòu)決定了流體性質(zhì)的差異。研究表明，油層滲透率越高，則沉積時間越長，沉淀物越成熟。另外，沉積環(huán)境會影響巖石物理力學(xué)性質(zhì)，進而影響滲流性能[1]。

1.2 儲層的滲流特性分析

通過詳細概括儲層的滲流特質(zhì)，可以將油層的滲流特質(zhì)歸納為“彈性”特征：即具有較強的變形能力，且能隨外界因素變化而迅速改變自身形狀和體積大小。第一，關(guān)于儲層的滲流特點，國內(nèi)外學(xué)者做了許多理論分析與數(shù)值模擬研究，發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)中流體流動時，由于孔喉半徑減小，壓力降低，引起液體表面阻力增加，從而使氣體從一個孔流向另一個孔內(nèi)。當(dāng)壓力較小時，固體顆粒不易被壓入孔洞；當(dāng)壓力過大時，容易發(fā)生膨脹現(xiàn)象，堵塞孔道，造成氣阻增大甚至出現(xiàn)破裂，嚴(yán)重時會危及整個裝置的安全運行。第二，根據(jù)實驗結(jié)果可知，無論是單井還是聯(lián)合井均可采用低滲透油藏作為開發(fā)目標(biāo)。第三，對于地層復(fù)雜或有裂縫、溶洞等特殊情況的油田來說，為了達到更好的注采比效果，往往需要進行二次注排水措施來改善地下水動力場分布狀態(tài)，提高注水效率。因此，對于低滲油氣藏而言，要想實現(xiàn)高效注采設(shè)計，必須對井下注入水水質(zhì)以及水驅(qū)油機理做出合理評估。注水程序要分三步走，即超前注水、中間放水及回灌階段，最后才是最終出水階段。儲層滲流特征的第二個特點是因其低滲儲能的特質(zhì)，通常認(rèn)為它只占全部產(chǎn)油量的10%左右，但實際生產(chǎn)過程中該指標(biāo)可能高達20%以上。因此，針對高滲區(qū)，應(yīng)考慮利用非飽和蒸汽驅(qū)技術(shù)。最后，對于油田工藝來說，為了避免在開采過程里發(fā)生油氣分離的現(xiàn)象，要選擇密封套管進行油田開采。

2 低滲透油藏非達西流試井分析方法

2.1 滲流機理

可以用低滲油氣藏中流體基本滲流定律，想要使地層流體運動時保持不間斷流動的狀態(tài)，需要高于地面一定的壓力梯度，這就是低滲油氣藏的特殊滲流原理。

2.2 典型曲線

接近不滲透區(qū)域假象是低滲油汽試井技術(shù)曲線最通常的表現(xiàn)。依據(jù)該模式可得出，建立動邊界影響的低速非達西流試井模式。

3 低滲透油藏試井技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 液面恢復(fù)測試

液面恢復(fù)測試使閉井后采用的測試技術(shù)，利用氣聲彈來測定液體表面與油套空隙高程，進一步測算出油層壓力變化值，從而達到確定原油流動方向的目的，這將有助于指導(dǎo)油井優(yōu)化設(shè)計，減少采油成本。液面恢復(fù)測試的優(yōu)點是測量工序簡單，可以一次性完成所有操作，但缺點是其準(zhǔn)確性較低，且不能同時反映出油水井內(nèi)部流體狀況[2]。缺點二是當(dāng)油面液體回升到井口標(biāo)準(zhǔn)高度時，油井的密封度會產(chǎn)生偏差。液面恢復(fù)測試方法與延長組實驗不適配。

