鹿克峰 簡 潔 朱文娟 付焱鑫 薛 皓 單理軍 馬 戀

（中海石油（中國）有限公司上海分公司勘探開發(fā)研究院 上海 200030）

鹿克峰，簡潔，朱文娟，等.利用MDT壓降流度求取低滲氣藏氣相滲透率的方法［J］.中國海上油氣，2015，27（6）：53-56.

目前MDT測井技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海上油氣田，而采用該項技術(shù)評價儲層物性和產(chǎn)能也相應(yīng)地取得了一定的進(jìn)展。劉堂晏 等［1］指出 MDT測取的通常是鉆井液濾液流度，可通過鉆井液濾液黏度轉(zhuǎn)化為儲層滲透率；袁云福 等［2］明確了MDT解釋滲透率是多相流體在儲層條件下的有效滲透率；張聰慧 等［3］提出在油水黏度比較為接近的情況下，MDT解釋滲透率與油相滲透率相當(dāng)。由此可見，業(yè)界對MDT測試條件與原始地層的差異有了較為一致的認(rèn)識，而且文獻(xiàn)［1］中也提出了將MDT解釋滲透率轉(zhuǎn)化為測試條件下滲透率的方法。值得注意的是，與氣藏產(chǎn)能直接相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)是原始地層條件下的氣相滲透率，但已有文獻(xiàn)對此并未提及。本文在調(diào)研低滲氣藏鉆井液濾液侵入機(jī)理的基礎(chǔ)上，選用穩(wěn)態(tài)法水氣相對滲透率曲線導(dǎo)出了氣相滲透率與MDT壓降流度的理論關(guān)系式，并以東海地區(qū)低滲氣田實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了地區(qū)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，為海上氣田探井隨鉆過程中氣藏產(chǎn)能評估提供了一種新的途徑和方法。

1 原理與方法

有關(guān)文獻(xiàn)［4-6］表明，低滲氣藏地層損害過程不同于常規(guī)氣藏，低滲氣藏儲層存在較大的潛在的毛細(xì)管能量，水基液體與地層接觸時在井筒與地層之間產(chǎn)生的親水吸入趨勢將水吸入儲層中，導(dǎo)致鉆井后MDT探測范圍中的地層流體為束縛水、侵入的鉆井液濾液以及殘余氣，此時可流動相為鉆井液濾液；而在鉆井前原始地層中流體是由天然氣和束縛水組成，此時可流動相為天然氣。本文研究的目的是將MDT測試條件下的鉆井液濾液流度轉(zhuǎn)化為原始地層條件下的氣相有效滲透率。

由液相與殘余氣共存時的鉆井液濾液流度表達(dá)式M=Kw（1-Sgr）／μw及液相有效滲透率定義式Kw（1-Sgr）=KKrw（1-Sgr），可導(dǎo)出絕對滲透率表達(dá)式為

式（1）中：M為鉆井液濾液流度，m D／（mPa·s）；μw為鉆井液濾液黏度，mPa·s；K為絕對滲透率，mD；Krw（1-Sgr）為穩(wěn)態(tài)法水氣相滲實(shí)驗(yàn)中殘余氣時水相相對滲透率，f。

又由氣相有效滲透率定義，束縛水與天然氣共存時的氣相有效滲透率表達(dá)式Kg（Swi）=KKrg（Swi）與式（1）聯(lián)立，得出采用MDT壓降流度和相對滲透率端點(diǎn)值計算原始地層條件下氣相有效滲透率的關(guān)系式為

式（2）中：Kg（Swi）為束縛水時氣相滲透率，mD；Krg（Swi）為束縛水時氣相相對滲透率，f。

式（2）中，MDT壓降流度為現(xiàn)場實(shí)測值，鉆井液濾液黏度依據(jù)劉堂晏 等［1］提供的方法確定（東海地區(qū)變化范圍為0.42～0.57 mPa·s，平均約為0.5 mPa·s）。在MDT壓降流度測量點(diǎn)對應(yīng)的砂層段取心并測取相對滲透率曲線時，即可直接采用式（2）計算最大氣相有效滲透率。但探井MDT測井時間通常早于相對滲透率曲線，甚至早于儲層巖心絕對滲透率的實(shí)驗(yàn)時間，這就需要借助區(qū)域已有的相對滲透率曲線建立預(yù)測關(guān)系式，確定流度測點(diǎn)的相對滲透率端點(diǎn)值。

