夏 冰（中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng)257015）

薄互層儲(chǔ)層滲透率表征方法探討

夏 冰（中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng)257015）

滲透率是反映儲(chǔ)層滲流能力的重要參數(shù)，目前對(duì)于薄互層儲(chǔ)層的滲透率表征方法，通常是在測(cè)井解釋各滲透層滲透率的基礎(chǔ)上進(jìn)行厚度加權(quán)算術(shù)平均。這種方法對(duì)于均質(zhì)的儲(chǔ)層是適用的，但對(duì)于存在層間差異的儲(chǔ)層用這種方法得到的滲透率值并不能準(zhǔn)確反映該套儲(chǔ)層的實(shí)際滲流能力。為此提出一種應(yīng)用可動(dòng)流體體積權(quán)衡表征滲透率的方法，經(jīng)實(shí)際資料驗(yàn)證，能較好地反映儲(chǔ)層整體的實(shí)際滲透能力。

滲透率；薄互層儲(chǔ)層；可動(dòng)流體；體積權(quán)衡

滲透率是反映儲(chǔ)層滲流能力的重要參數(shù)，經(jīng)常應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)方案編制、油藏?cái)?shù)值模擬等油藏工程研究及油藏物理模型制作和油藏物理模擬試驗(yàn)中，求準(zhǔn)儲(chǔ)層的滲透率，對(duì)于儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和產(chǎn)能開(kāi)發(fā)有著重要的意義。

1 目前計(jì)算薄互層油藏儲(chǔ)層滲透率方法

1.1 存在問(wèn)題

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一般把射孔射開(kāi)的一段井段視為一個(gè)大的滲流單元，由于射開(kāi)的井段縱向上通常厚幾米到十幾米甚至幾十米，縱向上由于不同滲透層滲透率的差異的存在，用某處一點(diǎn)的滲透率表示該井段的滲透率顯然不合適。

對(duì)于一套均質(zhì)的儲(chǔ)層而言，在巖心分析滲透率或測(cè)井解釋滲透率的基礎(chǔ)上進(jìn)行厚度加權(quán)算術(shù)平均［1］，即可求出該套儲(chǔ)層的平均滲透率，而對(duì)于一套由多層滲透層組成且各層間存在物性差異的儲(chǔ)層而言，由于滲透率是以數(shù)量級(jí)而非線性變化的，該方法計(jì)算所得結(jié)果并不能有效反映該儲(chǔ)層的整體滲流能力。

1.2 理論分析

砂巖中多數(shù)孔隙是相互連通的，在一定的壓差下具有滲透性，即通過(guò)流體的能力。滲透率即是反映這一能力的具體參數(shù)。滲透率是任何給定巖石的一種物理特性，其數(shù)值取決于巖石的孔隙結(jié)構(gòu)，在層流、巖石與流體不起反應(yīng)和100%為流動(dòng)流體飽和的條件下，巖石的滲透率與所通過(guò)的流體性質(zhì)無(wú)關(guān)，即對(duì)于給定的巖樣，其滲透率是一個(gè)常數(shù)［2］，其測(cè)定方法通常是先將巖樣抽提、洗凈、烘干、預(yù)制成一定幾何形狀，在一定的溫度和壓力下，使流體滲透巖樣來(lái)直接測(cè)定，滲透率K表示為：

式中，K為巖心絕對(duì)滲透率，10－3μm2；ΔP為流體通過(guò)巖心前后的壓力差，10－1MPa；μ為通過(guò)巖心的流體粘度，mPa·s；L為測(cè)定巖心長(zhǎng)度，cm；A為巖心截面積，cm2；Q為在ΔP下通過(guò)巖心的流體流量，cm3/s。

對(duì)于一套包含多個(gè)滲透層段的儲(chǔ)層，縱向上每層滲透層符合達(dá)西定律，其滲透率表示為K1，K2，…，Ki（圖1）。

當(dāng)實(shí)際射開(kāi)該段井段時(shí)，各層兩端壓差ΔP基本是一致的，但對(duì)于每個(gè)滲透層而言，由于其孔隙結(jié)構(gòu)各不相同，相應(yīng)的流動(dòng)毛管阻力Pc也不一樣，這樣ΔP與Pc之差產(chǎn)生的流體流動(dòng)的凈驅(qū)動(dòng)力F也不同，對(duì)于單一滲透層體積內(nèi)的流體，凈驅(qū)動(dòng)力與流量是一個(gè)正相關(guān)的關(guān)系。對(duì)于一套儲(chǔ)層內(nèi)的流體流動(dòng)情況，流體的流動(dòng)首先是選擇流動(dòng)阻力小的層，所以儲(chǔ)層等效的流動(dòng)阻力不是各滲透層的平均流動(dòng)阻力，而是介于平均流動(dòng)阻力和與低流動(dòng)阻力之間，更接近低流動(dòng)阻力，在這種情況下，ΔP與Pc之差產(chǎn)生流體流動(dòng)的凈驅(qū)動(dòng)力，要大于各滲透層之間的凈驅(qū)動(dòng)力平均值，也就是說(shuō)，流體的流量也要大于各層的平均流量。根據(jù)達(dá)西定律，可以推出儲(chǔ)層的實(shí)際滲透率要大于各滲透層算術(shù)平均得到的滲透率。

