陳 嶸，李 奎，何勝林，胡向陽，高楚橋

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中國石油長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124000；3.長江大學，湖北 武漢 430100)

潿洲W油田復雜流體性質測井定量識別技術

陳 嶸1，李 奎2，何勝林1，胡向陽1，高楚橋3

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中國石油長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124000；3.長江大學，湖北 武漢 430100)

南海西部海域北部灣盆地潿洲W油田四井區(qū)的油層中常有“氣層”出現(xiàn)，給該油田的開發(fā)調整規(guī)劃造成一定困難。通過地層組分分析模型和最優(yōu)化理論計算儲層條件下天然氣和可動油的含量，由此計算產(chǎn)層的氣油比，根據(jù)計算得到的氣油比識別儲層流體性質。實際應用表明，該研究方法對區(qū)分油氣同層和油層有較明顯的地質效果，并且與地層測試的結果較吻合，對其他盆地復雜流體性質的測井評價具有一定的指導意義。

復雜流體 定量評價 氣油比 最優(yōu)化 地層測試

常規(guī)測井可以有效地區(qū)分并確定油氣層和水層的界限,但對復雜流體性質的識別難度較大[1]。潿洲12-1油田有些油層中有“氣層”，這種隨石油開采出來的石油溶解氣在儲層條件下的物理性質介于油與干氣之間，密度較大[2]，正常測井響應中含氣特征不明顯；油田的不同區(qū)塊不同層位的溶解氣含量差別很大，這種復雜情況對測井識別儲層的油氣性質造成了很大困難。本文引入氣油比計算方法及定量評價標準,用測井資料定量評價溶解氣含量。

1 地層條件下溶解氣含量計算

1.1 物理模型

對含油氣的儲集層來說，儲集層可以看成是由具有不同性質的組分組成的，這些組分包括：不動油、可動油、可動水、天然氣、泥質以及巖石的各種骨架礦物[3]。

假設組分不動油、可動油、可動水、天然氣、泥質以及巖石的各種骨架礦物在地層中的相對含量(%)分別為：xor，xom，xfw，xgas，xma1，xma2，…，xmak，則：

孔隙度φ(%)

φ=xor+xom+xfw+xgas

(1)

地層含水飽和度Sw(%)

(2)

沖洗帶含水飽和度Sxo(%)

(3)

泥質含量Vsh(%)

Vsh=xsh

(4)

1.2 數(shù)學模型

1.2.1 反演問題

根據(jù)以上物理模型，可寫出各種測井儀器的響應方程式[3]。

ρb=ρorxor+ρomxom+ρfwxfw+ρgasxgas+ρshxsh+
ρma1xma1+ρma2xma2+…+ρmakxmak

(5)

式中ρor，ρom，ρfw，ρgas，ρsh，ρma1，ρma2，…，ρmak分別表示地層中不可動油、可動油、自由水、氣、泥質、巖石骨架礦物(1～k種)的體積密度值[2]；上式可寫成

(6)

其中n表示組成地層的組分個數(shù)，xj表示第j種組分的相對含量。同理可寫出其它測井儀器的響應方程，用通式表示為

(7)

式中：m為測井儀器的個數(shù)，個；Aij為i儀器對第j種組分的響應值；B為地層對測井儀器的響應值。

解以上由m個方程組成的方程組，就可以求得xj，這就是待解決的反演問題。

1.2.2 帶約束超定線性方程組

當mn，此時方程組為超定線性方程組，它具有最優(yōu)解[4]。為了使求解的結果合乎地質意義并符合地層實際情況，在式(7)中加入約束條件，即：

(8)

由線性最小二乘原理，解式(8)這一帶約束線性方程組的問題可轉換成以下求極值問題：

(9)

2 測井資料計算氣油比

通過最優(yōu)化算法由式(9)可得到儲層條件下溶解氣和可動油的含量，進而計算出氣油比，通過計算得到的氣油比達到識別儲層流體性質的目的。

天然氣氣體的狀態(tài)方程為

pV=zMRT

(10)

式中：M為氣體的摩爾數(shù)，mol；p為氣體的壓力，105Pa；V為氣體的體積，L；T為氣體的絕對溫度，K；R為通用氣體常數(shù)，J/(mol·K)；z為氣體的壓縮因子，無量綱[2]。

地面條件下的狀態(tài)方程為(下標s表示地面)

pgsVgs=zsMRTs

(11)

其中zs≈1。

地下條件的狀態(tài)方程為(下標f表示地下。由于本區(qū)塊天然氣甲烷含量平均為61%，乙烷含量平均為13%,因而天然氣在地層條件下仍為氣態(tài)，本方程可用)

pgfVgf=zfMRTf

(12)

式(11)除以式(12)，并整理得

(13)

氣油比為

(14)

其中Vom為可動油在地面的體積。

設巖石體積為VT，若認為可動油在地面的體積與地下的體積近似相等[1]，則Vgf=xgasVT，Vom=xomVT，即用式(13)代入式(14)，并整理得：

(15)