實(shí)驗(yàn)室測定水氣兩相相對滲透率的方法有穩(wěn)態(tài)法與非穩(wěn)態(tài)法，圖1為利用2種方法測定的東海地區(qū)水氣相對滲透率曲線，實(shí)驗(yàn)樣品取自同一氣藏巖性物性相近的巖心。從圖1可以看出，原始地層條件下2種方法測定的氣相相對滲透率差異不大（左端點(diǎn)），但殘余氣飽和度與最大水相相對滲透率差異較大，穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法所測得的殘余氣飽和度分別為30.7%和13.63%，最大水相相對滲透率分別為0.091 3和0.241 5。顯然，2種實(shí)驗(yàn)方法均表明了液相侵入對地層滲透性的傷害（通常指的水鎖或液鎖），但穩(wěn)態(tài)法實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示的傷害程度更高。分析原因認(rèn)為：穩(wěn)態(tài)法采用恒速注入兩相流體的方式，實(shí)驗(yàn)測定中達(dá)到了毛管力平衡；而非穩(wěn)態(tài)法采用恒壓驅(qū)替的方式，驅(qū)替壓差較大（低滲巖心一般為1.00～10.00 MPa），毛管力處于非平衡狀態(tài)［7］；另外，在近平衡或欠平衡鉆井中，鉆井液濾液主要依靠毛管力自吸作用侵入地層，且最終的飽和度分布處于毛管壓力平衡狀態(tài)［4］，因此MDT測試條件更接近穩(wěn)態(tài)法水氣相滲實(shí)驗(yàn)條件，在選擇相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時需要注意！

圖1 穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法測定的東海地區(qū)水氣相對滲透率曲線Fig.1 Water gas relative permeability curves of East China Sea measured by steady state method and non-steady state method

東海地區(qū)穩(wěn)態(tài)法實(shí)驗(yàn)測得的水氣相對滲透率曲線共計9條，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)最大水相相對滲透率與絕對滲透率之間以及端點(diǎn)相對滲透率比值與絕對滲透率之間均存在較好的相關(guān)性（圖2、3）。

圖2 東海地區(qū)穩(wěn)態(tài)法實(shí)驗(yàn)最大水相相對滲透率與絕對滲透率統(tǒng)計關(guān)系Fig.2 Stastical relationship between maximum water relative permeability and absolute permeability of East China Sea measured by steady state method

圖3 東海地區(qū)穩(wěn)態(tài)法實(shí)驗(yàn)端點(diǎn)相對滲透率比值與絕對滲透率統(tǒng)計關(guān)系Fig.3 Stastical relationship between the ratio relative permeability of gas and water at end points and absolute permeability of East China Sea measured by steady state method

應(yīng)注意到，MDT壓降流度測點(diǎn)的巖石絕對滲透率也是未知的，需要將圖2中的統(tǒng)計關(guān)系式與式（1）聯(lián)立，得出計算絕對滲透率的關(guān)系式為

式（3）為隱式，可迭代求解出絕對滲透率，進(jìn)而代入圖3中的統(tǒng)計關(guān)系式后求出端點(diǎn)相對滲透率比值，即可通過式（2）求出原始地層氣相滲透率，用于氣藏的產(chǎn)能評價。

從整個求解過程看，在建立起區(qū)域的穩(wěn)態(tài)法相對滲透率端點(diǎn)值的相關(guān)關(guān)系式后，僅根據(jù)MDT測點(diǎn)壓降流度即可計算測點(diǎn)氣相滲透率，絕對滲透率僅是中間值，不需要測定。在探井隨鉆跟蹤過程中，直接的巖心物性分析資料往往是缺乏的，且MDT壓降流度是在地層條件下測量的，其結(jié)果反映的是井筒周圍一定范圍內(nèi)的滲流能力，相對于實(shí)驗(yàn)室常規(guī)物性分析更具代表性。