圖1 假想巖石儲(chǔ)層示意圖

2 方法提出

對(duì)于每一個(gè)滲透層來(lái)說(shuō)，在其他條件相同的情況下，其流量與孔隙大小、孔隙結(jié)構(gòu)和可動(dòng)流體的體積有必然的聯(lián)系。滲透層的可動(dòng)流體體積實(shí)際上與滲流通道之間有著絕對(duì)的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，滲透性好的層段，其孔隙連通好，相應(yīng)的可動(dòng)流體也多，反之，滲透性差的層段，其孔隙連通差，束縛水含量高，可動(dòng)流體少。

針對(duì)滲透層的此類性質(zhì)，應(yīng)用可動(dòng)流體體積權(quán)衡法可有效計(jì)算儲(chǔ)層滲透率的值，即根據(jù)儲(chǔ)層各滲透層內(nèi)可動(dòng)流體體積對(duì)各自滲透率進(jìn)行權(quán)衡，增大儲(chǔ)層內(nèi)相對(duì)高滲透層滲透率所占的權(quán)重，使得到的結(jié)果更接近于儲(chǔ)層實(shí)際滲透率，更能夠體現(xiàn)儲(chǔ)層整體的滲流能力。

由于滲透率定義即為在單位時(shí)間內(nèi)單位粘度流體在單位壓差下通過(guò)單位長(zhǎng)度、單位截面積的體積，因此在縱向上分為i個(gè)滲透層的儲(chǔ)層整體滲透率即可通過(guò)下式計(jì)算得到。

式中，K為儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率，10－3μm2；k1、k2、k3、…，ki分別為i個(gè)滲透層各自對(duì)應(yīng)的滲透率，10－3μm2。

3 應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)達(dá)西定律，在供給邊緣壓力不變的圓形地層中心一口井的產(chǎn)量公式為：

式中，q為油井產(chǎn)液量，m3/d；K為儲(chǔ)層有效滲透率，10－3μm2；h為油層有效厚度，m；Pe為邊緣壓力，MPa；Pwf為井底流動(dòng)壓力，MPa；μo為地層油的粘度，mPa·s；Bo為原油體積系數(shù)；re為油井泄油邊緣半徑，m；rw為井眼半徑，m；s為表皮系數(shù)；a為單位換算系數(shù)［3］。

針對(duì)同一個(gè)油藏中的多口油井，流體性質(zhì)基本一致，如果各井完井方式、增產(chǎn)措施及生產(chǎn)壓差一致，在試油或投產(chǎn)初期，油井泄油邊緣半徑相同，上式可寫(xiě)成：

式中，b為某一常數(shù)。

根據(jù)上式可以認(rèn)為對(duì)同一油藏中均為單相流的多口油井在試油或投產(chǎn)初期若各井完井方式、增產(chǎn)措施及生產(chǎn)壓差一致，則油層參數(shù)與產(chǎn)液量應(yīng)成正比。

以SL油區(qū)ZLZ油田G89塊為例，選取其中10口井資料進(jìn)行分析。各井射開(kāi)井段不同，有效層數(shù)1～8層，有效厚度在6.2～16.8m之間，完井工藝相同，生產(chǎn)壓差相近，可以認(rèn)為作用在儲(chǔ)層中流體的壓力是相近的。圖2是各井的油層參數(shù)與日產(chǎn)液量的關(guān)系圖，其中滲透率是根據(jù)各滲透層厚度加權(quán)后計(jì)算取值，從圖中發(fā)現(xiàn)點(diǎn)子分布比較散亂，不能看出兩者之間存在明顯的關(guān)系。圖3中的滲透率是應(yīng)用可動(dòng)流體體積權(quán)衡法取值，可以看出油層參數(shù)與日產(chǎn)液量有明顯的正相關(guān)關(guān)系。

圖2 油層參數(shù)與日產(chǎn)液量關(guān)系圖

圖3 改進(jìn)算法后的油層參數(shù)與日產(chǎn)液量關(guān)系圖

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于層間差異較大的薄互層油藏滲透率的表征應(yīng)用常規(guī)的各層滲透率厚度加權(quán)算術(shù)平均方法得到的結(jié)果不能準(zhǔn)確體現(xiàn)出其實(shí)際的儲(chǔ)層滲流能力；在達(dá)西定律的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，可以推出儲(chǔ)層的實(shí)際滲透率要大于算術(shù)平均得到的滲透率；可動(dòng)流體體積權(quán)衡法得到的儲(chǔ)層滲透率更接近于儲(chǔ)層實(shí)際滲透率，更能夠體現(xiàn)儲(chǔ)層的滲流能力。

［1］楊通佑，范尚炯，陳元千.石油及天然氣儲(chǔ)量計(jì)算方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.43.

［2］洪世鐸.油藏物理基礎(chǔ)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1985.71～72.

［3］王鴻勛，張琪.采油工藝原理（修訂本）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1989.2～3.

TE122.2

A

1000－9752（2010）05－0207－03

2009－12－18

夏冰（1973－），女，1995年大學(xué)畢業(yè)，高級(jí)工程師，碩士生，現(xiàn)主要從事開(kāi)發(fā)地質(zhì)和地震綜合研究工作。

［編輯］ 宋換新