趙軍, 楊陽, 李偉偉, 楊林, 馮春珍

(1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 四川 成都 610500; 2.中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部, 陜西 西安 710200)

0 引 言

產(chǎn)能是油氣儲層動態(tài)特征的一個綜合指標(biāo)[1],油氣井產(chǎn)能預(yù)測是油氣經(jīng)濟(jì)評價的重要環(huán)節(jié),其預(yù)測準(zhǔn)確性對后續(xù)井網(wǎng)布置、合理高效開發(fā),乃至整個油氣工業(yè)投資與決策都會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。蘇里格氣田屬于低孔隙度、低滲透率、低產(chǎn)、低豐度的大型氣藏,探索蘇里格致密砂巖儲層氣井產(chǎn)能預(yù)測評價方法,縮短產(chǎn)建周期,可為其開發(fā)提供重要的技術(shù)支持。致密砂巖氣層的測井評價一直是油田勘探的難題,國內(nèi)外對于致密砂巖儲層解釋參數(shù)測井模型往往沿用逐步回歸[2]、模糊模式識別[3]、灰色關(guān)聯(lián)[4]、動態(tài)聚類[4]等儲層產(chǎn)能預(yù)測方法,取得一定成效。這些方法大多基于均質(zhì)地層和線性映射的假設(shè)[5],沒有充分考慮致密砂巖氣層埋藏深度大,物性差,氣層的測井響應(yīng)特征不明顯等地質(zhì)條件的復(fù)雜性,難以大范圍推廣利用。

對蘇里格氣田致密砂巖儲層進(jìn)行分析,由于束縛水和殘余油(氣)的影響,使得含氣性評價與氣井產(chǎn)能預(yù)測結(jié)果不能反映真實地層情況[6]。為提高產(chǎn)能預(yù)測精度,減小束縛水飽和度和殘余油(氣)飽和度不同的影響,本文提出基于歸一化相對滲透率模型的有效地層系數(shù)F評價產(chǎn)能,在蘇里格氣田N區(qū)塊盒8段儲層應(yīng)用效果良好。

1 影響氣井產(chǎn)能的主要因素

儲層產(chǎn)能預(yù)測的理論基礎(chǔ)是經(jīng)典滲流理論中的穩(wěn)態(tài)平面徑向流方程[7-8],該方程體現(xiàn)了地層內(nèi)部流體流入井底時流量、壓力和其他各項物理因素的關(guān)系,但是在實際生產(chǎn)中,生產(chǎn)壓差往往因井而異,于是采用每米采油指數(shù)(IP)[9]評價產(chǎn)能

(1)

式中,IP為每米采油指數(shù),m3/d;Ko為儲層油相的相滲透率,×10-3μm2;B0為體積系數(shù);μ為流體黏度,mPa·s;re為儲層的供油半徑,m;rw為油井的井眼半徑,m。

實際生產(chǎn)中,在某一確定的供油面積內(nèi),B0、μ、re、rw均為定值,所以此時每米采油指數(shù)只與相滲透率有關(guān),即相滲透率是產(chǎn)能的一個標(biāo)尺。同時,考慮到蘇里格氣田致密砂巖儲層低滲透率低孔隙度低壓力、非均質(zhì)強(qiáng)等實際地層情況下束縛水和殘余油氣帶來的影響,基于平面徑向流理論,采用歸一化相對滲透率模型[6]后,提出了有效地層系數(shù)F預(yù)測氣井產(chǎn)能的方法。有效地層系數(shù)F指氣相的相滲透率與儲層有效厚度的乘積F=Kg×He。

2 有效地層系數(shù)F的求取

先求取氣相的相滲透率Kg,然后求取有效地層系數(shù)F。根據(jù)蘇里格氣田相對滲透率實驗室測量數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)Pirson滲透率模型[6]與實驗關(guān)系比較接近。且Pirson模型是用油(氣)相最大有效滲透率為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸一化的,可以減少致密砂巖儲層束縛水飽和度和殘余油(氣)飽和度對儲層評價的影響,因此,選用Pirson模型利用實驗數(shù)據(jù)確定該模型中的經(jīng)驗系數(shù),建立實用的相對滲透率計算模型。

根據(jù)Pirson模型[6]

(2)

要確立3個參數(shù):束縛水飽和度Swi、殘余氣飽和度Sgr、含水飽和度Sw。Sw可以直接讀取,因此只要計算出Swi、Sgr,利用巖心相對滲透率測試資料,采用Pirson模型擬合相對滲透率曲線。

2.1 束縛水飽和度Swi與殘余氣飽和度Sgr計算模型

統(tǒng)計了研究地區(qū)試氣井的巖心資料、試氣及測井資料,對Swi與Md、φ進(jìn)行單相關(guān)分析,可以得出,束縛水飽和度Swi隨孔隙度φ的增加而減小,隨粒度中值Md的增加而減小,孔隙度和粒度中值均對束縛水飽和度有明顯的影響,所以可以對其進(jìn)行多元回歸以求取更準(zhǔn)確的Swi。多元回歸公式為

