甘新星 (長江大學石油工程學院,湖北荊州434023)

王越之 (長江大學科學技術(shù)處,湖北荊州434023)

賈善坡 (長江大學城市建設(shè)學院,湖北荊州434023)

隨著能源需求的增大和油氣勘探開發(fā)的深入,縫洞型海相碳酸鹽巖油氣藏其儲量規(guī)模較大,具有較高產(chǎn)能,海相碳酸鹽巖油氣藏對于我國油氣的接替具有重要的意義。近幾年在川東北的普光氣田、塔里木塔河油田和鄂爾多斯大牛地天然氣田,海相碳酸鹽巖地層都有重大發(fā)現(xiàn),由于海相碳酸鹽巖地層與常規(guī)的砂巖地層勘探開發(fā)技術(shù)有本質(zhì)的不同,為了經(jīng)濟、高效地勘探和開發(fā)海相碳酸鹽巖油氣藏,迫切需要進行系統(tǒng)研究。下面,筆者在調(diào)研和吸取國內(nèi)外海相碳酸鹽巖研究成果的基礎(chǔ)上,運用中石化普光氣田的巖心、測井資料,通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測井資料反復的結(jié)合,確定海相碳酸鹽巖的巖石力學特性參數(shù)[1],為相關(guān)研究提供數(shù)據(jù)。

1 碳酸鹽巖力學參數(shù)預測模式

1.1 研究方法

調(diào)研國內(nèi)外海相碳酸鹽巖地層資料及研究成果,針對中國石化主要海相碳酸鹽巖勘探區(qū),選取海相碳酸鹽巖露頭地層巖樣和鉆井取芯巖樣,針對海相碳酸鹽巖復雜儲層孔縫洞發(fā)育、溫度圍壓高的特點開展聲波和力學特性研究,進行裂隙對碳酸鹽巖聲波特性影響的試驗研究和數(shù)值模擬分析,得出不同裂隙分布狀態(tài)下碳酸鹽巖的聲波響應(yīng)特征;完成常規(guī)溫度和圍壓條件下碳酸鹽巖的聲波測試和力學特性試驗,得到海相碳酸鹽巖聲波、力學特性參數(shù)的分布特征和變化規(guī)律;總結(jié)分析聲波測井、實驗室聲波特性和力學特性相互間的關(guān)系,建立巖石強度、變形等力學參數(shù)預測模型[2,3]。

1.2 預測模型

運用上述實驗原理與方法,通過對海相碳酸鹽巖理學特性研究,得到碳酸鹽巖理學參數(shù)預測模型。地層條件下碳酸鹽巖靜彈性模量和動彈性模量之間的關(guān)系為:

式中,Es為靜彈性模量,GPa;Ed為動彈性模量,GPa。

在地層條件下,碳酸鹽巖的靜泊松比基本上隨聲波速度的增加而增加,泊松比的預測模型為:

式中,μs為靜泊松比;Vp為聲波速度,m/s。

碳酸鹽巖單軸抗壓強度的范圍在40～120MPa,碳酸鹽巖單軸抗壓強度與其縱波速度之間基本滿足線性關(guān)系,巖石聲波速度與高溫不同圍壓條件下巖石聲波速度具有正相關(guān)性,單軸抗壓強度預測模型:

式中,Rc為碳酸鹽巖單軸抗壓強度,MPa。

單軸抗拉強度范圍在2～4MPa,巖石聲波速度與高溫不同圍壓條件下巖石聲波速度具有正相關(guān)性,單軸抗張強度預測模型:

式中,Rt為碳酸鹽巖單軸抗拉強度,MPa。

2 海相碳酸鹽巖巖石力學參數(shù)分析計算模塊

為了便于運用測井資料求取巖石力學特性參數(shù),筆者利用CNPC石油勘探數(shù)據(jù)中心研制開發(fā)的Forward測井軟件作為開發(fā)平臺,在開發(fā)過程中吸收了Forward軟件的一些研究成果和編程思想,實現(xiàn)碳酸鹽巖巖石力學參數(shù)測井綜合評價與Forward平臺的結(jié)合。程序運行流程如圖1所示。

圖1 程序流程圖

“海相碳酸鹽巖巖石力學參數(shù)分析模塊”具有如下特點:

1)交互處理功能的實現(xiàn) 各模塊用戶界面友好,有清楚的提示和較強的容錯能力,通過在界面上的參數(shù)卡進行編輯,將專家經(jīng)驗以直接修正解釋參數(shù)的方式表達出來,實現(xiàn)人機交互的目的。

2)充分應(yīng)用Forward SDK軟件開發(fā)工具包 基于Forward平臺,利用We11Base軟件開發(fā)工具包SDK,將各模塊集成到碳酸鹽巖巖石力學參數(shù)測井綜合評價模塊系統(tǒng)中。Forward SDK軟件開發(fā)工具包底層穩(wěn)定,使用方便靈活,為應(yīng)用模塊的進一步開發(fā)提供了有力的工具。

3)充分挖掘測井繪圖模塊的功能 根據(jù)需要充分挖掘Forward平臺測井繪圖模塊的功能,編制大量繪圖模板,所繪成果圖件精美、直觀。

4)充分利用表項的作用 表項 (Table)在該評價模塊研發(fā)過程中發(fā)揮了積極的作用,特別是在人機交互處理實現(xiàn)方面,讓測井解釋人員一目了然,這應(yīng)該歸功于Forward軟件數(shù)據(jù)底層的穩(wěn)定性。

3 工程應(yīng)用

將編制的 “海相碳酸鹽巖巖石力學參數(shù)分析模塊”運用到普光氣田的5口井預測。對其5口井進行計算,然后與收集到的實測結(jié)果數(shù)據(jù)進行比較。該5口井位于河壩場構(gòu)四川盆地通南巴地區(qū)通江縣境內(nèi)通南巴構(gòu)造最南端南陽場斷背斜構(gòu)造上一個次級構(gòu)造單元造高點長軸上,下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組三段氣藏是河壩場構(gòu)造的主要氣藏。飛三段巖性主要為灰、深灰色微晶灰?guī)r與灰色、深灰色亮晶砂屑鮞粒灰?guī)r、鮞?；?guī)r不等厚互層,儲層主要為灰色鮞粒灰?guī)r。運用開發(fā)的軟件 “海相碳酸鹽巖巖石力學參數(shù)分析模塊”分別用組合測井數(shù)據(jù)和全波列測井數(shù)據(jù)計算,如圖2所示。

通過比較可知,運用有橫波全波列測井資料計算的巖石力學參數(shù)與沒有橫波資料的組合測井資料計算的巖石力學參數(shù)基本相符。將計算的巖石抗壓強度與實驗室測量得到的結(jié)果進行比較見表1,數(shù)據(jù)接近,證明上述結(jié)果具有較好的符合率。通過3個井深處實測結(jié)果與計算結(jié)果比較平均符合率為87.4%,可以滿足現(xiàn)場應(yīng)用的需要。

表1 實測結(jié)果與計算結(jié)果比較

圖2 某井軟件處理結(jié)果圖

[1]陳勉,金衍,張廣清.石油工程巖石力學 [M].北京:科學出版社,2008.

[2]路保平,鮑洪志.巖石力學參數(shù)求取方法進展 [J].石油鉆探技術(shù),2005,33(5):44-47.

[3]吳小林,劉向君.泥頁巖水化過程中聲波時差變化規(guī)律研究 [J].西南石油大學學報,2007,29(11):57-60.