式中xgas為溶解氣在地層中的相對含量；xom為可動油在地層中的相對含量；Ts為地面溫度，K；pgf為地層壓力，105Pa；zf為溶解氣在井底條件下的壓縮因子，無量綱；Tf為井底溫度，K；pgs為地面壓力，105Pa。

3 氣油比的侵入影響校正

泥漿侵入對測井資料會產(chǎn)生一定程度的影響，致使測井計算的氣油比偏低。圖1是某盆地6口井11個層位計算的氣油比與試油得到的氣油比之間的對比圖。由圖可見，計算的氣油比比試油得到的氣油比偏低，尤其是在泥漿密度非常大的井中更是如此，如D2井(泥漿密度為1.54 g/cm3,圖1中層號有D2-1、D2-2)、L2井(泥漿密度為2.24 g/cm3,圖1中層號為L2-1)，這是泥漿侵入所致。

圖2是氣油比計算誤差(試油結果與計算結果數(shù)值之差)與泥漿密度之間的關系。由圖可見，氣油比計算誤差與泥漿密度關系密切，由此可得到用泥漿密度校正計算氣油比的關系式[7]

(16)

式中ρm為泥漿密度，g/cm3；rog校前為校前的氣油比，m3/m3；rog校后為校后的氣油比，m3/m3。

圖3為圖1中各層校正后的氣油比與試油所得氣油比的對比圖，由對比圖可知，校正后的氣油比與試油得到的生產(chǎn)氣油比很接近[6]。

圖1 計算的氣油比與試油得到的氣油比的對比

圖2 氣油比計算誤差與泥漿密度的關系

注：x為泥漿密度，g/cm3；y=log(rog試油)-log(rog計算)；R為相關系數(shù)

圖3 校正后的氣油比與試油得到的氣油比的對比

4 利用氣油比區(qū)分油氣層類型

根據(jù)本區(qū)實際情況，將油氣層類型分為氣層、油氣同層、油層，參考楊寶善1995年給出的油氣藏類型劃分標準[6]，可用表1的標準對油氣層類型進行區(qū)分。

表1 氣油比劃分油氣層類型

圖4中DST測試和生產(chǎn)氣油比與經(jīng)校正的測井地層組分分析模型計算氣油比對比，兩者十分接近，相關性達0.87，說明計算結果與實際生產(chǎn)結果誤差較小，由測井資料計算的氣油比可靠，氣油比定量反映溶解氣含量進行油氣層識別的方法可行。

圖4 DST測試(生產(chǎn))氣油比與測井計算氣油比對比

5 部分井段處理解釋結果

基于上述方法，利用常規(guī)測井資料并結合地層組分分析模型計算出泥質含量、孔隙度、骨架礦物含量、流體組分含量等參數(shù)。

圖5為潿洲W油田4井部分井段測井處理解釋成果圖，可見測井計算孔隙度和滲透率與物性分析結果匹配較好，2 678～2 695 m和2 700～2 712 m的DST測試日產(chǎn)油387.43 m3，日產(chǎn)氣56 877 m3，測試氣油比147 m3/m3，測井計算氣油比78 m3/m3，因此確定該層為油層，測井解釋結論與測試結果一致。

圖6為W油田B22井測井處理解釋成果圖，3 187～3 214 m日產(chǎn)油60.6 m3，日產(chǎn)氣92 006 m3，生產(chǎn)氣油比1 518 m3/m3，測井計算氣油比1 576 m3/m3，屬于油氣同層，由此方法確定的油氣結論與生產(chǎn)結果能較好地吻合，說明本研究獲得的模型和方法能很好地應用于該地區(qū)。

圖5 W油田4井測井資料處理解釋成果

圖6 W油田B22井測井資料處理解釋成果

6 結論

潿洲W油田某些區(qū)塊油層中有溶解氣的情況，為更準確地評價儲層的流體性質，利用地層組份分析模型建立的擬合函數(shù)及其約束條件[8],通過最優(yōu)化技術處理得到地下的油氣藏油氣組份,由該方法計算的地面氣油比確定儲層的流體性質,經(jīng)測試資料證實該計算方法可靠,從而為由測井信息識別復雜油氣儲層提供了一種有效的方法。

[1] 趙軍，祁興中,宋帆，等.遺傳算法在測井識別凝析氣藏中的應用[J].測井技術,2006,30(4):313-315.

[2] 高楚橋，章成廣，肖承文，等.利用測井信息得到的氣油比識別凝析氣藏[J].石油地球物理勘探，2003，38(3):290-293.

[3] 何勝林，陳嶸，高楚橋，等.樂東氣田非烴類氣層的測井識別[J].天然氣工業(yè)，2013，33(11):22-27.

[4] 劉俊華，金云智，龔時雨.最優(yōu)化方法在復雜巖性儲層測井解釋中的應用[J].測井技術,2008,32(6):542-544.

