蘇明飛(中石油大慶油田有限責(zé)任公司大慶鉆探工程公司測井公司市場管理中心印尼項(xiàng)目部,黑龍江大慶 163000)

低滲砂巖儲(chǔ)層測井評(píng)價(jià)與應(yīng)用

蘇明飛(中石油大慶油田有限責(zé)任公司大慶鉆探工程公司測井公司市場管理中心印尼項(xiàng)目部,黑龍江大慶 163000)

大慶外圍低滲儲(chǔ)層主要為陸相碎屑巖沉積,巖性致密,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)性較強(qiáng),橫向可對(duì)比性差,用傳統(tǒng)解釋方法對(duì)其儲(chǔ)層的正確評(píng)價(jià)比較困難。根據(jù)巖心特征和油井儲(chǔ)層電阻率特征分析的結(jié)果,對(duì)大慶油田外圍存在的低滲透儲(chǔ)層油井進(jìn)行整體研究,提出了一套利用普通測井資料進(jìn)行組合分析評(píng)價(jià)的方法,以此來解釋評(píng)價(jià)低滲透碎屑巖油井儲(chǔ)層,涉及儲(chǔ)層泥漿浸入污染程度評(píng)價(jià)、油井開采產(chǎn)量計(jì)算和預(yù)測等技術(shù)。該方法在大慶外圍低滲透油田實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,效果較好,能有效地指導(dǎo)低滲儲(chǔ)層的勘探開發(fā)。

低滲砂巖儲(chǔ)層;測井評(píng)價(jià);應(yīng)用

我國低滲透油田分布較廣、油氣總資源量豐富,但是低滲透油氣田鉆井完井和開采開發(fā)效果整體較差。進(jìn)一步提高我國低滲透儲(chǔ)層的分析研究水平具有十分重要的意義[1]。運(yùn)用常規(guī)測井資料和傳統(tǒng)的測井解釋方法對(duì)低滲儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)十分困難,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)測井解釋符合率低、產(chǎn)量預(yù)測誤差大等問題,給后期的開發(fā)帶來較大困難,制約了低滲油氣田的高效開發(fā)。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的研究,近年來逐步形成了一系列低滲儲(chǔ)層測井評(píng)價(jià)方法,如交會(huì)法產(chǎn)量預(yù)測、鉆井泥漿污染對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)能影響評(píng)價(jià)、有利油氣區(qū)塊預(yù)測方法,已在低滲油氣田勘探開發(fā)中應(yīng)用,效果明顯,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。下面,筆者就儲(chǔ)層產(chǎn)量預(yù)測和鉆井液污染評(píng)價(jià)2個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

1 儲(chǔ)層產(chǎn)量預(yù)測

在低滲油氣田開發(fā)過程中,油氣儲(chǔ)層的生產(chǎn)能力是各種影響因素的綜合反映。影響油田油井開采產(chǎn)油量的因素很多,一般分為2大部分:一部分是油氣儲(chǔ)層方面的因素,包括儲(chǔ)層巖石巖性、含油氣特性、物料性質(zhì)、流體特征等;另一部分是施工工程方面的因素,包括油井井口半徑、鉆頭半徑、表皮系數(shù)等。就大慶油田外圍低滲儲(chǔ)層而言,油井相關(guān)地層能力一般較低,幾乎普遍需要采取抽吸方式增產(chǎn),而且各個(gè)井口的射孔方式方法、井口參數(shù)等都基本一樣。根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果和實(shí)驗(yàn)成果表明,鉆井液對(duì)儲(chǔ)層造成的污染程度有限,油氣儲(chǔ)層開采產(chǎn)量主要由油氣儲(chǔ)層本身參數(shù)和性質(zhì)特征決定。

反映油井孔隙結(jié)構(gòu)情況的膠結(jié)指數(shù)m和儲(chǔ)層含油指示參數(shù)OID是影響低滲儲(chǔ)層油氣產(chǎn)能的2個(gè)最主要參數(shù),油氣儲(chǔ)層產(chǎn)油量和上述2個(gè)參數(shù)的交會(huì)面積S值相互之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[2],分別根據(jù)相關(guān)共識(shí)計(jì)算出低滲儲(chǔ)層上述參數(shù)結(jié)果,然后據(jù)此計(jì)算得出交會(huì)面積S的大小,就可以由此計(jì)算得出油氣井儲(chǔ)層產(chǎn)量Q和儲(chǔ)層本身物性相互之間的理論關(guān)系。儲(chǔ)層含油指示參數(shù)OID(相當(dāng)于單位厚度儲(chǔ)層的最開始產(chǎn)油量)與油井深測向電阻率Rt、儲(chǔ)層孔隙度POR、泥漿含量VSH相互之間的的關(guān)系如下:

m與標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換后得到的自然伽馬GR的關(guān)系式:

根據(jù)上述儲(chǔ)層油氣產(chǎn)量Q和交會(huì)面積S之間的關(guān)系式分析可以確定:在油氣儲(chǔ)層測井趨勢圖上對(duì)OID與m進(jìn)行一定的刻度重疊設(shè)置,就可以由此得到每一層OID與m之間的交會(huì)面積S的大小。對(duì)此進(jìn)行擬合分析可以得到Q與S相互之間的關(guān)系式:

2 儲(chǔ)層鉆井液污染評(píng)價(jià)

大慶油田外圍低滲儲(chǔ)層地質(zhì)錄井油氣情況好,但是在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)量低,主要原因在于儲(chǔ)層在二開鉆井過程中浸泡時(shí)間較長,儲(chǔ)層被鉆井液嚴(yán)重污染,導(dǎo)致孔滲降低所致。為了提高油井產(chǎn)量,保護(hù)油氣層,對(duì)于大慶油田外圍低滲透儲(chǔ)層鉆井勘探的油井,嘗試對(duì)其二開完井進(jìn)行整改成為三開完井,而W29-7號(hào)井是第1口進(jìn)行三開完鉆井的油井,這口井在油藏儲(chǔ)層測試和投產(chǎn)產(chǎn)量獲取上都取得了良好的效果,因此在之后需要鉆探的油井均采用三開完井,雖然如此但仍然有部分井的產(chǎn)量比較低,同時(shí)三開完鉆的井與二開完井相比,周期較長,開采費(fèi)用增加,開發(fā)過程效率比較低下,所以對(duì)鉆井液對(duì)儲(chǔ)油層的污染情況和對(duì)油田產(chǎn)量的影響程度進(jìn)行研究十分重要。

一直以來研究領(lǐng)域缺乏科學(xué)有效的油氣儲(chǔ)層泥漿污染情況的評(píng)價(jià)方法,為此,筆者根據(jù)分析泥漿侵入造成其對(duì)電阻率測井效果的影響,經(jīng)過理論推導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)分析,提出一種直接運(yùn)用油層深、中、淺電阻率相互組合測井信息資料對(duì)泥漿侵入污染情況進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)的方法,根據(jù)數(shù)據(jù)擬合出的泥漿污染深度與泥漿侵入深度的關(guān)系式,得到儲(chǔ)層泥漿污染程度評(píng)價(jià)定量指標(biāo)。

2.1 泥漿侵入油氣儲(chǔ)層當(dāng)中的深度Dm

要得到泥漿侵入油氣儲(chǔ)層的深度(又稱泥漿侵入延伸半徑Dm,大小從井軸開始計(jì)算),首要取得的參數(shù)是侵入帶直徑Di的大小,采用譚氏求解方法根據(jù)電阻率相互組合測井資料進(jìn)行求取。譚氏求解方法理論提出對(duì)側(cè)向測井的情況來說,泥漿侵入深度校正情況僅僅由雙側(cè)向測井電極系數(shù)以及所測量地層的視電阻率大小2個(gè)因素決定,據(jù)此提出了只根據(jù)深、淺雙側(cè)向、沖洗帶視電阻率等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解油井地層真電阻率Rt和泥漿侵入帶直徑Di,對(duì)雙側(cè)向測井的泥漿侵入校正的計(jì)算理論公式為[3]:

式中,Kd、Rd分別表示深側(cè)向測井電極系數(shù)和深側(cè)向電阻率;Ks、Rs分別表示淺側(cè)向測井電極系數(shù)和淺側(cè)向電阻率,電阻率單位為Ω·m;Di表示泥漿侵入儲(chǔ)層造成的侵入帶直徑,cm;D0表示實(shí)際測量得出的井徑,cm;Rxo表示沖洗帶電阻率,Ω·m,該數(shù)據(jù)可用微球型聚焦測井得到的電阻率值進(jìn)行近似代替;Rt表示儲(chǔ)油地層實(shí)際真電阻率值,Ω·m。

