陽(yáng)曉燕,張建民,張占華,吳小張,溫慧蕓,張 博
(中海石油(中國(guó))天津分公司渤海石油研究院,天津 300452)
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復(fù)雜河流相KL油田初期產(chǎn)能評(píng)價(jià)及影響因素分析
陽(yáng)曉燕,張建民,張占華,吳小張,溫慧蕓,張博
(中海石油(中國(guó))天津分公司渤海石油研究院,天津 300452)
近年來(lái),渤海南部以復(fù)雜河流相油田為主的多個(gè)油田相繼投產(chǎn),整體產(chǎn)能與油田開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)較為一致,但是單井產(chǎn)能差異較大。為了合理地進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)價(jià),以渤海南部KL油田群為例,將油田投產(chǎn)初期產(chǎn)能與ODP方案產(chǎn)能進(jìn)行對(duì)比,詳細(xì)剖析了比采油指數(shù)、儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)層物性、時(shí)間校正系數(shù)及層間干擾系數(shù)等因素對(duì)產(chǎn)能評(píng)價(jià)的影響,并對(duì)比采油指數(shù)、時(shí)間校正系數(shù)、層間干擾系數(shù)提出了新的校正方法,首次提出利用電阻率校正比采油指數(shù),多元回歸法確定層間干擾系數(shù)。
河流相油田;產(chǎn)能評(píng)價(jià);影響因素;比采油指數(shù);時(shí)間校正系數(shù);層間干擾系數(shù)
產(chǎn)能是油氣儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)特征的一個(gè)綜合指標(biāo),是油藏工程研究的重要環(huán)節(jié),在油價(jià)持續(xù)低迷的情況下,合理的產(chǎn)能評(píng)價(jià)對(duì)油藏方案的編制至關(guān)重要[1-3]。國(guó)內(nèi)學(xué)者在產(chǎn)能評(píng)價(jià)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛研究,李長(zhǎng)亮提出采用油嘴產(chǎn)能指數(shù)的大小來(lái)評(píng)價(jià)油井產(chǎn)能的高低[4],成良丙提出產(chǎn)能與測(cè)井相關(guān)參數(shù)具有相關(guān)性[5],然而這些方法在渤海復(fù)雜河流相油田應(yīng)用效果不佳。
KL油田群位于渤海南部海域,構(gòu)造均受斷層控制,形成眾多的斷鼻、斷塊及斷背斜圈閉,斷裂系統(tǒng)復(fù)雜。根據(jù)層序地層劃分結(jié)果,目的層自上而下依次是明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組、沙河街組。目的層位不同,儲(chǔ)層物性不同,孔隙度平均26.7%,滲透率平均736×10-3μm2,為中高孔滲儲(chǔ)層;地面原油密度0.841~0.930g/cm3,地層原油黏度1.4~16.1 mPa·s,為中輕質(zhì)油藏[6]。海上油田測(cè)試成本高,監(jiān)測(cè)資料少,校正系數(shù)常用經(jīng)驗(yàn)值,準(zhǔn)確評(píng)價(jià)產(chǎn)能難度大。
KL油田群總體開(kāi)發(fā)方案(ODP)設(shè)計(jì)生產(chǎn)井44口,平均產(chǎn)能為149 m3/d,油田投產(chǎn)初期平均產(chǎn)能為150 m3/d,油田群平均產(chǎn)能與方案設(shè)計(jì)一致,但是從各油田單井初期產(chǎn)能來(lái)看,實(shí)際產(chǎn)能與ODP產(chǎn)能差異較大(圖1)。
定向井產(chǎn)能Q的計(jì)算公式為:
(1)
式中:Jom——比采油指數(shù),m3/(d·MPa·m);H——生產(chǎn)厚度,m; ΔP——生產(chǎn)壓差,MPa;K——井段實(shí)際滲透率,10-3μm2;KDST——測(cè)試層滲透率,10-3μm2;μDST——測(cè)試層地層原油黏度,mPa·s;μo——生產(chǎn)層地層原油黏度,mPa·s;α——時(shí)間校正系數(shù);β——層間干擾系數(shù)。
由公式(1)可知,影響產(chǎn)能的因素較多,流體性質(zhì)為固有屬性,在產(chǎn)能評(píng)價(jià)階段和鉆后實(shí)際生產(chǎn)中認(rèn)為黏度保持不變,生產(chǎn)壓差在沒(méi)有方案重大變更的情況下,通常沿用ODP方案的數(shù)值。
2.1比采油指數(shù)
由圖2可知,油井投產(chǎn)后,比采油指數(shù)隨著時(shí)間不斷降低,尤其在初期,比采油指數(shù)降幅明顯,生產(chǎn)一年后,比采油指數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定。
