黎澤剛，程　序，葛　祥，林紹文，季鳳玲

(中石化西南石油工程有限公司 測井分公司，四川 成都 610100)

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川西中淺層致密砂巖水平井產能預測

黎澤剛，程序，葛祥，林紹文，季鳳玲

(中石化西南石油工程有限公司 測井分公司，四川 成都 610100)

川西馬井地區(qū)中淺層屬于致密、超致密巖性油氣藏，部分氣藏相繼進入了開發(fā)中后期階段。為了合理地調整該地區(qū)中淺層水平井開發(fā)，并編制方案，產生更好的經濟效率，首先利用測井數(shù)據(jù)，通過產能與單因素的關系進行綜合分析，確定選用多元線性回歸的思路，建立川西馬井地區(qū)中淺層致密砂巖水平井產能預測模型。然后利用所建立的模型與實際生產數(shù)據(jù)進行對比分析，證實了模型的可行性與不足；同時對于差異較大的井進行了原因分析，以便為下一步的生產提供指導。

產能預測；川西地區(qū)；中淺層；致密砂巖；水平井

1　引　言

產能預測是油田勘探開發(fā)中不可缺少的一部分，正確的產能評價對于編制油田開發(fā)方案有很大的幫助。前人在這方面做了很多的工作，易超等[1]、張占松等[2]分別從不同角度對不同含油氣級別儲層在測井曲線上的響應特征差異，構建了一個與產能有良好線性關系的模型；歐陽健[3]利用巖石滲透率與含水飽和度來評價油氣層產能指數(shù)；毛志強等[4]提出以油氣層有效滲透率為突破口，利用常規(guī)測井資料對產能進行預測的方法，并建立了利用儲層有效滲透率預測油層產能的模型；李愛軍[5]結合低滲透油藏特點，對單井產能預測做了一定的新方法研究；張娟[6]、胡高賢等[7]、宛利紅等[8]利用多元回歸分析對低滲透油藏進行產能預測，取得到了較好的應用效果。上述研究成果及實際生產經驗表明，對于影響因素較多的油氣田開發(fā)指標，多元回歸方法公認為是一種較為有效的預測方法。這種方法的優(yōu)越之處在于它能綜合考慮靜態(tài)和動態(tài)多個復雜產能影響因素，達到對客觀問題的最佳擬合。

2　多元線性回歸原理

水平井產量除與儲層段的孔隙空間大小、有效滲透率和含氣飽和度有關外，還與儲層橫向有效段長、地層壓力、生產工藝、地應力方向等因素綜合相關。產能預測可以看成是一個變量與多個變量之間的相關關系，因此可利用多元線性回歸方法進行產能預測。

多元線性回歸的基本思想：假設y是通過x1,x2,…,xm來進行預測的隨機變量，因為它們之間存在某種線性關系，則可建立m元線性回歸模型：

y=β0+x1β1+x2β2+…+xmβm+ξ

(1)

式中，β0、β1、β2…βm為待估參數(shù)；ξ是隨機誤差，且ξ～N(0，σ2)。

根據(jù)川西馬井地區(qū)產能的實際情況，假設單井日產氣量為y，影響單井日產氣量的因素為x1,x2,…,xm，回歸分析的主要任務是根據(jù)y與x1,x2,…,xm的n組(n≥m)觀察值來確定公式。

3　建立產能預測模型

川西馬井地區(qū)中淺層埋藏深度范圍約為400～2 300 m，地層厚度約為1 000～1 350 m。縱向上存在多套儲集層，砂體發(fā)育，但砂巖普遍較為致密；巖心分析孔隙度主要分布在7.0%～13.5%，滲透率主要分布在0.13～0.45 mD，屬低孔近致密的碎屑巖儲層，以孔隙型儲層為主。儲集空間主要為粒間孔隙，滲流通道為喉道。由于儲層的致密化程度高，部分孔隙以孤立的次生孔隙存在，因此孔隙儲層滲流能力也較差。大量儲層測試證實，孔隙型儲層只有通過壓裂改造才能獲得較好的產能。

3.1產能影響因素分析

通過該區(qū)水平井穿行儲層橫向展布看，其平面非均質性較強，因而儲層綜合物性對單井產能的影響較大。本文重點從孔隙度、滲透率、含氣飽和度、泥質含量、水平段的有效段長以及主地應力等因素出發(fā)，對馬井區(qū)塊產能預測進行建模。

