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        不同尺度滲透率評(píng)價(jià)方法研究

        2011-11-22 03:09:59張海茹中國石油大學(xué)北京石油工程學(xué)院北京102249
        關(guān)鍵詞:分析

        李 昊,張海茹 (中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院,北京 102249)

        不同尺度滲透率評(píng)價(jià)方法研究

        李 昊,張海茹 (中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院,北京 102249)

        在油氣田開發(fā)過程中,滲透率是非常重要的參數(shù)之一。常用的滲透率評(píng)價(jià)方法有巖心分析、測井解釋和試井等。利用化驗(yàn)分析和測試資料總結(jié)了幾種不同尺度滲透率評(píng)價(jià)方法的相互關(guān)系。實(shí)際資料處理結(jié)果表明,巖心滲透率直觀準(zhǔn)確,但是一般僅限于小尺度范圍探測,由于分析數(shù)據(jù)的代表性差,因而必須與其他動(dòng)態(tài)資料結(jié)合進(jìn)行綜合分析;測井解釋滲透率通過測井資料間接獲取滲透率,能反映井筒附近較大區(qū)域的地層平均滲透率,也能很好地反映儲(chǔ)層物性在縱向上的變化規(guī)律;試井計(jì)算一個(gè)區(qū)塊的平均滲透率能反映該區(qū)塊地層的真實(shí)滲透率,多用于大尺度探測范圍,因而該方法在油氣田開發(fā)的中后期可以廣泛應(yīng)用。

        滲透率;巖心;測井;試井

        在油氣田勘探開發(fā)過程中,儲(chǔ)層的滲透性是進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的一個(gè)重要參數(shù)[1]。儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)對(duì)正確認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層特性、確定油氣井產(chǎn)能以及進(jìn)行開發(fā)方案設(shè)計(jì)和調(diào)整工作具有重要意義[2]。目前,獲得儲(chǔ)層滲透率主要途徑有巖心分析[3]、測井計(jì)算滲透率[4]和地震解釋滲透率、電纜地層測試滲透率、鉆桿地層測試滲透率以及試井滲透率等方法[5]。由于滲透率獲取的方式不同,所得到的意義不同,現(xiàn)場應(yīng)用條件也有區(qū)別。巖心分析滲透率反映的是幾厘米范圍內(nèi)的巖石滲透性,屬于小尺度范疇;測井分析得到的滲透率反映幾十厘米范圍內(nèi)的巖石滲透性,屬于中尺度范疇;試井分析探測范圍較大,屬于大尺度范疇。在某一特定區(qū)塊選用哪種方法計(jì)算滲透率,是油氣田勘探開發(fā)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問題。筆者結(jié)合油田實(shí)際資料,在對(duì)巖心分析、測井及試井等常用滲透率評(píng)價(jià)方法研究的基礎(chǔ)上,基于以上3種不同尺度,探討其滲透率適用性及其相互關(guān)系。

        1 不同尺度滲透率評(píng)價(jià)方法

        目前國內(nèi)對(duì)滲透率尺度劃分還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),以儀器探測深度所反映的巖石滲透性范圍為標(biāo)準(zhǔn),分別將巖心分析、測井、試井歸為小、中、大尺度滲透率評(píng)價(jià)方法。

        1)巖心分析 通過鉆井取心,在室內(nèi)對(duì)巖心分析滲透率時(shí),一般以空氣為滲濾流體對(duì)巖樣進(jìn)行直接測量得到取心處巖心的絕對(duì)滲透率。巖心分析的缺點(diǎn)是成本較高,探測范圍有限。根據(jù)目的區(qū)塊的巖石類型,用巖心樣品分析滲透率和孔隙度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,其相關(guān)式形式如下:

        lgK=AΦ+B

        (1)

        式中,K為巖心分析得到的滲透率,10-3μm2;Φ為巖石孔隙度,%;A、B表示地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

        2)測井 測井分析針對(duì)已勘探地區(qū),利用取心所得的巖心滲透率與常規(guī)測井信息,通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)等方法建立儲(chǔ)層滲透率與巖石孔隙度、束縛水飽和度、粒度中值等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)回歸關(guān)系來計(jì)算滲透率。用測井資料可以連續(xù)確定縱向上的滲透率,但確定方法及結(jié)果依賴巖心分析結(jié)果,另外也受測井儀器探測范圍及表皮效應(yīng)的影響。

        利用斯倫貝謝公司生產(chǎn)的RFT儀器進(jìn)行地層測試時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力降落,停止測試時(shí)壓力得到恢復(fù),利用壓降法所得的滲透率為[6]:

        (2)

        式中,q為流量,cm3/s;μ為流體粘度,相當(dāng)于鉆井液濾液的粘度,mPa·s;Δp為恢復(fù)后期壓力減去下降后期壓力,psi。

        通過分析壓力在均勻無限大地層中球坐標(biāo)系下的擴(kuò)散方程,得到球形壓力恢復(fù)計(jì)算平均滲透率的公式為[6]:

        (3)

        式中,q1為流量,cm3/s;ms為壓力差與球形時(shí)間函數(shù)的斜率;Ct為未污染地層總壓縮系數(shù),1/psi;φ為地層孔隙度,%。

        鉆柱測試(DST)以鉆桿作為油管,利用封隔器和測試閥把井筒鉆井液與鉆桿空間隔開,在不排除井內(nèi)鉆井液的前提下,對(duì)測試層段進(jìn)行短期模擬生產(chǎn)。為獲取儲(chǔ)層物性參數(shù),一般采用Horner法[7]:

        (4)

        式中,pws為井底壓力,MPa;pi為原始地層壓力,MPa;μ為液體粘度,mPa·s;K為試井解釋得到的滲透率,10-3μm2;B為液體地層體積系數(shù);tp為開井生產(chǎn)流動(dòng)時(shí)間,h;Δt為開井生產(chǎn)流動(dòng)時(shí)間,h;h為儲(chǔ)層有效厚度,m。

        3)試井 試井解釋滲透率是根據(jù)壓力降落曲線或恢復(fù)曲線計(jì)算得到的滲透率(有效滲透率)[6],該方法結(jié)果可靠,但在高滲透地層由于壓力恢復(fù)太快以致不能進(jìn)行定量分析。壓降分析的探測半徑大約為幾厘米,壓力恢復(fù)的探測半徑約在1m至幾米的范圍,因而所確定的滲透率只反映探測范圍內(nèi)的有效滲透能力。不足之處是縱向分辨能力較差,目前還不能完全解決多層油藏滲透率的確定問題。

        2 不同尺度滲透率的關(guān)系

        上述方法得到的滲透率代表了不同尺度的探測范圍。結(jié)合油田實(shí)際資料,分別研究巖心分析滲透率與測井解釋滲透率、RFT解釋滲透率和DST解釋滲透率、壓降分析滲透率與巖心分析滲透率、測井解釋滲透率與試井解釋滲透率之間的關(guān)系,并了解各種滲透率的適應(yīng)性。

        巖心分析孔隙度和滲透率趨勢線與經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比圖如圖1所示。從圖1可以看出,巖心分析的趨勢線(圓點(diǎn)線)與幾種常用測井分析的經(jīng)驗(yàn)公式一致性不是很好。圖2所示為對(duì)某油田通過建立巖心分析滲透率和測井曲線的關(guān)系得到的滲透率,結(jié)果表明測井計(jì)算滲透率與巖心分析滲透率有較好的一致性。因此,在研究該油田時(shí)一般使用測井計(jì)算滲透率。

        圖1 巖心分析孔隙度和滲透率趨勢線與經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比圖[8] 圖2 巖心分析與測井解釋滲透率對(duì)比圖

        與DST測試方式相比,RFT測試方式不受地層限制,而DST測試的試油層段則不能劃分太細(xì),因?yàn)橥ㄟ^1口井不能獲取多點(diǎn)壓力資料。表1所示為某陸上油田和海上油田分別通過DST測試和RFT測試得到的滲透率[6]。從表1可以看出,陸上油田進(jìn)行了一個(gè)層位的DST測試,其滲透率代表較大范圍的平均值。通過RFT測試得到的滲透率代表較小范圍的有效滲透率,但有較好的縱向分辨率。海上油田通過DST測試得到的滲透率比通過RFT測試得到的滲透率大得多,但兩者在縱向上的大小分布較為相符。主要原因是鉆井過程產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng),導(dǎo)致井筒周圍巖層破損,因而通過DST測試得到的滲透率通常偏大。

        表1 RFT解釋滲透率與DST解釋滲透率對(duì)比

        圖3 試井解釋滲透率與測井解釋滲透率對(duì)比

        壓降法的探測范圍和巖心分析的范圍基本相當(dāng),都屬于小尺度范疇,兩者有較好的相關(guān)性。下式是某油田由壓降法和巖心分析獲得的滲透率對(duì)比關(guān)系式[6]:

        lgKcore=0.8719+0.9601lgKd

        (5)

        式中,Kcore為巖心分析得到的滲透率,10-3μm2;Kd為利用壓降法得到的滲透率,10-3μm2。

        將試井滲透率與測井滲透率進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),在裂縫性儲(chǔ)層和疏松砂巖儲(chǔ)層兩者沒有相關(guān)性,試井滲透率通常要比測井滲透率大許多倍;在致密低滲透儲(chǔ)層,整體滲透率性差,測井滲透率通常大于試井滲透率(見圖3)。

        3 結(jié) 論

        1)巖心滲透率直觀準(zhǔn)確,但是一般僅限于小尺度范圍探測,由于分析數(shù)據(jù)的代表性差,因而必須與其他動(dòng)態(tài)資料結(jié)合進(jìn)行綜合分析。

        2)測井解釋滲透率通過測井資料間接獲取滲透率,能反映井筒附近較大區(qū)域的地層平均滲透率,也能很好地反映儲(chǔ)層物性在縱向上的變化規(guī)律。

        3)試井計(jì)算一個(gè)區(qū)塊的平均滲透率能反映該區(qū)塊地層的真實(shí)滲透率,多用于大尺度探測范圍,因而該方法在油氣田開發(fā)的中后期可以廣泛應(yīng)用。

        [1]黃華,王藝景.確定不同巖性儲(chǔ)層滲透率參數(shù)的方法研究[J].國外測井技術(shù),1999,14(3):15-17.

        [2] 安小平,李相方.不同方法獲取滲透率的對(duì)比分析[J].油氣井測試,2005,14(5):14-17.

        [3] Wingen N.Field application of core analysis and depth-pressure methods to the determination of mean effective permeability[J].SPE942063,1984.

        [4] 楊勝來,魏俊之.油層物理學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

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        [編輯] 李啟棟

        10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.010

        TE311

        A

        1673-1409(2011)07-0027-03

        2011-05-25

        李昊,男,現(xiàn)主要從事石油工程專業(yè)方面的學(xué)習(xí)。

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