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(cè)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(chǎn)能預(yù)測(cè)

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(cè)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(jìn)入了開(kāi)發(fā)中后期階段。為了合理地調(diào)整該地區(qū)中淺層水平井開(kāi)發(fā)，并編制方案，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效率，首先利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)產(chǎn)能與單因素的關(guān)系進(jìn)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(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。然后利用所建立的模型與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，證實(shí)了模型的可行性與不足；同時(shí)對(duì)于差異較大的井進(jìn)行了原因分析，以便為下一步的生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

產(chǎn)能預(yù)測(cè)；川西地區(qū)；中淺層；致密砂巖；水平井

1　引　言

產(chǎn)能預(yù)測(cè)是油田勘探開(kāi)發(fā)中不可缺少的一部分，正確的產(chǎn)能評(píng)價(jià)對(duì)于編制油田開(kāi)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(duì)不同含油氣級(jí)別儲(chǔ)層在測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征差異，構(gòu)建了一個(gè)與產(chǎn)能有良好線性關(guān)系的模型；歐陽(yáng)健[3]利用巖石滲透率與含水飽和度來(lái)評(píng)價(jià)油氣層產(chǎn)能指數(shù)；毛志強(qiáng)等[4]提出以油氣層有效滲透率為突破口，利用常規(guī)測(cè)井資料對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，并建立了利用儲(chǔ)層有效滲透率預(yù)測(cè)油層產(chǎn)能的模型；李愛(ài)軍[5]結(jié)合低滲透油藏特點(diǎn)，對(duì)單井產(chǎn)能預(yù)測(cè)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(duì)低滲透油藏進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)，取得到了較好的應(yīng)用效果。上述研究成果及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于影響因素較多的油氣田開(kāi)發(fā)指標(biāo)，多元回歸方法公認(rèn)為是一種較為有效的預(yù)測(cè)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(dòng)態(tài)多個(gè)復(fù)雜產(chǎn)能影響因素，達(dá)到對(duì)客觀問(wèn)題的最佳擬合。

2　多元線性回歸原理

水平井產(chǎn)量除與儲(chǔ)層段的孔隙空間大小、有效滲透率和含氣飽和度有關(guān)外，還與儲(chǔ)層橫向有效段長(zhǎng)、地層壓力、生產(chǎn)工藝、地應(yīng)力方向等因素綜合相關(guān)。產(chǎn)能預(yù)測(cè)可以看成是一個(gè)變量與多個(gè)變量之間的相關(guān)關(guān)系，因此可利用多元線性回歸方法進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)。

多元線性回歸的基本思想：假設(shè)y是通過(guò)x1,x2,…,xm來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)的隨機(jī)變量，因?yàn)樗鼈冎g存在某種線性關(guān)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(jī)誤差，且ξ～N(0，σ2)。

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

3　建立產(chǎn)能預(yù)測(cè)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(chǔ)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(chǔ)層，以孔隙型儲(chǔ)層為主。儲(chǔ)集空間主要為粒間孔隙，滲流通道為喉道。由于儲(chǔ)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(chǔ)層滲流能力也較差。大量?jī)?chǔ)層測(cè)試證實(shí)，孔隙型儲(chǔ)層只有通過(guò)壓裂改造才能獲得較好的產(chǎn)能。

3.1產(chǎn)能影響因素分析

通過(guò)該區(qū)水平井穿行儲(chǔ)層橫向展布看，其平面非均質(zhì)性較強(qiáng)，因而儲(chǔ)層綜合物性對(duì)單井產(chǎn)能的影響較大。本文重點(diǎn)從孔隙度、滲透率、含氣飽和度、泥質(zhì)含量、水平段的有效段長(zhǎng)以及主地應(yīng)力等因素出發(fā)，對(duì)馬井區(qū)塊產(chǎn)能預(yù)測(cè)進(jìn)行建模。