(3)

相關(guān)系數(shù)R=0.877,說明用粒度中值Md、孔隙度φ建立束縛水飽和度Swi的計算模型,精度較高。

同時,利用巖心資料對束縛水飽和度Swi與殘余氣飽和度Sgr進(jìn)行回歸(見圖1),擬合出關(guān)系式Sgr=f(Swi),建立測井計算殘余氣飽和度Sgr模型。

圖1 Swi與Sgr關(guān)系模型

圖2 Pirson相對滲透率模型

2.2 Pirson相對滲透率模型系數(shù)確定

確定束縛水飽和度Swi、殘余油飽和度Sgr、含水飽和度Sw后利用實驗數(shù)據(jù)確定Pirson相對滲透率模型中的經(jīng)驗系數(shù),建立實用的相對滲透率計算模型。圖2為綜合地層系數(shù)(1-Sgr-Sw)/(1-Swi-Sgr)與相對滲透率Krg的擬合關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.922 5。

適合該區(qū)的Pirson相對滲透率模型為

R2=0.9225

(4)

2.3 氣相相對滲透率Krg計算模型

由于Pirson模型求取的相對滲透率是歸一化相對滲透率[11-12],由相對滲透率的實驗數(shù)據(jù)[13]建立了氣相相對滲透率Krg與歸一化相對滲透率Krgl的轉(zhuǎn)換關(guān)系(見圖3)。

圖3 氣相相對滲透率與歸一化相對滲透率模型

2.4 有效地層系數(shù)F計算模型

相對滲透率是指相滲透率與絕對滲透率的比值[14],即Kg=K×Krg。于是,有效地層系數(shù)為

F=Kg×He

(5)

式中,He為氣層有效厚度,即為試氣層段內(nèi)測井解釋為氣層的厚度,對于試氣層段內(nèi)含有多個氣層的情況,F為每個氣層地層系數(shù)的累加。因此,這種方法不但適用于單層測試,也適用于多層合試。

3 基于有效地層系數(shù)F的產(chǎn)能預(yù)測模型

圖4 有效地層系數(shù)F與試氣無阻流量關(guān)系圖*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

按照建立的有效地層系數(shù)F計算模型,計算67口井試氣層的有效地層系數(shù)F,然后與這67口井的試氣無阻流量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,建立有效地層系數(shù)F預(yù)測產(chǎn)能的模型(見圖4),模型相關(guān)系數(shù)較高,說明有效地層系數(shù)F與無阻流量的相關(guān)性較好,可用于氣層產(chǎn)能預(yù)測。

Qaof=7.4048F0.8667R2=0.9151

(6)

4 誤差分析

另取含有試氣資料的63口井,利用建立的產(chǎn)能預(yù)測模型計算試氣層的無阻流量Qaof,與這63口井相對應(yīng)的試氣無阻流量進(jìn)行比較(見圖5),對比兩者絕對誤差和相對誤差,分析所建模型的準(zhǔn)確性。

圖5 試氣無阻流量與計算無阻流量對比圖

從分析結(jié)果可見,計算無阻流量和試氣無阻流量均位于對角線兩側(cè)附近,且據(jù)統(tǒng)計相對誤差小于0.3的占總統(tǒng)計數(shù)的52%,相對誤差小于0.5的占總統(tǒng)計數(shù)的72%,可以滿足現(xiàn)場的生產(chǎn)預(yù)測的要求。

5 實例分析

利用有效地層系數(shù)法對蘇里格氣田N區(qū)盒8段儲層進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測,預(yù)測結(jié)果與試氣結(jié)果基本一致,相對誤差小于0.5的占70%,在允許范圍之內(nèi),能夠滿足現(xiàn)場需求。圖6是工區(qū)內(nèi)×155井的預(yù)測結(jié)果,試氣無阻流量為38 445 m3/d,預(yù)測無阻流量為42 976 m3/d。

圖6 ×155井實例分析圖

6 結(jié) 論

(1) 以經(jīng)典滲流理論為依據(jù),篩選出影響產(chǎn)能的主要因素,利用適當(dāng)方法建立了氣井產(chǎn)能預(yù)測模型。

(2) 蘇里格氣田屬低孔隙度低滲透率的致密砂巖儲層,其產(chǎn)能受自然伽馬、孔隙度等宏觀因素以及束縛水飽和度和殘余氣飽和度影響明顯。

(3) 利用有效地層系數(shù)法預(yù)測氣井產(chǎn)能不需要太多的參數(shù),而且所需參數(shù)都較容易得到,同時考慮了儲層中存在多相流體的情況,適用性高。

(4) 利用有效地層系數(shù)法預(yù)測氣井產(chǎn)能也考慮到砂體非均質(zhì)情況,將有效厚度考慮在內(nèi),不僅適合單層砂體,也適合多層復(fù)雜砂體。

(5) 通過該方法計算的氣井產(chǎn)能誤差較小,相對誤差小于50%的占72%,具有推廣價值。

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