楊 冬 張海榮 吳一雄 張恒榮 譚 偉

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

海上低滲氣藏DST測(cè)試較少，對(duì)于未測(cè)試井段的產(chǎn)能評(píng)價(jià)難度較大，影響了氣田商業(yè)性評(píng)價(jià)，制約了勘探及開(kāi)發(fā)決策部署[1-4]。電纜地層測(cè)試通過(guò)動(dòng)態(tài)抽吸地層流體獲取地層滲流表征參數(shù)，即測(cè)壓流度[5-8],而測(cè)壓流度為小尺度滲流參數(shù)，實(shí)際表征近井帶鉆井液濾液滲流特征，因此直接利用測(cè)壓流度進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)估可能會(huì)帶來(lái)較大誤差。本文以南海鶯瓊盆地為研究區(qū)，選取10口典型低滲氣井開(kāi)展電纜地層測(cè)試資料(下文稱(chēng)測(cè)壓資料)分析與處理，對(duì)測(cè)壓流度進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)滲透率轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率及氣相有效滲透率，實(shí)現(xiàn)了測(cè)井滲透率由井筒條件向油藏條件的跨越，為未測(cè)試井段儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)提供了更精確的滲流參數(shù)。

1 利用測(cè)壓流度進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)的方法

1.1 近井帶滲流關(guān)系式的建立

海上過(guò)平衡鉆井過(guò)程中，近井帶一般存在鉆井液濾液驅(qū)替，而且對(duì)于低滲氣藏，儲(chǔ)層潛在的毛細(xì)管能量較強(qiáng)，會(huì)吸附鉆井液濾液進(jìn)入近井帶[9-10]，鉆井液的動(dòng)態(tài)侵入過(guò)程本質(zhì)上就是濾液(水相)驅(qū)替近井地層可動(dòng)氣體的兩相動(dòng)態(tài)滲流過(guò)程[11-12]。鉆井液近井帶侵入與巖心水驅(qū)氣相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)測(cè)量機(jī)制具有相似性，不同之處在于鉆井液侵入過(guò)程中除了濾液侵入，鉆井液中微小顆粒也會(huì)被帶入近井地層，產(chǎn)生儲(chǔ)層污染。本文為了定量研究低滲氣藏滲流規(guī)律，實(shí)際研究中忽略鉆井液污染對(duì)儲(chǔ)層滲流的影響。

電纜地層測(cè)試一般為鉆后進(jìn)行，實(shí)際作業(yè)時(shí)近井帶受鉆井液驅(qū)替影響，電纜壓力預(yù)測(cè)試作業(yè)時(shí)間短、流體抽吸量少，實(shí)際測(cè)壓波及范圍局限于沖洗帶。因此，可利用測(cè)壓流度表征經(jīng)鉆井液濾液驅(qū)替后的近井帶水相(濾液)滲流特性[13-15](圖1)。

近井帶一般有由井筒侵入的鉆井液濾液及殘余的地層原始流體兩相流動(dòng)，其滲流關(guān)系可借圖2所示的氣水兩相(水驅(qū)氣)相滲曲線表示。圖2中端點(diǎn)A代表殘余氣條件下水相(鉆井液濾液)的有效滲透率，基于流度定義有

圖1 電纜壓力預(yù)測(cè)試作業(yè)時(shí)近井帶流體分布示意圖Fig .1 Schematic diagram of fluid distribution near wellbore during wireline pressure test

圖2 XX 13-1-1井巖心水驅(qū)氣下氣水兩相相滲曲線Fig .2 Curves of gas and water two phase infiltration under water drive gas of the core in Well XX 13-1-1

(1)

1.2 靜態(tài)滲透率的求取

儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率也稱(chēng)靜態(tài)滲透率，主要表征巖石固有屬性，與孔隙流體無(wú)關(guān)，只受巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響；在本區(qū)儲(chǔ)層參數(shù)解釋中，均以巖心氣測(cè)滲透率Kg為儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率刻度標(biāo)準(zhǔn)。只有獲取靜態(tài)滲透率后，才能得到特定滲流條件下的有效滲透率[16-17]。因此，首先考慮通過(guò)測(cè)壓流度轉(zhuǎn)換得到儲(chǔ)層絕對(duì)滲透率。

(2)

將式(1)代入式(2)，可得

K=14.079(Mμw)0.766 1

(3)