3.1.1孔隙度影響

孔隙度對(duì)儲(chǔ)層的產(chǎn)量有直接影響。孔隙度大小不僅決定了儲(chǔ)層產(chǎn)能的高低，而且在一定程度上影響了儲(chǔ)層的滲流能力。一般情況下，儲(chǔ)層孔隙度越大，流體的容納空間越大，包含流體越多，進(jìn)而儲(chǔ)層滲流能力也越強(qiáng)，因此儲(chǔ)層孔隙度大小在一定程度上也標(biāo)志著儲(chǔ)層產(chǎn)液能力的高低。在儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型研究過(guò)程中，將孔隙度與該區(qū)相應(yīng)井的測(cè)試產(chǎn)量建立單向線性關(guān)系(圖1)，其相關(guān)關(guān)系為

Q=0.591×POR-3.857， R2=0.321

(2)

式中，Q為實(shí)際測(cè)試產(chǎn)量，×104m3/d；POR為孔隙度，%。該單因素模型表明，測(cè)井孔隙度和儲(chǔ)層日產(chǎn)氣量有很好的正相關(guān)關(guān)系，孔隙度空間較大的儲(chǔ)層，獲得相對(duì)高產(chǎn)的可能性更大。

圖1　孔隙度與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系Fig.1　The relationship between porosity and productivity

3.1.2滲透率影響

滲透率是反映儲(chǔ)集層產(chǎn)出能力的重要參數(shù)，滲透率值標(biāo)志著孔隙中流體在儲(chǔ)層中流動(dòng)能力的大小。滲透率越大，說(shuō)明流體的流動(dòng)能力越大，反之越??；并且滲透率和儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者是發(fā)揮氣層產(chǎn)能和提高采收率的關(guān)鍵。一般情況下，滲透率越大，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)越好，進(jìn)而對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層物性越好，氣藏供氣能力越強(qiáng)，自然產(chǎn)能也就越高。由于滲透率的高低能很好地反映儲(chǔ)層產(chǎn)能的大小，利用滲透率數(shù)據(jù)和單井日產(chǎn)氣量可以建立單向線性模型(圖2)，其相關(guān)關(guān)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(cè)井滲透率和儲(chǔ)層日產(chǎn)氣量有很好的正相關(guān)系，因此求準(zhǔn)儲(chǔ)層滲透率是利用測(cè)井資料進(jìn)行儲(chǔ)層產(chǎn)能評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)的關(guān)鍵因素之一。

圖2　滲透率與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)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(duì)氣井來(lái)說(shuō)，該參數(shù)對(duì)產(chǎn)液量也有較大的影響。在其他條件一定時(shí)，含氣飽和度越高，儲(chǔ)層含氣性越好。在測(cè)井解釋中，含氣飽和度是通過(guò)阿爾奇公式及其他模型飽和度計(jì)算得到，為盡量減少誤差，一般都選擇儲(chǔ)層受泥漿侵入較小的資料進(jìn)行研究。通過(guò)測(cè)井解釋含氣飽和度(Sg=100-Sw，Sw為含水飽和度)與氣層日產(chǎn)氣能力的相關(guān)關(guān)系圖(圖3)可知，含氣飽和度和日產(chǎn)氣能力的對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，其二者的單向關(guān)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(chǔ)層含氣豐度越高，測(cè)試產(chǎn)量越高。

圖3　含氣飽和度與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系Fig.3　The relationship between saturation and productivity

3.1.4泥質(zhì)含量影響

在單井氣產(chǎn)量計(jì)算中，泥質(zhì)參數(shù)對(duì)產(chǎn)能預(yù)測(cè)非常重要，這里包括泥質(zhì)的分布形式、含量大小等。由于泥質(zhì)的存在會(huì)對(duì)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(huì)改變某一流體的滲流特征。因此泥質(zhì)含量的大小對(duì)產(chǎn)能預(yù)測(cè)的影響也不可忽視(圖4)，建立的關(guān)系式為

Q=-0.598×SH+6.340，R2=0.342

(5)

式中，SH為泥質(zhì)含量，%。該單因素模型表明，儲(chǔ)層泥質(zhì)含量越大，產(chǎn)能越低。

圖4　泥質(zhì)與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系Fig.4　The relationship between shale and productivity

