張傳舉, 徐大年, 韓東春, 王冬冬, 申小虎

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部, 北京 101149)

0 引 言

與砂泥巖儲層相比,碳酸鹽巖儲層具有孔隙度較小、滲透性較差以及非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)[1]。碳酸鹽巖油藏的這種特殊性和復(fù)雜性,在大部分裸眼井完井之后需要進(jìn)行酸化壓裂改造才能進(jìn)行投產(chǎn)。酸化壓裂已成為碳酸鹽巖儲層試油試采的重要手段,酸化壓裂效果的好壞直接決定了后續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)劣。在酸化壓裂求產(chǎn)后對酸化壓裂效果進(jìn)行精細(xì)評價(jià),繼而指導(dǎo)后續(xù)作業(yè)非常必要。一般都通過酸化壓裂后產(chǎn)能的高低評價(jià)酸化壓裂效果[2-3],但這種方法無法真實(shí)反映酸化壓裂后地層孔隙度滲透率的變化情況。蘇大明[4]曾利用交叉偶極聲波測井資料評價(jià)水力酸化壓裂效果,通常情況下這種測井資料測得較少,限制了其推廣應(yīng)用。本文通過對比常規(guī)測井資料和成像測井資料在酸化壓裂前后的差異評價(jià)酸化壓裂效果,以期對現(xiàn)場施工有一定的指導(dǎo)意義。

1 酸化壓裂工藝原理

與常規(guī)壓裂需要把砂子或者其他的支撐劑帶入地層不同,酸化壓裂是用酸液作為壓裂液實(shí)施不加支撐劑的壓裂。酸化壓裂的基本原理[5]是用高壓壓裂泵車向井下注入液體直至處理層段,巖石開始出現(xiàn)破裂形成裂縫,液體中常攜帶陶粒以增加破裂壓力;而后泵入酸液,靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面,停泵泄壓后,裂縫壁面仍然保持張開并具有足夠的導(dǎo)流能力。因此,酸化壓裂可提高地層滲透性,減小油流入井底的阻力,從而達(dá)到提高油井產(chǎn)量的目的。

2 酸化壓裂前后測井響應(yīng)特征變化

酸化壓裂是對地層的改造,有效的酸化壓裂可以顯著改善地層的孔隙度滲透率。測井響應(yīng)特征是地層的直觀顯示,當(dāng)酸化壓裂對地層進(jìn)行有效改造之后,測井資料會(huì)在酸化壓裂前后形成明顯的響應(yīng)差異。

2.1 酸化壓裂后常規(guī)測井資料響應(yīng)特征

酸化壓裂的主要目的是將地層壓開,溝通地層儲集體。由圖1可知酸化壓裂后常規(guī)測井曲線典型響應(yīng)特征:①自然伽馬值升高,因?yàn)橛刑樟＿M(jìn)入地層,陶粒主要成分為黏土,所以自然伽馬有一定幅度上升;②井徑擴(kuò)大,在酸化壓裂過程中井壁受到高壓壓裂作用以及酸液的溶蝕作用,因此井眼會(huì)產(chǎn)生大幅度擴(kuò)徑現(xiàn)象;③雙側(cè)向電阻率的值均減小且差異幅度變大,地層被壓開,酸液沖洗過渡帶進(jìn)入地層,因此雙側(cè)向電阻率值在酸化壓裂后均會(huì)變小,其雙側(cè)向差異的幅度也會(huì)隨之增大;④中子、密度、聲波測井曲線所反映的孔隙度增大,酸化壓裂可以有效改造地層,增大儲層段有效孔隙度,體現(xiàn)在測井曲線上則是聲波時(shí)差增大、中子測井值增大而密度測井值減小。

