氣測錄井響應特征與試油效果產能評價方法研究

吳 佳 陳燦珠 殷文榮 孔 越 孫 穎 何成山

(①中國石油渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司；②中國石油渤海鉆探第一錄井公司；③中國石油大港油田公司勘探事業(yè)部)

0 引 言

隨著勘探開發(fā)的不斷深入，油氣勘探向薄層、深層、致密層方向發(fā)展，勘探難度和成本增大，油氣田開發(fā)增產措施的成功率亟待提高。試油壓裂改造技術可以改善儲層物性，提高試油的出油率，直接影響著油氣井的產能。目前氣測錄井參數(shù)的應用只局限于定性分析，還不能達到定量指標，單一通過氣測值的高低來判斷地層的含油氣性存在著一定的誤差甚至錯誤[1]。本文基于對輕質油、中質油、重質油地區(qū)不同層位氣測錄井參數(shù)的影響因素分析，對錄井響應特征與試油效果相關性進行研究，尋找氣測錄井與試油效果的關系，提高錄井解釋的符合率，對油氣層評價具有重要意義。

1 氣測錄井影響因素分析

1.1 現(xiàn)場作業(yè)條件的影響

氣測錄井作為發(fā)現(xiàn)油氣層的一種直接技術手段，其作業(yè)條件具有一定的技術要求?，F(xiàn)場需要確保正常連續(xù)工作穩(wěn)定的三相交流電，以免發(fā)生因電源電壓頻率低、儀器工作看似正常，卻漏掉油層顯示的不正?，F(xiàn)象。脫氣器應安放在距井口4～6 m處，鉆井液流動平緩，且鉆井液槽坡度要在3°以下。避免坡度過大，造成鉆井液通過脫氣器時流速過快，脫氣器還未及時脫出氣體，鉆井液已快速流走，極有可能漏掉顯示。此外，不同型號脫氣器的脫氣效率也影響著氣測記錄儀的數(shù)值[2]。

1.2 鉆井液性能的影響

當鉆井液密度較高時，鉆井液柱施加給地層的壓力較大，地層油氣浸入鉆井液的量很小，錄取的各項資料顯示絕對含量較低；相反，鉆井液柱產生的壓力略低于地層的壓力時，地層中大量的油氣不斷滲入鉆井液，使氣測錄井顯示值相對較高。同時，鉆井液粘度越高，脫氣器脫氣越困難，氣測顯示值越低。在鉆速一定的情況下，鉆井液的循環(huán)流量越小，單位體積鉆井液中的巖屑氣越少，從而使得氣測值會相對減小；反之，氣測值會相對增大[3]。因此即使是在同一構造區(qū)域鉆井，氣測錄井顯示值也相差較大。

2 一種評價試油效果的新方法

氣測錄井是現(xiàn)場油氣顯示的第一手資料，在一定的溫度、壓力條件下，烴類在儲層流體中以游離、吸附和溶解狀態(tài)存在，通過氣相色譜儀可以測量到地層氣體、后效氣體、背景氣、接單根氣。無論烴類在儲層中以何種形式存在，只要溶入鉆井液中或是巖屑攜帶烴類氣體都可以被氣測錄井儀及時地捕捉到，并以數(shù)字的形式記錄下來。通過分析鉆井液中烴類組分和其他氣體的成分含量，可以快速對流體性質作出初步判斷。

目前試油求產常用公式是根據(jù)達西定律推導得出的平面徑向流求產公式[4]：

(1)

式中：Qd為流量，D·m/s(1 D=1 μm2)；pe為有效供油半徑處的油層壓力，Pa；pw為井內的流壓，Pa；K為儲層滲透率，mD；h為儲層厚度，m；Re為儲層的供液半徑，m；Rw為井筒半徑，m；μ為原油粘度，mPa·s。

公式(1)是從井筒流體物理意義上推導得出，主要與儲層性質、原油性質以及供油半徑等因素有關[5]，是理想狀態(tài)下的流量計算公式，由于參與計算的物理量較單一，未考慮到鉆井工程參數(shù)、鉆井液參數(shù)和氣測錄井參數(shù)對流體流量的影響，故引入地下單位體積巖石含氣率計算方法。地下單位體積巖石含氣率法是基于混合氣體在地表、地下不同溫壓條件下體積變化導致其在鉆井液中含量變化的思路提出的，即根據(jù)氣體狀態(tài)方程，通過量化參數(shù)和理論推導，計算出地下單位體積巖石的含氣率[6]。該公式在一定程度上消除了工程參數(shù)、鉆井液參數(shù)、氣測參數(shù)對于氣體數(shù)據(jù)的影響[7]，可以直接用于評價儲層的含油氣性。