考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中儲(chǔ)層會(huì)受到污染,海上油田ODP配產(chǎn)過(guò)程中,將實(shí)測(cè)比采油指數(shù)校正到表皮系數(shù)為5時(shí)進(jìn)行配產(chǎn),為一定值。鉆后比采油指數(shù)與ODP值相比經(jīng)常不一致,原因較多,受探井費(fèi)用限制,測(cè)試資料有限,一個(gè)油田不能保證每口探井都進(jìn)行測(cè)試,再加上復(fù)雜河流相油田斷塊特征明顯,各個(gè)斷塊區(qū)域儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)通常會(huì)有差異,沒(méi)有測(cè)試資料的井區(qū)通常是借用鄰井或者大概相似的井區(qū)的比采油指數(shù),這必然帶來(lái)誤差;另外探井測(cè)試時(shí)的比采油指數(shù)大于實(shí)際生產(chǎn)后的比采油指數(shù),主要有兩方面原因:一是因?yàn)樘骄疁y(cè)試時(shí)間短,油井生產(chǎn)尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),滲流半徑小,阻力??;二是因?yàn)樵谕婚_(kāi)發(fā)區(qū)塊內(nèi),探井一般處在構(gòu)造最有利部位,儲(chǔ)層物性、油層厚度等條件一般要好于開(kāi)發(fā)井。
圖1 ODP方案與鉆后實(shí)際產(chǎn)能對(duì)比
圖2 比采油指數(shù)隨生產(chǎn)時(shí)間變化
從比采油指數(shù)的定義可以看出[7],其與流度具有較好的線性相關(guān)性,然而從實(shí)際數(shù)據(jù)可以看出(圖3),開(kāi)發(fā)井比采油指數(shù)與流度關(guān)系并不好,常規(guī)測(cè)井解釋滲透率求解方法通常是先根據(jù)中子曲線得出孔隙度,然后再根據(jù)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析的孔隙度和滲透率建立巖石物性解釋模型求取滲透率,河流相儲(chǔ)層所獲取的巖心本身代表性比較差,所以在求取滲透率過(guò)程中誤差較大。本文首次提出利用電阻率校正比采油指數(shù),從各油田開(kāi)發(fā)井的實(shí)際資料看,比采油指數(shù)與電阻率相關(guān)性非常好(圖4),在后期配產(chǎn)過(guò)程中可推廣應(yīng)用。
圖3 各油田比采油指數(shù)與流度關(guān)系曲線
圖4 各油田比采油指數(shù)與電阻率關(guān)系曲線
2.2儲(chǔ)層厚度
渤海復(fù)雜河流相油田普遍具有稀疏探井控制、河道儲(chǔ)層連續(xù)性較差、儲(chǔ)層橫向變化大和單層砂體厚度薄的特征。探井位于主分流河道處,鉆遇油層厚度較厚。ODP井位設(shè)計(jì)階段,厚度采用儲(chǔ)量單元油層的有效厚度值,儲(chǔ)層橫向變化的發(fā)育風(fēng)險(xiǎn)考慮不全面。鉆后開(kāi)發(fā)井證實(shí),河流相油田儲(chǔ)層橫向變化較快,位于主分流河道儲(chǔ)層厚度較厚,分流河道寬度較窄,分流河道邊部?jī)?chǔ)層厚度較薄(圖5),使得鉆后開(kāi)發(fā)井儲(chǔ)層厚度與ODP配產(chǎn)階段差異較大。
圖5 復(fù)雜河流相油田探井及開(kāi)發(fā)井實(shí)鉆厚度
2.3儲(chǔ)層物性
由于河道的遷移擺動(dòng),在基準(zhǔn)面下降時(shí)期,河道砂體多期疊置,同時(shí),內(nèi)部隔、夾層發(fā)育導(dǎo)致儲(chǔ)層縱、橫向非均質(zhì)性強(qiáng),物性平面上變化快,在較小范圍內(nèi)常出現(xiàn)儲(chǔ)層物性的差異。另外,除了儲(chǔ)層的固有屬性外,還有工程方面的影響,壓裂射孔等增產(chǎn)措施能提高油井有效滲透率,但在鉆完井過(guò)程中也會(huì)因措施不及時(shí)傷害儲(chǔ)層,降低油井有效滲透率。
2.4時(shí)間校正系數(shù)
在ODP方案設(shè)計(jì)產(chǎn)能計(jì)算過(guò)程中,時(shí)間校正系數(shù)α的取值通常根據(jù)測(cè)試時(shí)間、儲(chǔ)層和流體的特點(diǎn),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行取值,取值范圍為0.5~0.9,誤差較大。蔡暉就時(shí)間校正系數(shù)提出了校正方法[8],該方法沒(méi)有考慮生產(chǎn)過(guò)程中表皮污染。本文依據(jù)不同壓力波傳播階段流體的滲流規(guī)律,重新推導(dǎo)出計(jì)算油井測(cè)試時(shí)間校正系數(shù)的計(jì)算公式。
在測(cè)試過(guò)程中,根據(jù)采油指數(shù)的定義[9]有:
(2)
假定油藏是圓形的,其半徑為re,具有恒壓供給邊界,供給邊界壓力為pi,生產(chǎn)中滲流進(jìn)入穩(wěn)定期的采油指數(shù)表達(dá)式為[10]:
(3)