3.2 環(huán)空測試

環(huán)空測試工藝的工作原理是用鋼絲從偏心孔把壓力計穿入油套環(huán)形空間，這樣的話下入油層中部才能開展測試。按照這樣的方式，測試所獲得的信息通過試井技術(shù)可得到兩個結(jié)果，分別是壓力和底層參數(shù)。但是同時也形成兩個問題。第一個對井筒的適用環(huán)境有著很強的要求，要求使用在不超過20°斜度的油井中。但是，該技術(shù)的使用率被叢式井在延長組油田開發(fā)中推廣運用所限制；二是因為延長組原油蠟量比其他組更高，造成嚴(yán)重的油套環(huán)形空間的結(jié)蠟、垢狀況，容易導(dǎo)致堵塞住起下壓力計時，發(fā)生嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故[2]。

3.3 電纜直讀電子壓力計測試

利用電纜直讀來測底氣壓，這一工藝原理讓電纜深入到地下，進行壓力的傳導(dǎo)，通過人工閱讀壓力值，測定相關(guān)的地壓，雖然這種方式計算準(zhǔn)確，不過投入過高，推廣起來具有一定的難度。

3.4 起泵測試技術(shù)

技術(shù)關(guān)鍵地方在于，油井運行三個月以后才能采用這一技術(shù)，在閉井階段必須穩(wěn)定采用這個技術(shù)。在初級階段，這項技術(shù)不容易得到穩(wěn)定壓力去恢復(fù)數(shù)據(jù)。這一技術(shù)對于地下壓力的檢測十分準(zhǔn)確，有很高的開發(fā)成本，但也有安裝的相應(yīng)范圍和應(yīng)用方案。同時，在應(yīng)用起泵測試技術(shù)里，需要作業(yè)人員深入到地下，去進行壓力計的安裝，所以具備安裝困難。在技術(shù)實施中，可以包括入井安裝壓力計、獲取穩(wěn)產(chǎn)壓力，并且這些數(shù)值的獲取會貫穿全程，是穩(wěn)定度很高的壓力測試技術(shù)。

3.5 尾管測試技術(shù)

這個技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，能對生產(chǎn)全過程予以壓力跟蹤，在油井開采初期，將壓力設(shè)置于油管底部。壓力計會流動到油體內(nèi)，并進行置換。除了對壓力計本身要求很高以外，涉及到外部的技術(shù)工藝都很簡單。油井進行正常作業(yè)以后，可以隨時取出壓力計，讀取數(shù)據(jù)，進行解析和統(tǒng)計，該壓力計能夠測試各個階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的解析和統(tǒng)計，來測試相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)油井的狀態(tài)安全度，包括地層壓力和參數(shù)等，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和安排，能發(fā)現(xiàn)油井的運行狀態(tài)是否安全，最終對未來油井的開采產(chǎn)生深遠的影響。

4 低滲透油藏試井技術(shù)實際應(yīng)用

4.1 實例概況

本案例選自長慶油田盤古梁采油三廠，使用的數(shù)據(jù)涵蓋年限為自2007年至今。下面是相關(guān)概述：該油田開發(fā)的空隙度12.32%，油層4.0 m，石油黏度達2.12 mPa·s，井筒的平均半徑為 0.1 m。

若該油田處在低速非達西流模式，通過自動擬合后得出結(jié)論：井筒儲存系數(shù)2.035 m/MPa，表皮因子－3.789，原始地層壓14.184 MPa，有效滲透度為29 mD，啟動壓力梯度0.003 MPa/m。

4.2 裂縫低滲透復(fù)合油藏試井分析方法

4.2.1 典型曲線

由于該地途昂巖層特質(zhì)較強，并且區(qū)域特質(zhì)明晰，所以巖層特質(zhì)強烈。在流體參數(shù)和土壤介質(zhì)方面的特質(zhì)明晰，所以油層表面或者液體方面會有阻力，井底存在裂縫，壓力恢復(fù)曲線會有單線性流和雙線性流動特質(zhì)。這個特質(zhì)，專家表示可以采用裂縫無限導(dǎo)流和有限導(dǎo)流模式，附加說明后來得到裂縫的數(shù)據(jù)，結(jié)論異常可靠[3]。