3.1.1孔隙度影響

孔隙度對儲層的產量有直接影響。孔隙度大小不僅決定了儲層產能的高低，而且在一定程度上影響了儲層的滲流能力。一般情況下，儲層孔隙度越大，流體的容納空間越大，包含流體越多，進而儲層滲流能力也越強，因此儲層孔隙度大小在一定程度上也標志著儲層產液能力的高低。在儲層產能預測模型研究過程中，將孔隙度與該區(qū)相應井的測試產量建立單向線性關系(圖1)，其相關關系為

Q=0.591×POR-3.857， R2=0.321

(2)

式中，Q為實際測試產量，×104m3/d；POR為孔隙度，%。該單因素模型表明，測井孔隙度和儲層日產氣量有很好的正相關關系，孔隙度空間較大的儲層，獲得相對高產的可能性更大。

圖1　孔隙度與測試產量關系Fig.1　The relationship between porosity and productivity

3.1.2滲透率影響

滲透率是反映儲集層產出能力的重要參數(shù)，滲透率值標志著孔隙中流體在儲層中流動能力的大小。滲透率越大，說明流體的流動能力越大，反之越??；并且滲透率和儲層巖石的孔隙結構有很好的對應關系，二者是發(fā)揮氣層產能和提高采收率的關鍵。一般情況下，滲透率越大，巖石的孔隙結構越好，進而對應儲層物性越好，氣藏供氣能力越強，自然產能也就越高。由于滲透率的高低能很好地反映儲層產能的大小，利用滲透率數(shù)據(jù)和單井日產氣量可以建立單向線性模型(圖2)，其相關關系為

Q=14.46×PERM-0.249，R2=0.358

(3)

式中，PERM為滲透率，mD。該單因素模型表明，測井滲透率和儲層日產氣量有很好的正相關系，因此求準儲層滲透率是利用測井資料進行儲層產能評價及預測的關鍵因素之一。

圖2　滲透率與測試產量關系Fig.2　The relationship between permeability and productivity

3.1.3含氣飽和度影響

含氣飽和度是油氣層初始條件的重要特征之一，對氣井來說，該參數(shù)對產液量也有較大的影響。在其他條件一定時，含氣飽和度越高，儲層含氣性越好。在測井解釋中，含氣飽和度是通過阿爾奇公式及其他模型飽和度計算得到，為盡量減少誤差，一般都選擇儲層受泥漿侵入較小的資料進行研究。通過測井解釋含氣飽和度(Sg=100-Sw，Sw為含水飽和度)與氣層日產氣能力的相關關系圖(圖3)可知，含氣飽和度和日產氣能力的對應關系較好，其二者的單向關系模型為

Q=0.135×Sg-4.508，R2=0.408

(4)

式中，Sg為含氣飽和度，%。該單因素模型表明，儲層含氣豐度越高，測試產量越高。

圖3　含氣飽和度與測試產量關系Fig.3　The relationship between saturation and productivity

3.1.4泥質含量影響

在單井氣產量計算中，泥質參數(shù)對產能預測非常重要，這里包括泥質的分布形式、含量大小等。由于泥質的存在會對滲流的通道造成一定的阻礙影響，特別是在氣水同在的情況下，可能會改變某一流體的滲流特征。因此泥質含量的大小對產能預測的影響也不可忽視(圖4)，建立的關系式為

Q=-0.598×SH+6.340，R2=0.342

(5)

式中，SH為泥質含量，%。該單因素模型表明，儲層泥質含量越大，產能越低。

圖4　泥質與測試產量關系Fig.4　The relationship between shale and productivity

3.1.5水平井有效段長影響

常規(guī)儲層研究表明：在直井中，單井產氣量與儲層有效厚度、儲層物性及層內均質性的關系較大；有效厚度越大，物性越好，均質性越好，單井產氣量就越高。而水平井的產氣量除受以上描述的綜合物性的影響外，平面非均質性也可能會成為最主要的影響因素，即水平井的產氣量與水平段軌跡在儲層的有效穿行段長有很大的關系。在區(qū)分氣、水層的基礎上，以巖心描述為依據(jù)，在同一氣田中建立統(tǒng)一氣層、氣水同層的劃分標準，以此計算水平井的有效段長，并可在有效段長范圍內進行產能預測。圖5為馬井地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組儲層有效段長與測試產能的關系，其相關關系式為