式中:JoDST——測(cè)試時(shí)采油指數(shù),m3/(MPa·d);Jo——生產(chǎn)時(shí)采油指數(shù),m3/(MPa·d);pi——原始地層壓力,MPa;pwf(t)——t時(shí)刻的井底流壓,MPa;q——t時(shí)刻的地面產(chǎn)量,m3/d;μ——地層原油黏度,mPa·s;K——滲透率,10-3μm2;h——油層厚度,m;rw——油井半徑,m;re——供給半徑,m;η——導(dǎo)壓系數(shù);tDST——測(cè)試時(shí)間,h;t——生產(chǎn)時(shí)間,h;Bo——原油體積系數(shù)。
測(cè)試時(shí)間校正系數(shù)定義為擬穩(wěn)定或者穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)的采油指數(shù)除以測(cè)試時(shí)的采油指數(shù),即:
(4)
2.5層間干擾系數(shù)影響
用單層測(cè)試比采油指數(shù)確定多層合采產(chǎn)能時(shí),層間干擾系數(shù)β通常根據(jù)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性、地層壓力系數(shù)等因素[11],采用類比法取值或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行取值,取值范圍為0.5~0.9。利用類比法得到的值往往和實(shí)際情況差異較大,而經(jīng)驗(yàn)取值在很大程度上取決于油藏工程師的經(jīng)驗(yàn),兩種方法的誤差均較大。
本文提出利用評(píng)價(jià)階段與生產(chǎn)階段比采油指數(shù)與電阻率回歸關(guān)系的斜率比值,確定綜合系數(shù)(圖6)。綜合系數(shù)是時(shí)間校正系數(shù)與層間干擾系數(shù)的乘積,結(jié)合時(shí)間校正系數(shù)的新方法,可確定每口井的層間干擾系數(shù),利用多元回歸方法對(duì)層間干擾系數(shù)進(jìn)行回歸。
圖6 不同類型井比采油指數(shù)與電阻率關(guān)系曲線
設(shè)因變量y與自變量x1,x2,…xm共有n組實(shí)際數(shù)據(jù)。
假定因變量y與自變量x1,x2,…xm間存在線性關(guān)系,其數(shù)學(xué)模型為:
yj=β0+β1x1j+β2x2j+…+βmxmj+εj
(j=1,2,…,n)
(5)
式中:x1,x2,…,xm為可以觀察的一般變量;y為可以觀察的隨機(jī)變量,隨x1,x2,…,xm而變,受試驗(yàn)誤差影響;εj為相互獨(dú)立且都服從N(0,σ2)的隨機(jī)變量。
記:
則模型可寫(xiě)成: Y=Xβ+ε
考慮到層間干擾系數(shù)影響因素的復(fù)雜性,盡可能采用多因素作為自變量,并綜合考慮均質(zhì)系數(shù)、滲透率級(jí)差、射孔總層數(shù)。以單井所求的層間干擾系數(shù)為因變量,采用油田群實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù),由多元線性回歸模型可求得自變量X和觀測(cè)值Y矩陣。從而由回歸系數(shù)公式可計(jì)算得到該回歸模型系數(shù)為:
β=(X′Y)-1X′Y=
(0.2289,0.4171,-0.00005,0.0067)
(1)通過(guò)對(duì)油田投產(chǎn)初期與ODP方案的產(chǎn)能進(jìn)行對(duì)比,詳細(xì)剖析了比采油指數(shù)、儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)層物性、時(shí)間校正系數(shù)、層間干擾及測(cè)試時(shí)間等因素對(duì)產(chǎn)能評(píng)價(jià)的影響。
(2)比采油指數(shù)的準(zhǔn)確取值對(duì)油田的產(chǎn)能研究意義較大,通過(guò)油田大量生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析,提出比采油指數(shù)校正新方法,首次提出根據(jù)開(kāi)發(fā)井電阻率實(shí)測(cè)值校正比采油指數(shù);采用油藏工程方法對(duì)時(shí)間校正系數(shù)進(jìn)一步修正,同時(shí)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù),首次利用多元回歸方法確定層間干擾系數(shù)。
(3)比采油指數(shù)、層間干擾系數(shù)等校正新方法可以有效指導(dǎo)油田產(chǎn)能評(píng)價(jià)。
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編輯:王金旗
1673-8217(2016)05-0063-04
2016-04-27
陽(yáng)曉燕,工程師,碩士,1986年生,2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程專業(yè),現(xiàn)主要從事油藏工程方面的研究。
國(guó)家重大專項(xiàng)“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整油藏工程技術(shù)應(yīng)用研究”(2011ZX05024-002-007)資助。
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