盧紅杰，王宗益

(吐哈油田有限責(zé)任公司井下技術(shù)作業(yè)公司，新疆 鄯善 838200)

吳振華

(吐哈油田有限責(zé)任公司溫米采油廠，新疆 鄯善 838202)

趙 華，梁 栩

(吐哈油田有限責(zé)任公司井下技術(shù)作業(yè)公司，新疆 鄯善 838200)

利用等時(shí)速率法評(píng)價(jià)火山巖儲(chǔ)層特征

盧紅杰，王宗益

(吐哈油田有限責(zé)任公司井下技術(shù)作業(yè)公司，新疆 鄯善 838200)

吳振華

(吐哈油田有限責(zé)任公司溫米采油廠，新疆 鄯善 838202)

趙 華，梁 栩

(吐哈油田有限責(zé)任公司井下技術(shù)作業(yè)公司，新疆 鄯善 838200)

火山巖儲(chǔ)層受低孔滲、非均質(zhì)性、導(dǎo)流導(dǎo)壓能力弱、儲(chǔ)層污染及井儲(chǔ)效應(yīng)等影響，資料獲取率和合格率低，大量續(xù)流資料無(wú)法用于儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出了儲(chǔ)層特征的變化與儲(chǔ)層壓力恢復(fù)速率變化間的規(guī)律，提出了等時(shí)速率解釋法并建立了等時(shí)速率模型，并驗(yàn)證了試井解釋結(jié)果。應(yīng)用結(jié)果表明，等時(shí)速率解釋法可以較好地評(píng)價(jià)三塘湖盆地火山巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性及污染特征，完全適用于儲(chǔ)層特征分析。

火山巖；儲(chǔ)層特征；等時(shí)速率；解釋方法；評(píng)價(jià)；壓力恢復(fù)；續(xù)流

三塘湖盆地火山巖的一個(gè)主要特征是低孔滲，大多數(shù)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度很低，儲(chǔ)層滲流能力和導(dǎo)壓能力極差。地層測(cè)試開井流動(dòng)期產(chǎn)出很少甚至不產(chǎn)出，關(guān)井壓力恢復(fù)過(guò)程中關(guān)井時(shí)間是開井時(shí)間的幾十倍，也只有少數(shù)井能測(cè)取合格的壓力恢復(fù)資料，大多數(shù)壓力恢復(fù)曲線處于不穩(wěn)定狀態(tài)，傳統(tǒng)解釋軟件和續(xù)流段校正法等早期資料分析方法[1-7]無(wú)法解釋評(píng)價(jià)測(cè)試資料并定量計(jì)算儲(chǔ)層的特性參數(shù)，不能對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。另外，借用灰?guī)r裂縫性儲(chǔ)層解釋模型評(píng)價(jià)火山巖儲(chǔ)層誤差較大，需要校驗(yàn)。

所謂等時(shí)速率，是指相同的單位時(shí)間內(nèi)壓力恢復(fù)值的變化量，也稱等時(shí)壓力傳導(dǎo)速率。對(duì)大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料反復(fù)采用壓差法、壓力梯度法、反推導(dǎo)法等研究曲線變化形態(tài)發(fā)現(xiàn)，壓力傳導(dǎo)速率曲線即單位時(shí)間內(nèi)地層壓力的變化量曲線是儲(chǔ)層物性最有代表性的特征反映曲線，是測(cè)試范圍內(nèi)壓力傳導(dǎo)速率的真實(shí)反映，可代表儲(chǔ)層滲流特征。通過(guò)對(duì)壓力速率曲線求解，即可獲得儲(chǔ)層的物性參數(shù)。無(wú)論是續(xù)流階段還是徑向流動(dòng)階段，壓力傳導(dǎo)速率隨時(shí)間與壓差變化，儲(chǔ)層特征變化將導(dǎo)致儲(chǔ)層壓力傳導(dǎo)速率的變化，通過(guò)對(duì)比分析異常變化形態(tài)與變化量，能夠?qū)?chǔ)層的滲流特征進(jìn)行定量的分析計(jì)算。這一典型特征為火山巖測(cè)試資料解釋處理奠定了理論基礎(chǔ)。

1 等時(shí)速率模型建立

模型假設(shè)具有井筒儲(chǔ)集的均質(zhì)、無(wú)限大油藏。根據(jù)試井基礎(chǔ)理論，測(cè)試開井流動(dòng)后不穩(wěn)定期壓降方程為[8-10]：

(1)

式中，pwf為井底流動(dòng)壓力，MPa；pi為原始地層壓力，MPa；q為開井流動(dòng)均產(chǎn)量，m3/d；μ為流體粘度，mPa·s；B為體積系數(shù)；K為地層有效滲透率，10-3μm2；h為油層厚度，m；tp為生產(chǎn)時(shí)間，h；φ為孔隙度；Ct為綜合壓縮系數(shù)，MPa-1；rw為井底半徑，m；S為表皮系數(shù)。