Q=0.004×HI+0.571，R2=0.445

(6)

式中，HI為有效段長，m。該單因素模型表明水平段在儲層有效穿行段越長，形成的滲流通道越大，產量越高。

圖5　有效段長與測試產量關系Fig.5　The relationship between effective displacement and productivity

3.1.6地應力影響

水平井儲層改造時，壓裂縫的形成除受儲層性質、工藝改造的影響外，還與區(qū)域最大水平主應力方向有較大的關系。因此，研究中充分考慮了水平井段軌跡的延伸方向與最大水平主應力的夾角對測試產能的影響。

圖6為川西馬井地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組水平井段的閉合方位與測試產氣量的統(tǒng)計，圖中實線箭頭所指方向為水平井軌跡的部署方向，虛線箭頭為最大水平主應力方向；其中，箭頭矢量的大小代表測試產能的高低。研究發(fā)現(xiàn)：測試產氣量大于1.0×104m3/d

的井，其水平井段多沿北東—南西向延伸，與區(qū)域最大主應力近東西向所呈夾角小于45°；測試產氣量小于1.0×104m3/d的井，其水平井段延伸方向與最大主應力夾角一般大于45°，且夾角較為雜亂；當部署軌跡與最大水平主應力方向夾角較小時(圖6b)，統(tǒng)計的3口井中有2口井的測試產能均小于0.2×104m3/d，說明最大水平主應力對不同方位部署井的產能影響較大。

3.1.7其他影響因素分析

從沉積、構造來說，馬井地區(qū)的氣田相對其他氣田更處于盆地中央，氣藏特征有所差異，受構造控制影響小，為較典型的巖性油氣藏。從統(tǒng)計的孔隙、泥質含量、含氣飽和度等參數(shù)可以看出，馬井地區(qū)平均孔隙度約為7.0%～13.0%，泥質含量約為4.5%～12.0%，含氣飽和度約為35.0%～60.0%，說明馬井地區(qū)巖性細，孔喉結構復雜，束縛水含量較高。

從測試結果(表1)可以看出， MP4井雖然綜合物性差，但測試產氣量相對較高，產水少量；MP1、MP2、MP3井的孔隙度、滲透率均好于MP4井，但是產氣量不如MP4井，相反水產量明顯偏高，與上述單因素分析的孔、滲關系相違背。主要是由于在地層被酸化壓裂后，相對高孔、高滲儲層中黏土束縛水的驅替力較容易克服毛細管中的阻力，在測試、開采初期容易形成“水鎖”，一旦大量產出水，必將導致氣產量急劇降低。

圖6　軌跡方位、最大主應力與測試產量的關系Fig.6　The relationship of trajectory orientation、maximal principal stress and productivity

井名孔隙度/%滲透率/mD產氣/×104m3·d-1產水/m3·d-1MP113.00.401.057.0MP210.60.250.8526.4MP312.50.320.9064.2MP48.90.151.500.3

3.2建立產能預測模型

為預測川西馬井地區(qū)中淺層單井日產氣能力的變化，結合上述分析，選取了5個影響日產氣能力的因素(測井解釋孔隙度、滲透率、含氣飽和度、泥質含量、有效段長)作為自變量x，把日產氣能力作為因變量y。由于以上的5組參數(shù)較容易獲得，而上述提到的主應力、其他方面的影響無法通過模型定量表達，所以采用的回歸方法能達到油氣田快速評價和預測單井日產氣量的要求。下面對馬井區(qū)塊用于模型研究的數(shù)據(jù)進行分析處理，采用最小二乘法理論對所選取的參數(shù)模型進行多元線性擬合，得到單井日產氣量的回歸公式為

YC=-1.1759+0.004×HI+0.026×POR+0.099×Sg-0.446×SH+0.523×PERM，R2=0.804

(7)

式中，YC為預測產量， ×104m3/d。

4　模型驗證分析

利用所建立的模型，對實際生產井進行對比分析。從對比結果看(圖7)，大部分測井預測與實際生產較吻合，小部分井預測產能與測試結果差異較大，如：MP23-11HF井實際測試產量為0.44×104m3/d，建立的模型預測結果為3.5×104m3/d，兩者結果差異明顯。分析該井產能預測與實際產量不符合的原因可能為以下幾點：