4.2.2 應(yīng)用實例

靖安油田的于5521井、柳9341井的導(dǎo)數(shù)曲線能清晰地展示由徑向油藏模型獲得的地層壓力和流量比表皮參數(shù)的裂縫特性，并獲得裂縫的半長。

4.2.3 具有井簡存儲和表面效果的試井分析

結(jié)果表明，近井地帶特點與油藏開發(fā)特點之間形成了差別，主要表現(xiàn)在滲透率和近井的特征方面存在較大差異。因為鉆井泥漿在油層巖石射孔和地層壓實三個步驟當(dāng)中，受到多重壓力作用和酸化導(dǎo)致地層壓力狀況的相互影響，這種影響將表現(xiàn)為遠井的滲透度遠小于井壁周圍空隙的滲透度，也就表明了近井地帶和油藏開發(fā)二者形成差別性特點。

巖層結(jié)構(gòu)無最佳通透性，所以會出現(xiàn)以上結(jié)論中表現(xiàn)的低滲透特點，油井底部的流速問題會造成巖層問題。豎井的過程對油井水造成擠壓，所以油體流動很快，時間變長，最終導(dǎo)致低滲透度特質(zhì)。在整體測試?yán)?，沒有發(fā)現(xiàn)徑向流段和邊界問題，所以測試完成，導(dǎo)致整體的近井地帶和油藏特質(zhì)發(fā)生差異化。

為了解釋和解決以上數(shù)據(jù)差異化，可以采用有限厚度表皮解釋辦法和有效半徑等方式來解釋不同的成因，通過毛細管檢測和井水工藝去改善油井藏儲效益的影響。

5 對應(yīng)見解與提議

5.1 宏觀評價油藏能量分布狀況

5.1.1 更具針對性的注采調(diào)控措施

結(jié)合試井?dāng)?shù)據(jù)，通過動態(tài)調(diào)整注采方案，根據(jù)科學(xué)動態(tài)的平衡方案去對不同地區(qū)塊和層系壓力進行基礎(chǔ)分配，對高壓的區(qū)域采取減少灌水的方案，對低氣壓區(qū)域采取加大灌水量的方案，進一步檢測和探索新建產(chǎn)區(qū)的技術(shù)實施，讓宏觀控油儲量基本得到落實，在方案實施里，一共對低氣壓區(qū)域增加灌水132井次，并且灌水量達到1 603 m3，對高壓區(qū)控灌水61井次，且灌水量已達到473 m3。(1)盤古梁油田：對油藏邊部十幾個井組進行注水，在2007年4月，水量有了明顯的增長，相比過去上調(diào)了98 m3。當(dāng)前，有15口井單日產(chǎn)油量增長情況達到了0.40 t。(2)五里灣油田：通過實施“地層能量平衡”策略，19口可對比井壓從原來的11.77 MPa降至11.75 MPa，且壓力保持程度也已達到96.3%，水驅(qū)動程度已達64.3%。(3)盤古梁油田侏羅系：注采調(diào)整工作表現(xiàn)出的結(jié)果較為優(yōu)異，采用低滲透油藏試井技術(shù)對巖層能力逐步進行了補償。2006年ZJ4新區(qū)的平均地層壓力僅為4.49 MPa，地層能量水平約為41.3%；而2007年，地層壓力升至4.06 MPa，地層能量水平也達到了46.5%。數(shù)據(jù)指標(biāo)顯示，巖層的壓力提升中，地層儲油能量明顯提升5.2%。

5.1.2 合理調(diào)控生產(chǎn)壓差

合理調(diào)控生產(chǎn)壓力差能夠有效提升取得實效度高、流壓大的主向油井的采水強度；可對見效深度較小、水流壓低的側(cè)向油進行提液生產(chǎn)。通過這一策略，2007年采油三廠116個井研眼的對比數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，地層水壓從11.69 MPa提高至12.03 MPa。

5.2 精細評價近井地帶滲流狀況

5.2.1 裂縫導(dǎo)流占主導(dǎo)