(2)

式中：Sg為地下單位體積巖石含氣率，%；Cn為組分氣測值(n=1、2、3、4、5；分別表示C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5)，%；Em為各組分脫氣效率系數(shù)(m=1、2、3、4、5)，無量綱；Zi為偏差壓縮系數(shù)(i=1、2、3、4、5)，無量綱；t為鉆時，min/m；V為排量，m3；H為井眼垂深,m；Gt為地溫梯度,℃/m；D為井眼直徑,mm；Tout為鉆井液出口溫度,℃；ρ為鉆井液密度,g/cm3。

本次研究工作除考慮了相關參數(shù)的影響之外，還按照輕、中、重質油的油性區(qū)分，即是否采取壓裂措施分別討論，找尋單位體積巖石含氣率與氣測錄井響應參數(shù)之間的關系。通過分析近4年176口探評井的2915個小層，其中試油井158口，壓裂井段88個,計算出單井射孔井段的地下單位體積巖石含氣率(圖1)，對目標井的鉆井工程參數(shù)、錄井氣測參數(shù)、試油井段測試數(shù)據(jù)進行匹配分析，得到地下單位體積巖石含氣率Sg與產能Q評價的公式(表1),6個公式適用于砂巖儲層，盆地含油氣有明顯的輕質油、中質油、重質油、致密氣、致密油的特征，都是針對單一儲層的產能預測，多層合試求產需要做單層加權平均,其公式如下：

圖1 輕、中、重質油井油層含氣率與日產量交會圖

(3)

式中：Q多層為多層合成產能單層平均值，t；Qn為第n層單層產能，t。

表1 分油性儲層產能評價公式

3 應用效果

3.1 實例應用

G 1607井位于滄東凹陷王官屯斷鼻北翼，儲層發(fā)育，屬于重質油區(qū)。從圖2中可以看出，該井在2 578～2 637 m井段，井壁取心20顆，全烴最高值3.45%，錄井解釋為差油層、油層。壓裂前，平均液面1 403 m，日產油2 t；采用泵壓20 MPa壓裂后，日產油5.38 t。該井段計算的單位體積巖石含氣率的范圍是1%～9.44%，通過表1重質油有措施井產能評價公式Q=-180.31Sg2+78.609Sg+5.364計算，按層段劈分產量估算日產油為6.29 t，實際壓裂后日產油5.38 t，誤差率為16.9%，說明評價公式對于產能預測具有適用性。

3.2 整體效果

隨鉆跟蹤DG油區(qū)5口新鉆探評井(G 1607、G 1701、J 1701、W 17102、G 17105井)，錄井解釋23層，與試油結論符合20層，錄井解釋符合率86.9%。6個壓裂試油井段中，5個預測產能與實際日產量相符(本次研究認為，誤差率在50%以內都是符合的)，1口井因積液未排盡，預測不準確(表2)。整體預測效果表明，該方法應用效果良好，對油氣層準確評價具有一定價值。

圖2 G 1607井氣測錄井綜合顯示圖

表2 現(xiàn)場試驗井統(tǒng)計預測效果

4 結論與建議

測試工藝過程、油藏本身特征是影響氣測錄井與試油壓裂效果的主要因素。錄井曲線形態(tài)從一定程度上反映出了流體性質，可以對流體性質定性判別。地下單位體積巖石含氣率概念的引入，從理論上解決了錄井解釋定量化問題，實現(xiàn)了氣測錄井與試油效果產能預測的定量化評價，取得了氣測錄井解釋評價方法的定量化突破。

從實驗井次看，對于含水較多的地層，該計算方法誤差較大，需要進一步剔除影響因素。本次研究在理論上針對輕質油、中質油、重質油三個層面，建議針對不同地區(qū)不同油藏類型，細化單位體積巖石含氣率與試油壓裂之間的關系。