3.1.5水平井有效段長(zhǎng)影響

常規(guī)儲(chǔ)層研究表明：在直井中，單井產(chǎn)氣量與儲(chǔ)層有效厚度、儲(chǔ)層物性及層內(nèi)均質(zhì)性的關(guān)系較大；有效厚度越大，物性越好，均質(zhì)性越好，單井產(chǎn)氣量就越高。而水平井的產(chǎn)氣量除受以上描述的綜合物性的影響外，平面非均質(zhì)性也可能會(huì)成為最主要的影響因素，即水平井的產(chǎn)氣量與水平段軌跡在儲(chǔ)層的有效穿行段長(zhǎng)有很大的關(guān)系。在區(qū)分氣、水層的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)，以此計(jì)算水平井的有效段長(zhǎng)，并可在有效段長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)。圖5為馬井地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層有效段長(zhǎng)與測(cè)試產(chǎn)能的關(guān)系，其相關(guān)關(guān)系式為

Q=0.004×HI+0.571，R2=0.445

(6)

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

圖5　有效段長(zhǎng)與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系Fig.5　The relationship between effective displacement and productivity

3.1.6地應(yīng)力影響

水平井儲(chǔ)層改造時(shí)，壓裂縫的形成除受儲(chǔ)層性質(zhì)、工藝改造的影響外，還與區(qū)域最大水平主應(yīng)力方向有較大的關(guān)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(yīng)力的夾角對(duì)測(cè)試產(chǎn)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(cè)試產(chǎn)氣量的統(tǒng)計(jì)，圖中實(shí)線箭頭所指方向?yàn)樗骄壽E的部署方向，虛線箭頭為最大水平主應(yīng)力方向；其中，箭頭矢量的大小代表測(cè)試產(chǎn)能的高低。研究發(fā)現(xiàn)：測(cè)試產(chǎn)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(yīng)力近東西向所呈夾角小于45°；測(cè)試產(chǎn)氣量小于1.0×104m3/d的井，其水平井段延伸方向與最大主應(yīng)力夾角一般大于45°，且?jiàn)A角較為雜亂；當(dāng)部署軌跡與最大水平主應(yīng)力方向夾角較小時(shí)(圖6b)，統(tǒng)計(jì)的3口井中有2口井的測(cè)試產(chǎn)能均小于0.2×104m3/d，說(shuō)明最大水平主應(yīng)力對(duì)不同方位部署井的產(chǎn)能影響較大。

3.1.7其他影響因素分析

從沉積、構(gòu)造來(lái)說(shuō)，馬井地區(qū)的氣田相對(duì)其他氣田更處于盆地中央，氣藏特征有所差異，受構(gòu)造控制影響小，為較典型的巖性油氣藏。從統(tǒng)計(jì)的孔隙、泥質(zhì)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(zhì)含量約為4.5%～12.0%，含氣飽和度約為35.0%～60.0%，說(shuō)明馬井地區(qū)巖性細(xì)，孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，束縛水含量較高。

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

圖6　軌跡方位、最大主應(yīng)力與測(cè)試產(chǎn)量的關(guān)系Fig.6　The relationship of trajectory orientation、maximal principal stress and productivity

井名孔隙度/%滲透率/mD產(chǎn)氣/×104m3·d-1產(chǎn)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(chǎn)能預(yù)測(cè)模型

為預(yù)測(cè)川西馬井地區(qū)中淺層單井日產(chǎn)氣能力的變化，結(jié)合上述分析，選取了5個(gè)影響日產(chǎn)氣能力的因素(測(cè)井解釋孔隙度、滲透率、含氣飽和度、泥質(zhì)含量、有效段長(zhǎng))作為自變量x，把日產(chǎn)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(yīng)力、其他方面的影響無(wú)法通過(guò)模型定量表達(dá)，所以采用的回歸方法能達(dá)到油氣田快速評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)單井日產(chǎn)氣量的要求。下面對(duì)馬井區(qū)塊用于模型研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，采用最小二乘法理論對(duì)所選取的參數(shù)模型進(jìn)行多元線性擬合，得到單井日產(chǎn)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(yù)測(cè)產(chǎn)量， ×104m3/d。