油田在壓力和倒數(shù)雙對曲線上最易反映出垂直裂縫的難題，并且早期井筒集中沒有駝峰現(xiàn)象，表明油井的污染問題得到了良好的解決方案。每個裂隙的半長集中分布在50～150 m，而井內(nèi)的裂縫分布則在200～300 m范圍中間，說明整體的壓力很大，裂縫的延伸也非常長。整體的裂縫水平線也得到十分寬廣。

5.2.2 油井的特低滲透與地層非均質(zhì)性

有些油井導(dǎo)數(shù)的曲線尾部出現(xiàn)上翹的情況，這主要是由于兩方面的原因：一是油井的特低滲透形成了低速非達西流；二是由于地層非均質(zhì)構(gòu)特征較突出，即使油井地勢較低，高滲區(qū)域也能讓壓力快速回升，從而解決問題。

5.2.3 均質(zhì)地層供液力明顯不足

部分井改變了線性滲透的情況主要是由于地層產(chǎn)油嚴(yán)重不足，均質(zhì)巖層產(chǎn)量減少導(dǎo)致，通過人造裂縫導(dǎo)流可實現(xiàn)壓力減弱，甚至達到裂縫封閉的效果。均質(zhì)巖層開始減少，需要注意地層供液力的情況。

5.2.4 部分油藏特低滲特征

部分油井還顯示，油井的特低滲透，產(chǎn)生了低速非達西流。主要表現(xiàn)為土壤巖層的通透性變差，井底續(xù)流時限延長。比如吳旗元48井區(qū)，就是此類情況。

5.3 優(yōu)選措施井及措施方法

5.3.1 利用試井特征曲線Sf選井

每年只有大概1/4的油井在選井措施中實施過壓力恢復(fù)測試，另外3/4則通過了氣壓控制系統(tǒng)評估。

5.3.2 利用特征曲線評價單井效果

(1)壓裂：靖安油田盤59-27井，通過前導(dǎo)數(shù)曲線可清晰辨別出復(fù)合油藏特點以及裂縫特點的線性流完成實現(xiàn)較早的情況，解釋裂隙特性半長僅18 m，滲透率為0.19 mD，井底完善程度系數(shù)最高可達5.37。通過分析得知，該井低產(chǎn)的原因多是由于裂縫導(dǎo)流能力變差引起的，通過實行壓裂保護措施，已實現(xiàn)日增油8 t。

(2)酸化：盤舌梁油田馮5060井于2007年上半年壓力恢復(fù)測試時，據(jù)調(diào)查，顯示表皮系值S=9.2，呈現(xiàn)顯著上升趨勢。采用酸化技術(shù)后，產(chǎn)能迅速增加，日產(chǎn)液增加到了18.6 m3，日增原油6.2 t。

(3)措施評價：通過試井檢測得知，該井能量較低，土壤地層向裂隙供液的能力不達標(biāo)，酸化可以消除對近井地帶的污染，因此需要再增加注水，對土壤巖層進行補償。

6 結(jié)語

總而言之，長慶特低滲油田試井原料解析模塊經(jīng)過了均質(zhì)、裂縫及其復(fù)合油藏為關(guān)鍵點，地層滲流規(guī)則變化莫測，注采調(diào)節(jié)困難程序非常大。急需針對注采措施持續(xù)做出調(diào)節(jié)變動，方才可完成油井有效開采。因此，要想經(jīng)濟高效開采油田，則從動態(tài)監(jiān)控視角，篩選不相同試井技術(shù)，獲取大量材料實施試井解析。尤其針對策略挖潛井勢必整合油田地質(zhì)特性、開采變動形態(tài)、地層壓力水準(zhǔn)維持、污染水準(zhǔn)、地層滲流特點等實施全方位研判，最終執(zhí)行的策略方才能形成高收益。最終借助水井壓力降低測量技術(shù)逐步完成解析注水層是否發(fā)生大孔道?；诖?，可按照注采均衡原則產(chǎn)生堵水調(diào)剖策略與執(zhí)行高效評估。