2.2 酸化壓裂后成像測井資料響應(yīng)特征

成像測井資料可直觀反映地層產(chǎn)狀、縫洞等儲集體的情況。在鉆井過程中,由于鉆頭對地層的沖擊和切割,較疏松地層經(jīng)常有成組誘導(dǎo)縫出現(xiàn)。酸化壓裂是采用高壓液體對地層進(jìn)行大規(guī)模擠壓改造,有效的酸化壓裂可以將儲層段成組壓開,反映在成像測井資料上是酸化壓裂后可以看到成組壓裂縫出現(xiàn)。

圖2至圖4來自同一口井不同井段,該井地層傾角8 °左右。通過酸化壓裂前后的成像測井曲線對比可知在非目的層段電成像測井資料上呈現(xiàn)層狀特征,酸化壓裂后也沒有出現(xiàn)明顯變化,說明層狀地層很難被壓開。在儲層段上部電成像測井曲線呈現(xiàn)塊狀地層特征,酸化壓裂后有成組壓裂縫出現(xiàn),說明酸化壓裂效果較好,有效地溝通了附近的儲集體。在酸化壓裂段下部由于地層應(yīng)力集中,所以酸化壓裂后呈現(xiàn)直劈縫特征。這表明通過酸化壓裂前后的成像測井資料對比可比較直觀地反映酸化壓裂效果,因此在試油試采過程中應(yīng)盡量集中對儲層段進(jìn)行酸化壓裂以節(jié)約成本。

圖1 酸化壓裂后常規(guī)測井曲線典型響應(yīng)特征

圖2 非目的層(層狀)段酸化壓裂前后成像測井資料對比

圖3 酸化壓裂段上部儲層段酸化壓裂前后成像測井資料對比

圖4 酸化壓裂段下部儲層段酸化壓裂前后成像測井資料對比

2.3 酸化壓裂效果測井評價(jià)指標(biāo)的建立

因?yàn)椴煌瑑拥膸r性物性差異明顯,因此單純通過試油后油氣產(chǎn)量評價(jià)酸化壓裂效果有失偏頗,工程上常用酸化壓裂過程中泵壓的變化評價(jià)酸化壓裂效果。由于

p泵壓=p井底+p摩阻-p靜液柱

(1)

那么地層被壓開酸液完全進(jìn)入地層時(shí),有

p停泵=p井底-p靜液柱

(2)

由此定義酸化壓裂后實(shí)際停泵壓力為B1,假設(shè)地層被壓開的理論停泵壓力為B2,則壓力差異幅度

1997年，一場廣為人知的人機(jī)大戰(zhàn)打響。加里·卡斯帕羅夫試圖衛(wèi)冕國際象棋冠軍。雖然他曾打敗過IBM的象棋程序深藍(lán)，但在復(fù)賽中被打敗了,這立刻成為頭條。人們疑慮的是：機(jī)器腦的邏輯思維能夠比肩人類？甚至還超過人類？當(dāng)時(shí)有專家打賭：在國際象棋比賽中戰(zhàn)勝人類的機(jī)器，在圍棋比賽中未必能獲勝。因?yàn)閲鍖男枰獞?zhàn)略思維，需要全局觀念。然而，歷史又開了一個(gè)大玩笑。

N=(B1-B2)/B1

(3)

式中,B2可通過區(qū)域地層壓力系數(shù)得到。

與其他常規(guī)測井曲線相比,酸化壓裂前后雙側(cè)向測井曲線的變化幅度最大。選用酸化壓裂前后雙側(cè)向測井曲線的對比評價(jià)酸化壓裂效果,建立酸化壓裂前后雙側(cè)向電阻率變化幅度和停泵壓力之間的關(guān)系。為量化酸化壓裂前后雙側(cè)向電阻率測井曲線的差異,定義

A1=酸化前地層電阻率/酸化前侵入帶電阻率

(4)

A2=酸化后地層電阻率/酸化后侵入帶電阻率

(5)

酸化壓裂前后雙側(cè)向測井差異變化幅度

M=A2/A1

(6)