圖7　實際產量與預測產量對比Fig.7　The comparison of actual productivity and predicting productivity

1)本井產能預測模型中只考慮了上述分析的5個因素，實際分析中應該考慮軌跡與地層、流體的關系，主方位是否延伸至最有利的油氣部位，與應力的關系等諸多方面。具體就應力分析來看，該井主方位為331°，與最大主應力夾角約為60°，大于上述統(tǒng)計的45°，說明本井產能已經受到應力方面的影響。

2)測井建模參考的是測試產量，并非采用無阻流量；不同井測試時的井口壓力和地層壓力是不同的，而測井建模時無法考慮壓力變化的情況。

3)測井選擇的建模井均是儲層改造與測試施工順利，且測試結果與測井響應基本匹配的工業(yè)氣井和非工業(yè)氣井，在測井建模時并未考慮到施工異常的情況。

4)用于建模和預測的測井數(shù)據(jù)是裸眼條件下的地層特征響應，而測試結果是經歷了固井、射孔、壓裂等一系列施工后的地層綜合反映，后續(xù)施工產生的儲層污染與施工異常在測井建模及預測中均不能考慮到，故測井預測產能常與測試結果存在一定差異。

5)測井建模對象主要針對氣層，尚未考慮地層水的影響。當氣水同層時，如果采用此模型進行產能預測，其預測結果也會有一定差異。

5　結　論

1)多元回歸方法是一種較為有效的預測方法，這種方法的優(yōu)越之處就在于它能綜合考慮靜態(tài)和動態(tài)的多個復雜產能影響因素；在川西中淺層馬井地區(qū)的應用表明，該模型具有較好的適用性。

2)對于超低孔、超低滲的致密巖性油氣藏，產能的影響因素會更多，本文所建立的模型僅對該區(qū)塊產能預測具有一定的參考意義，對于其他區(qū)塊還需要根據(jù)不同的地質背景重新構建相應的回歸模型。

[1]易超，丁曉琪，葛鵬莉，等．利用測井資料對鎮(zhèn)涇油田長8油藏進行產能預測[J]．巖性油氣藏，2010，22(4)：104-108．

[2]張占松，張超謨，郭海敏．基于儲層分類的低孔隙度低滲透率儲層產能預測方法研究[J]．測井技術，2011，35(5):482-486.

[3]歐陽?。蜏y井解釋與儲層描述[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1994：87-90．

[4]毛志強，李進福．油氣層產能預測方法及模型[J]．石油學報，2000，21(5)：58-61．

[5]李愛軍．低滲透油藏單井產能預測新方法[J]．新疆石油地質，2011，32(6)：667-668．

[6]張娟．基于多元線性回歸分析的薄儲層預測技術在勝利探區(qū)的研究與應用[J]．工程地球物理學報，2013，10(1)：91-94．

[7]胡高賢，龔福華．多元回歸分析在低滲透油藏產能預測中的應用[J]．油氣田地面工程，2010，29(12)：23-25．

[8]宛利紅，劉波濤，王新海．致密油藏多元回歸產能預測方法研究與應用[J]．油氣井測試，2015，24(1)：17-19．

Productivity Prediction of Medium-shallow and Tight Sandish Horizontal Well in Western Sichuan

Li Zegang,Cheng Xu,Ge Xiang,Lin Shaowen,Ji Fengling

(WellLoggingCompany,SouthwestPetroleumBureauofSINOPEC,ChengduSichuan610100,China)

In western Sichuan, the oil and gas reservoirs belong to compact and super tight lithologic, part of which has entered into the later stage of development. In order to reasonably adjust the horizontal well development and compile plans with better economic efficiency, productivity prediction model of the horizontal well with medium-shallow and tight sandstone in western Sichuan Majing region has been estabilished based on the logging data, which applies the thought of multiple linear regression and the comprehensive analysis of the relationship between capacity and single factor. Through the comparison ananlysis of established model and actual production data, the feasibility and insufficiency have been proved, and then factor analysis has been conducted for some big differences, which can provide some guidance for next production.

productivity prediction; western Sichuan region; medium-shallow layer; tight sandstone; horizontal well

1672—7940(2016)04—0411—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.04.002

黎澤剛 (1983-)，男，工程師，主要從事測井資料綜合解釋及數(shù)據(jù)處理的工作。E-mail：lizegang365@126.com

P631.8

A

2016-04-06