[5] 胡望水，熊平，謝銳杰，等.紅崗油田高臺子油藏相控隨機水淹模型的建立[J].石油天然氣學報，2008,30(6):15-18.

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[8] 湯軍，龍燕，高陽，等.遺傳算法的停滯判別準則在測井解釋中應用探討[J].長江大學學報(自然科學版),2009,6(1):196-197.

Logging quantitative identification method for complex fluid property in Weizhou W Oilfield

Chen Rong1,Li Kui2,He Shenglin1,Hu Xiangyang1,Gao Chuqiao3

(1.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang524057,China;2.LoggingCompanyofGWDC,Pangjing124000,China;3.YangtzeUniversity,WuHan430100,China)

Gas-bearing layer is frequently appeared in oil reservoir of Weizhou W Oilfield in Beibu Gulf Basin of the western South China Sea,and leads some difficulties in the development adjustment of the Oilfield.According to the analysis model of formation components and the optimization theory,it was calculated the contents of solution gas and movable oil under the reservoir condition,and then the gas-oil ratio of producing pay.Based on the calculated gas-oil ratio,the reservoir fluid property was identified.The field application showed that the method has significant geological effect on distinguishing gas-bearing oil pay zone from oil pay zone,and the calculation results have good agreement with formation testing.It can provide a successful experience for the logging evaluation of the complicated fluid property in other oilfield.

complicated fluid;quantitative evaluation;gas oil ratio;optimization theory;formation testing

TE133

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.03.005

2016-11-29；改回日期：2017-02-27。

陳嶸(1985—)，工程師，現(xiàn)從事測井資料處理與解釋工作。E-mail：chenrong1@cnooc.com.cn。

國家科技重大專項(2016ZX05024-006)。

(編輯 楊芝文 韓 楓)

小斷塊油藏油水過渡帶提高采收率技術研究

江蘇油田小斷塊油藏開發(fā)中后期，在油水過渡帶的挖潛中，存在剩余油分布復雜及描述難度大、挖潛井效益差異明顯、注采井網(wǎng)適應差、含水上升快等問題。為此，中石化總公司設立《小斷塊油藏油水過渡帶提高采收率技術研究》的課題，圍繞改善小斷塊油藏油水過渡帶挖潛效果這一主題，以提高采收率為目標，開展了油水過渡帶水淹層識別、油水運動規(guī)律描述、剩余油主控因素解剖、剩余油質量評價、以及過渡帶高效挖潛技術研究。通過多年攻關，形成了油水過渡帶從潛力評價到有效挖潛提高采收率技術系列。

項目創(chuàng)新了3項油水過渡帶評價挖潛技術：①基于巖電參數(shù)時變規(guī)律的水淹層含油飽和度計算模型。針對水淹層受注入水影響不斷變化的特點，以定性識別出的水淹層為基礎，再通過巖電參數(shù)實驗分析，確定不同水淹級別下巖電參數(shù)，建立巖電參數(shù)和地層水電阻率變化模版，創(chuàng)新了注入水與地層水混合液礦化度與電阻率動態(tài)迭代方法，有效定量識別了水淹層，進而提出了適用于開發(fā)中后期水淹層含油飽和度計算的優(yōu)化模型。②復雜斷塊分類油藏油水過渡帶剩余油定性定量評價技術。利用模糊聚類理論，引入過渡帶優(yōu)勢潛力綜合指數(shù)，建立了油水過渡帶分級潛力評價方法，并根據(jù)相似理論應用數(shù)值模擬技術，建立分類油藏油水過渡帶剩余油潛力評價圖版及同一油藏不同過渡帶區(qū)分級潛力評價。③復雜邊界油藏油水過渡剩余油有效動用技術。通過引入無因次注采井排距理念，建立了分類油藏油水過渡帶合理注采井排距圖版，研發(fā)了過渡帶井網(wǎng)優(yōu)化部署等具有自主知識產(chǎn)權的過渡帶剩余油有效動用新技術。綜合以上創(chuàng)新，最終建立形成了一套適用于小斷塊油藏油水過渡帶剩余油快速定量評價方法和有效動用技術。

研究成果在江蘇油田12個小斷塊油藏油水過渡帶的剩余油挖潛中得到成功應用，共實施挖潛井63口，有效動用油水過渡帶失控地質儲量280×104t，新增可采儲量42×104t。其中水淹層識別及油水過渡帶剩余油評價現(xiàn)場應用符合率均90%左右。

項目研究成果對江蘇油田同類型油藏油水過渡帶剩余油評價與提高采收率具有重要借鑒意義，并已成功推廣應用到江蘇油田其他小斷塊油藏。失控剩余儲量成功動用，有效降低了江蘇油田小斷塊油藏產(chǎn)量遞減幅度，延長油田的穩(wěn)產(chǎn)期限，提高了油藏最終采收率，并對我國復雜小斷塊油藏油水過渡帶失控儲量評價與有效動用具有一定的推動作用。項目于2016年獲得中石化科技進步二等獎。

(唐湘明)