在上述定義下,M值越大,代表酸化壓裂前后雙側(cè)向電阻率的差異幅度變化越大,即酸化壓裂效果越好;N值越大,代表壓力差異幅度越大,對于一口井也即停泵壓力越大,其酸化壓裂效果也越差。統(tǒng)計(jì)不同井次儲層段M值和N值得到的結(jié)果見表1。由表1得到如圖5所示圖版。

表1 M值與N值統(tǒng)計(jì)表

圖5 M值和N值對比圖版

通過查閱試油結(jié)論和工程泵壓的變化得知,A至G井中只有G井的酸化壓裂效果較差。由圖5可見,G井和其他井明顯分開,其他井的酸化壓裂效果較好,G井的酸化壓裂效果較差。通過不同方式的對比得到了相同結(jié)論,證明可以通過酸化壓裂前后測井曲線的對比反映酸化壓裂效果,這對酸化壓裂效果的檢測與評價(jià)具有指導(dǎo)意義。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

A井和B井均為裸眼井酸化壓裂,根據(jù)圖6和圖7依次對酸化壓裂前后各條曲線進(jìn)行對比。A井酸化壓裂后的自然伽馬值整體大于酸化壓裂前自然伽馬值,而B井酸化壓裂后自然伽馬值和酸化壓裂前沒有明顯區(qū)別;A井的擴(kuò)徑非常明顯,而B井的擴(kuò)徑比較細(xì)微;A井的雙側(cè)向差異的變化明顯大于B井,A井M值為5.11,B井M值為1.44。

圖6 A井酸化壓裂前后測井資料對比

圖7 B井酸化壓裂前后測井資料對比

圖8 A井酸化壓裂施工曲線圖

圖9 B井酸化壓裂施工曲線圖

通過酸化壓裂前后常規(guī)測井曲線對比表明,A井的酸化壓裂效果好于B井。為驗(yàn)證分析結(jié)果,對比分析2口井的工程酸化壓裂施工曲線(見圖8、圖9)。通過對A井、B井的酸化壓裂施工曲線及最終的停泵壓力對比可知A井N值為0.76,B井N值為0.72。通過查閱試油結(jié)論得知A井日產(chǎn)油5 m3,B井日產(chǎn)油2 m3。測井解釋結(jié)論顯示A井的儲層差于B井但試油效果好于B井,說明A井的酸化壓裂效果好于B井,這印證了酸化壓裂前后測井資料對比的結(jié)果,也表明對比酸化壓裂前后測井曲線可以有效地評價(jià)酸化壓裂效果。

4 結(jié) 論

(1) 通過酸化壓裂前后常規(guī)測井曲線對比得知,酸化壓裂后自然伽馬測井值可能因壓裂液中攜帶陶粒進(jìn)入地層而變大;井徑測井值會(huì)有不同程度的擴(kuò)徑現(xiàn)象;雙側(cè)向電阻率值均會(huì)變小,其差異幅度會(huì)增大;有效孔隙度變大,中子、密度、聲波等反映孔隙度的測井曲線也有相應(yīng)反映。酸化壓裂后的儲層滲透率和導(dǎo)流能力也有大幅度的增加。

(2) 通過酸化壓裂前后成像測井資料對比得知,在酸化壓裂效果好的儲層段會(huì)有成組壓裂縫出現(xiàn),而在水平層狀地層則酸化壓裂前后差別不大。在酸化壓裂段下部出現(xiàn)直劈縫,因此在酸化壓裂時(shí)盡量集中對儲層段進(jìn)行作業(yè)以節(jié)約成本。

(3) 通過雙側(cè)向電阻率差異幅度和酸化壓裂過程中的停泵壓力變化量建立了2個(gè)評價(jià)酸化壓裂效果的指標(biāo)M和N。由這2個(gè)評價(jià)指標(biāo)得知,酸化壓裂前后雙側(cè)向電阻率差異幅度越大,停泵壓力越小,其酸化壓裂效果越好,實(shí)例分析驗(yàn)證了其正確性。

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