根據(jù)公式左右關(guān)系情況可得出,如果Rd=Rs時(shí),則相應(yīng)有Rd=Rt=Rs,此時(shí)公式變?yōu)镈i≈D0。這個(gè)近似式表明此時(shí)泥漿侵入基本沒有或者很少。

充分考慮實(shí)際鉆井時(shí)鉆頭直徑對(duì)泥漿侵入帶來的影響,對(duì)式(5)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn),得到更加貼切反映油層實(shí)際情況下的泥漿侵入后造成的侵入半徑Dm計(jì)算公式為:

式中,C表示侵入半徑計(jì)算校正系數(shù);Bits表示鉆具鉆頭直徑,cm。

2.2 儲(chǔ)層泥漿侵入污染深度半徑Dr

根據(jù)我國許多學(xué)者對(duì)鉆井液污染低滲透油氣儲(chǔ)層情況研究經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析表明,油氣儲(chǔ)層被污染的面積大小隨泥漿侵入半徑的增大而增大,如果泥漿侵入半徑和深度進(jìn)一步繼續(xù)增大,油氣儲(chǔ)層被污染情況將增大十分緩慢基本趨于不變,同一塊被污染的面積基本變化為一個(gè)不再變化的定值,如圖1所示。油氣儲(chǔ)層被泥漿侵入污染的深度半徑一般要低于30cm,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[4],儲(chǔ)層被污染的深度Dr和泥漿侵入儲(chǔ)層深度半徑Dm存在以下關(guān)系:式中,泥漿侵入深度半徑Dm＜65cm。

根據(jù)式(6)對(duì)大慶油田外圍低滲儲(chǔ)層的18口井全部都進(jìn)行泥漿侵入情況評(píng)價(jià)計(jì)算分析,評(píng)價(jià)結(jié)果表明,當(dāng)采用不一樣的鉆井方式進(jìn)行完鉆的井,儲(chǔ)層的浸泡時(shí)間設(shè)置不一樣時(shí),儲(chǔ)層被泥漿侵入污染深度半徑全部低于15cm,均顯示為泥漿輕度污染,測井評(píng)價(jià)結(jié)果與巖心分析(或地層測試)結(jié)論一致。

其他油田類似儲(chǔ)層通過巖心對(duì)浸泡時(shí)間、儲(chǔ)層孔隙度和儲(chǔ)層污染深度半徑相互之間的關(guān)系分析研究可以得出,對(duì)于巖心孔隙度小于13%時(shí),浸泡時(shí)間小于20d大于10d,泥漿侵入污染深度半徑結(jié)果基本一樣,差別較小,均小于10cm;而且此時(shí)若浸泡時(shí)間相同,泥漿侵入深度變化較小,如圖2所示。對(duì)比分析式(6)評(píng)價(jià)計(jì)算得到的儲(chǔ)層污染程度情況與上述分析結(jié)果表現(xiàn)一致。

圖1 泥漿污染深度與泥漿侵入深度關(guān)系圖

圖2 孔隙度、浸泡時(shí)間與污染深度關(guān)系圖

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 預(yù)測產(chǎn)量產(chǎn)能

圖3 W8-23井、T6-11井產(chǎn)量預(yù)測圖

W8-23井是大慶外圍低滲油藏中的一口評(píng)價(jià)井,通過錄井顯示,在1611～1614.2m段為灰黃褐色油浸粉石英砂巖(見圖3),用傳統(tǒng)普遍的測井評(píng)價(jià)和解釋方法對(duì)改進(jìn)產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測可達(dá)到5～7t/d,為了達(dá)到盡快完井并進(jìn)行開采投產(chǎn),只測井分析得出了其中幾條主要參數(shù)曲線。但經(jīng)測試及抽汲等作業(yè)后,發(fā)現(xiàn)該井產(chǎn)量極低,經(jīng)一次補(bǔ)射孔和連續(xù)2次進(jìn)行酸化處理,油井開發(fā)投產(chǎn)的開采數(shù)量沒有得到顯著增加,對(duì)其進(jìn)行封井并回復(fù)壓力,待到50d過后從新開采撈出13.9t原油(按照日產(chǎn)油量計(jì)算為0.31t/d),在以后相當(dāng)長的時(shí)間里,認(rèn)為該井潛力較差,未再進(jìn)行相應(yīng)的增產(chǎn)措施。在新一輪老井挖潛過程中,對(duì)該井重新進(jìn)行評(píng)價(jià),用交會(huì)法對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行了重新預(yù)測,根據(jù)測井解釋結(jié)果,并綜合分析了鄰井試采等情況,認(rèn)為該井具有一定的潛力,可對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂改造作業(yè),以提高油井產(chǎn)能。