對(duì)式(1)應(yīng)用疊加原理可以得到壓力恢復(fù)方程，即：

或：

(2)

式中，pws為關(guān)井恢復(fù)壓力，MPa；m為霍納直線段斜率；t為關(guān)井恢復(fù)時(shí)間，h。

根據(jù)等時(shí)速率定義建立等時(shí)速率方程：

(3)

式中，pws2、pws1分別是關(guān)井t2、t1時(shí)間的井底壓力恢復(fù)值。

由式(2)和式(3)求解可得到等時(shí)速率曲線方程:

Vp=mlg{[t2(tp+t1)]/[t1(tp+t2]}/(t2-t1)

(4)

或：

pws2-pws1=mlg{[t2(tp+t1)]/[t1(tp+t2)]}

(5)

對(duì)于裂縫-孔隙性儲(chǔ)層，進(jìn)入裂隙流動(dòng)階段的滲流特征雖然與孔隙滲流不盡相同，但速率的變化是一致的，呈線性流動(dòng)特征，符合壓力恢復(fù)等時(shí)速率方程，但由于恢復(fù)受到裂縫非線性湍流影響，導(dǎo)致了在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)測(cè)的壓力值遠(yuǎn)大于線性流壓力值，延長(zhǎng)了壓力恢復(fù)的時(shí)間。將時(shí)間差定義為湍流時(shí)間tc，即恢復(fù)時(shí)間為t+tc，則裂縫性儲(chǔ)層的等時(shí)速率方程為：

Vp=mlg{[t2+tc)(tp+t1+tc)]/[(t1+tc)(tp+t2+t)]}/(t2-t1)

(6)

儲(chǔ)層污染反映在滲流特征上表現(xiàn)為有效滲透率下降，導(dǎo)流、導(dǎo)壓能力降低，導(dǎo)致在壓力恢復(fù)測(cè)試中單位時(shí)間實(shí)測(cè)的壓力值小于真實(shí)壓力值，即，儲(chǔ)層受污染后要測(cè)取到真實(shí)壓力值所需要的時(shí)間要長(zhǎng)于理論模型時(shí)間。將時(shí)間差定義為污染時(shí)間ts，則儲(chǔ)層受污染后等時(shí)速率方程為：

Vp=mlg{[t2+tc-ts)(tp+t1+tc-ts)]/[(t1+tc-ts)(tp+t2+tc-ts)]}/(t2-t1)

(7)

2 等時(shí)速率解釋方法應(yīng)用步驟與結(jié)果驗(yàn)證

2.1解釋方法應(yīng)用步驟

等時(shí)速率解釋方法主要以模型擬合解釋為基礎(chǔ)，將實(shí)測(cè)壓力恢復(fù)曲線的等時(shí)速率曲線與模型典型等時(shí)速率曲線進(jìn)行擬合，通過(guò)調(diào)整滲透率K、地層壓力pi、湍流時(shí)間tc和污染時(shí)間ts，使曲線達(dá)到完全擬合狀態(tài)，此時(shí)典型曲線的參數(shù)即是儲(chǔ)層的物性參數(shù)。

1)求滲透率初值 作Vp-lg{[t2(tp+t1)]/[t1(tp+t2)]}/(t2-t1)關(guān)系曲線圖(見(jiàn)圖1)，將曲線未端平滑直線段作直線，求取直線斜率m、滲透率K。

2)求地層壓力初值 作Vp-pws的關(guān)系曲線圖(見(jiàn)圖2)，將曲線未端取平滑直線段作直線，求取直線斜率m和pws。

3)擬合校驗(yàn)初值，求取地層參數(shù) 用等時(shí)速率方程作速率模型圖和壓力恢復(fù)方程作壓力恢復(fù)曲線檢驗(yàn)圖(見(jiàn)圖3、4)，并分別與實(shí)測(cè)曲線放在同一個(gè)坐標(biāo)區(qū)內(nèi)，調(diào)整參數(shù)，使實(shí)測(cè)曲線與模型曲線完全擬合，即可求取地層參數(shù)。

圖1 Vp-lgf(t)關(guān)系曲線圖 圖2 Vp-pws的關(guān)系曲線圖

圖3 典型速率曲線擬合圖 圖4 壓力恢復(fù)曲線檢驗(yàn)圖

2.2結(jié)果驗(yàn)證

表1 ND108井測(cè)試資料對(duì)比解釋結(jié)果

在出現(xiàn)徑向流的壓力恢復(fù)曲線中截取曲線續(xù)流段數(shù)據(jù)應(yīng)用等時(shí)速率法進(jìn)行解釋，驗(yàn)證解釋結(jié)果的正確性并校核現(xiàn)代試井解釋結(jié)果。

實(shí)例1ND108井第2層測(cè)試資料。用現(xiàn)代試井解釋的無(wú)限導(dǎo)流+U型邊界模型分析徑向流資料，用等時(shí)速率解釋的裂縫+污染模型分析徑向流資料和前35h續(xù)流資料，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表2 M23井測(cè)試資料對(duì)比解釋結(jié)果