2 方法驗(yàn)證

首先將采用DST測試解釋所得的氣相滲透率與利用本文方法計算得到的氣相滲透率進(jìn)行對比和驗(yàn)證。為了盡量在同等條件下進(jìn)行對比，按照以下原則對東海地區(qū)低滲氣藏進(jìn)行篩選：①目標(biāo)氣藏DST測試獲取了穩(wěn)定的產(chǎn)量、流壓數(shù)據(jù)，壓力恢復(fù)出現(xiàn)了明顯的徑向流特征；②在縱向上和平面上砂層較均勻（東海地區(qū)通常以自然伽馬作為判斷儲層非均質(zhì)性的依據(jù)），MDT單點(diǎn)壓降流度具有代表性；③測試層為純氣層，不含可動水。對篩選出的6個符合條件的低滲氣藏進(jìn)行了對比（圖4），二者雖然無法完全吻合，但數(shù)據(jù)點(diǎn)基本位于對角線附近。

圖4 東海地區(qū)DST測試與本文方法計算氣相滲透率對比Fig.4 Comparison of gas permeability of East China Sea between DST test and the method proposed in this paper

然后選擇同樣的6個低滲氣藏，采用巖心分析并經(jīng)覆壓校正后的氣測滲透率值與本文方法計算得到的絕對滲透率值進(jìn)行了對比（圖5），二者差異相對于氣相滲透率有所增大，這與二者測量條件的差異有關(guān)，但基本處于同一數(shù)量級內(nèi)?？梢?，在探井隨鉆過程中采用MDT壓降流度估計氣相有效滲透率是可行的，在掌握了地層流體資料、供氣半徑等參數(shù)時，可將估計的氣相有效滲透率代入氣井產(chǎn)能方程進(jìn)一步估算產(chǎn)能。

圖5 東海地區(qū)巖心分析與本文方法計算絕對滲透率對比Fig.5 Comparison of absolute permeability of East China Sea between core analytical and the method proposed in this paper

3 結(jié)束語

在調(diào)研低滲氣藏鉆井液濾液侵入機(jī)理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了氣相滲透率與MDT壓降流度的理論關(guān)系式，并以東海地區(qū)低滲氣田穩(wěn)態(tài)法水氣相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了地區(qū)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式；通過與東海地區(qū)低滲氣藏DST測試結(jié)果和巖心分析結(jié)果的對比，驗(yàn)證了方法的正確性，從而為海上氣田探井隨鉆過程中氣藏產(chǎn)能評估提供了一種新的途徑和方法。

［1］劉堂晏，呂洪志，王紹民，等.用 MDT壓降流度計算地層滲透率的新方法［J］.中國海上油氣，2003，17（3）：211-214.Liu Tangyan，Lv Hongzhi，Wang Shaomin，et al.New calculation methods formation permeability from MDT mobility［J］.China Offshore Oil and Gas，2003，17（3）：211-214.

［2］袁云福，高楚橋.利用MDT和NMR資料確定儲層產(chǎn)能預(yù)測參數(shù)［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報，2004，26（增刊1）：68-69.Yuan Yunfu，Gao Chuqiao.Determining productivity prediction parameters with MDT and NMR data［J］.Journal of Jianghan Petroleum Institute，2004，26（S1）：68-69.

［3］張聰慧，劉樹鞏，李義.利用電纜地層測試資料進(jìn)行低滲儲層流度計算和產(chǎn)能預(yù)測［J］.中國海上油氣，2013，25（1）：43-45.Zhang Conghui，Liu Shugong，Li Yi.A discussion on methods to determine reservoir mobility and productivity by using wireline formation test data［J］.China Offshore Oil and Gas，2013，25（1）：43-45.

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［5］BENNION D B，THOMAS F B，BIETZ R F.Low permeability gas reservoirs：problems，opportunities and solutions for drilling，completion，stimulation and production［C］.SPE 35577，1996.

［6］BENNION D B，THOMAS F B，MA T.Recent advances in laboratory test protocols to evaluate optimum drilling，completion and stimulation practices for low permeability gas reservoirs［C］.SPE 60324，2000.

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