通過使用交會(huì)法計(jì)算出W8-23井測試井段1608.4～1615.4m的S為1.36,而且其中只有測試井段1611.7～1612.9m之間井段部分為有效油氣儲(chǔ)層,該段儲(chǔ)層厚度大小只有1.2m,比原解釋得到的3.2m小很多,預(yù)測產(chǎn)量為0.37t/d,產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)量比較吻合。該井物性最好的1611.7～1612.9m為石英砂巖,對(duì)該井段采用酸化措施效果不明顯,如果壓裂改造,產(chǎn)量會(huì)有明顯提高。根據(jù)重新評(píng)價(jià)結(jié)果,對(duì)W8-23井壓裂改造,獲得了日產(chǎn)油2.5t的產(chǎn)量。

對(duì)T6-11井測試井段2271.9～2274.3m進(jìn)行產(chǎn)量評(píng)級(jí)計(jì)算和預(yù)測,結(jié)果如圖3所示。采用交會(huì)法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算得到該層的S值大小為2.4,評(píng)價(jià)預(yù)測該井的產(chǎn)量大小為0.95t/d,井段為油層。該井進(jìn)行投產(chǎn)開采后產(chǎn)量可達(dá)0.9～1.15t/d,沒有含水,測試評(píng)價(jià)得到的結(jié)論為油層,測試結(jié)果和交會(huì)法計(jì)算預(yù)測得到的油井產(chǎn)量基本保持一致。

3.2 確定合理井身結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)層泥漿污染評(píng)價(jià)結(jié)論可以作為優(yōu)化射孔作業(yè)的依據(jù),如選擇射孔方式、參數(shù)等。通過對(duì)該區(qū)的儲(chǔ)層污染評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),選用不一樣的鉆井方式進(jìn)行完鉆的油井,儲(chǔ)存的浸泡時(shí)間不一樣,油井儲(chǔ)層受到泥漿污染情況均表現(xiàn)為輕度污染。儲(chǔ)層產(chǎn)量主要是受儲(chǔ)層的物性、含油飽和度和厚度影響,而泥漿污染對(duì)產(chǎn)量的影響不大。為此,新開油井全部采用二開完井方式進(jìn)行鉆井的井身結(jié)構(gòu),僅僅從鉆井技術(shù)和套管方面單井費(fèi)用成本就可以節(jié)約近20萬元,而且大大減短了完井時(shí)間和工程周期,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。目前該地區(qū)的新開發(fā)的一批生產(chǎn)井均采用二開井身結(jié)構(gòu),其中已完鉆的T5-12、T3-2井預(yù)測產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量基本相當(dāng),說明了井身結(jié)構(gòu)選擇是合理的,測井技術(shù)為井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了可靠的技術(shù)支持。

4 結(jié)論

1)通過交會(huì)計(jì)算預(yù)測大慶外圍低滲儲(chǔ)層的產(chǎn)量十分準(zhǔn)確,產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)量吻合,提高了低滲油田的開發(fā)效果。

2)采用不同鉆井方式完鉆的井,儲(chǔ)層均受到輕度泥漿污染。產(chǎn)量主要受儲(chǔ)層的物性、含油飽和度和厚度影響的井可采用二開完鉆的井身結(jié)構(gòu)。

[1]王建國,何順利,劉婷婷,等.榆林氣田山2段低滲砂巖儲(chǔ)層測井綜合評(píng)價(jià)[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007, 29(1):54-56.

[2]張凌云.致密碎屑巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法研究[J].石油地球物理勘探,2008,26(5):79-80.

[3]范翔宇,夏宏泉,陳平,等.測井計(jì)算鉆井液侵入深度的新方法研究[J].天然氣工業(yè),2004,24(5):68-70.

[4]范翔宇,夏宏泉,陳平,等.鉆井泥漿污染儲(chǔ)層程度的測井評(píng)價(jià)方法研究[J].天然氣工業(yè),2005,25(10):76-78.

[編輯] 洪云飛

P631.8

A

1673-1409(2014)32-0061-04

2014-07-12

蘇明飛(1983-),男,工程師,現(xiàn)主要從事測井解釋方面的研究工作。