實(shí)例2M23井第4層資料。用現(xiàn)代試井解釋的具有井筒儲(chǔ)集和表皮影響的均質(zhì)油藏模型分析徑向流資料，用等時(shí)速率解釋的均質(zhì)儲(chǔ)油藏模型分析徑向流資料和前35h續(xù)流資料，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2。

由對(duì)比結(jié)果看出，徑向流和續(xù)流等時(shí)速率解釋結(jié)果相近，與巖礦試驗(yàn)結(jié)果及測(cè)井資料相符，現(xiàn)代試井解釋結(jié)果誤差偏大。

3 火山巖儲(chǔ)層特征評(píng)價(jià)

3.1ND構(gòu)造火山巖儲(chǔ)層特征

ND構(gòu)造帶位于三塘湖盆地馬朗凹陷ND鼻隆帶的中部，是最具火山巖代表性的構(gòu)造。受天然裂縫發(fā)育程度影響較大，不規(guī)律的儲(chǔ)層形態(tài)與特征決定了儲(chǔ)層在縱向和橫向上的嚴(yán)重非均質(zhì)性。

1)石炭系C2h組 測(cè)試6層，全部未出現(xiàn)徑向流段。實(shí)測(cè)壓力梯度為0.143～0.876MPa/100m，對(duì)其中4層續(xù)流資料進(jìn)行等時(shí)速率分析，結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)解釋結(jié)果分析，裂縫湍流系數(shù)β異常大，表明近井帶存在天然裂縫且發(fā)育較好，對(duì)流動(dòng)影響較大，污染后導(dǎo)致導(dǎo)流能力變差。儲(chǔ)層物性總體上表現(xiàn)較差，實(shí)施改造措施后產(chǎn)能較低。實(shí)測(cè)和解釋壓力梯度變化大，表明儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重。

表3 石炭系C2h組未出現(xiàn)徑向流資料解釋結(jié)果

2)石炭系C2k組 測(cè)試14層，有11層未出現(xiàn)徑向流段。實(shí)測(cè)梯度0.595～0.998MPa/100m。對(duì)其中5層續(xù)流資料進(jìn)行等時(shí)速率分析，結(jié)果見(jiàn)表4。根據(jù)解釋結(jié)果分析，裂縫湍流系數(shù)較大，說(shuō)明近井帶存在天然裂縫且發(fā)育程度較好。近井帶存在污染，導(dǎo)致儲(chǔ)層導(dǎo)流能力變差，儲(chǔ)層物性總體上表現(xiàn)較差。實(shí)測(cè)和解釋壓力梯度變化較大，表明儲(chǔ)層非均質(zhì)性比較嚴(yán)重。

表4 石炭系C2k組未出現(xiàn)徑向流資料解釋結(jié)果

3.2MZ構(gòu)造儲(chǔ)層特征

測(cè)試16層，有5層出現(xiàn)徑向流，壓力梯度為0.894～1.471MPa/100m；有11層未出現(xiàn)徑向流，對(duì)其中4層續(xù)流資料進(jìn)行等時(shí)速率分析，結(jié)果見(jiàn)表5。根據(jù)解釋結(jié)果分析，近井帶存在天然裂縫，裂縫壁受到污染致導(dǎo)流能力下降?？傮w看，天然裂縫發(fā)育不是很好。壓力梯度較高，表明儲(chǔ)層能量較高；物性差，導(dǎo)致測(cè)試產(chǎn)量低。后期分析，M38井第2層壓裂效果較好，說(shuō)明壓裂不僅改善了近井帶滲流條件還有解除了裂縫通道的污染。

表5 MZ構(gòu)造未出現(xiàn)徑向流資料解釋結(jié)果

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1) 等時(shí)速率解釋方法主要用于火山巖儲(chǔ)層未出現(xiàn)徑向流測(cè)試資料的解釋分析，是試井資料解釋方法的創(chuàng)新和補(bǔ)充，使大量的早期測(cè)試資料得到進(jìn)一步分析處理，并有效驗(yàn)證了現(xiàn)代試井解釋結(jié)果，為利用測(cè)試資料解釋評(píng)價(jià)火山巖儲(chǔ)層提供了方法和依據(jù)。

2)以壓力恢復(fù)傳導(dǎo)速率為基礎(chǔ)的等時(shí)速率解釋方法，較好的分析評(píng)價(jià)了火山巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征，解決了火山巖等特低滲裂縫-孔隙型儲(chǔ)層續(xù)流資料的定量和定性分析問(wèn)題，但還沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論模型與完善的分析方法，還需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化解釋程序，逐步使解釋方法系統(tǒng)化和規(guī)范化，以滿足不同類型儲(chǔ)層測(cè)試解釋評(píng)價(jià)的需要。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.08.009

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