4　模型驗(yàn)證分析

利用所建立的模型，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)井進(jìn)行對(duì)比分析。從對(duì)比結(jié)果看(圖7)，大部分測(cè)井預(yù)測(cè)與實(shí)際生產(chǎn)較吻合，小部分井預(yù)測(cè)產(chǎn)能與測(cè)試結(jié)果差異較大，如：MP23-11HF井實(shí)際測(cè)試產(chǎn)量為0.44×104m3/d，建立的模型預(yù)測(cè)結(jié)果為3.5×104m3/d，兩者結(jié)果差異明顯。分析該井產(chǎn)能預(yù)測(cè)與實(shí)際產(chǎn)量不符合的原因可能為以下幾點(diǎn)：

圖7　實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)測(cè)產(chǎn)量對(duì)比Fig.7　The comparison of actual productivity and predicting productivity

1)本井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型中只考慮了上述分析的5個(gè)因素，實(shí)際分析中應(yīng)該考慮軌跡與地層、流體的關(guān)系，主方位是否延伸至最有利的油氣部位，與應(yīng)力的關(guān)系等諸多方面。具體就應(yīng)力分析來(lái)看，該井主方位為331°，與最大主應(yīng)力夾角約為60°，大于上述統(tǒng)計(jì)的45°，說(shuō)明本井產(chǎn)能已經(jīng)受到應(yīng)力方面的影響。

2)測(cè)井建模參考的是測(cè)試產(chǎn)量，并非采用無(wú)阻流量；不同井測(cè)試時(shí)的井口壓力和地層壓力是不同的，而測(cè)井建模時(shí)無(wú)法考慮壓力變化的情況。

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

4)用于建模和預(yù)測(cè)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)是裸眼條件下的地層特征響應(yīng)，而測(cè)試結(jié)果是經(jīng)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(chǎn)生的儲(chǔ)層污染與施工異常在測(cè)井建模及預(yù)測(cè)中均不能考慮到，故測(cè)井預(yù)測(cè)產(chǎn)能常與測(cè)試結(jié)果存在一定差異。

5)測(cè)井建模對(duì)象主要針對(duì)氣層，尚未考慮地層水的影響。當(dāng)氣水同層時(shí)，如果采用此模型進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)結(jié)果也會(huì)有一定差異。

5　結(jié)　論

1)多元回歸方法是一種較為有效的預(yù)測(cè)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(dòng)態(tài)的多個(gè)復(fù)雜產(chǎn)能影響因素；在川西中淺層馬井地區(qū)的應(yīng)用表明，該模型具有較好的適用性。

2)對(duì)于超低孔、超低滲的致密巖性油氣藏，產(chǎn)能的影響因素會(huì)更多，本文所建立的模型僅對(duì)該區(qū)塊產(chǎn)能預(yù)測(cè)具有一定的參考意義，對(duì)于其他區(qū)塊還需要根據(jù)不同的地質(zhì)背景重新構(gòu)建相應(yīng)的回歸模型。

[1]易超，丁曉琪，葛鵬莉，等．利用測(cè)井資料對(duì)鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)8油藏進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)[J]．巖性油氣藏，2010，22(4)：104-108．

[2]張占松，張超謨，郭海敏．基于儲(chǔ)層分類的低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法研究[J]．測(cè)井技術(shù)，2011，35(5):482-486.

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

[4]毛志強(qiáng)，李進(jìn)福．油氣層產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法及模型[J]．石油學(xué)報(bào)，2000，21(5)：58-61．

[5]李愛(ài)軍．低滲透油藏單井產(chǎn)能預(yù)測(cè)新方法[J]．新疆石油地質(zhì)，2011，32(6)：667-668．

[6]張娟．基于多元線性回歸分析的薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)在勝利探區(qū)的研究與應(yīng)用[J]．工程地球物理學(xué)報(bào)，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(chǎn)能預(yù)測(cè)中的應(yīng)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(chǎn)能預(yù)測(cè)方法研究與應(yīng)用[J]．油氣井測(cè)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(cè)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