從式(3)可知，確定地層條件下鉆井液濾液黏度后，依據(jù)電纜測(cè)壓獲得的流度，便可得到靜態(tài)滲透率K。

圖3 鶯瓊盆地低滲氣藏相滲曲線水相端點(diǎn)滲透率與 靜態(tài)滲透率(氣測(cè))關(guān)系Fig .3 Relationship between water end permeability and static permeability of low permeability gas reservoirs in Ying-Qiong basin

1.3 動(dòng)態(tài)(有效)滲透率的求取

對(duì)于未進(jìn)行鉆桿地層測(cè)試的地層，可結(jié)合區(qū)域巖心相滲驅(qū)替關(guān)系，基于測(cè)壓流度轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)深度儲(chǔ)層的有效滲透率。

由氣水兩相相對(duì)滲透率Krg、Krw定義，純氣層段氣相有效滲透率Kg表達(dá)式為[16-17]

Kg(1-Sw)=KKrg(1-Sw)

(4)

結(jié)合式(4)、式(1)及相對(duì)滲透率定義，得到地層條件下氣相有效滲透率的計(jì)算式

(5)

由式(5)可知，計(jì)算氣相有效滲透率的關(guān)鍵在于確定氣水兩相的相對(duì)滲透率比值。

圖4為氣水兩相流體相對(duì)滲透率比值Krg/Krw與含水飽和度關(guān)系圖，其中B區(qū)近似滿(mǎn)足下式[17]：

圖4 含水飽和度與氣水兩相流體相滲比值關(guān)系 ( 以XX34-3氣田巖心相滲實(shí)驗(yàn)為例)Fig .4 Ratio between water saturation and gas water two phase fluid(XX34-3 gas field infiltration experiment as an example)

Krg/Krw=ae-bSw

(6)

式(6)中：a為B區(qū)關(guān)系趨勢(shì)線截距；b為B區(qū)關(guān)系趨勢(shì)線斜率；Sw為測(cè)井計(jì)算所得儲(chǔ)層含水飽和度。

由圖4可知，只有B區(qū)滿(mǎn)足式(6)，而A區(qū)及C區(qū)均不滿(mǎn)足，這是由于兩相滲流實(shí)際上會(huì)受到殘余氣及束縛水的影響，氣水兩相相對(duì)滲透率比值的相關(guān)參數(shù)實(shí)際并非只有含水飽和度，還應(yīng)將殘余氣及束縛水飽和度考慮進(jìn)來(lái)。引入可動(dòng)水指數(shù)Iw[17],通過(guò)該參數(shù)對(duì)式(6)進(jìn)行修正，考察Iw與氣水兩相相對(duì)滲透率比值關(guān)系。通過(guò)分析研究區(qū)的相滲資料，確定了儲(chǔ)層可動(dòng)水指數(shù)Iw與氣水兩相相對(duì)滲透率比值的表征關(guān)系式，即

(7)

(8)

式(7)、(8)中：Sw是儲(chǔ)層含水飽和度；Swi是殘余水飽和度；Sgr為殘余氣飽和度；A為Iw與氣水兩相相對(duì)滲透率比值的地區(qū)關(guān)系系數(shù)。

特別需要指出的是，對(duì)于單相氣藏(純氣層)而言，Iw可等同于0，即氣水兩相相對(duì)滲透率比值實(shí)際上等同于未知系數(shù)A。那么式(5)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為

Kg(1-Sw)=AMμw

(9)

在實(shí)際探井勘探階段，巖心實(shí)驗(yàn)時(shí)效性差，需要借用本區(qū)域巖心相滲驅(qū)替資料，建立區(qū)域相滲關(guān)系圖版得到系數(shù)A，進(jìn)而快速地基于電纜地層測(cè)試流度計(jì)算有效滲透率，用于儲(chǔ)層滲流評(píng)價(jià)及指導(dǎo)下一步作業(yè)部署。

以鶯瓊盆地XX34-3氣田為例，利用豐富的氣水相滲分析資料(圖5a)，建立純氣層段氣水兩相相對(duì)滲透率比值計(jì)算模型圖版(圖5b),從而利用測(cè)壓流度資料由式(9)計(jì)算得到本區(qū)氣相有效滲透率公式,即

Kg(1-Sw)=56.5Mμw

(10)

需要注意的是,對(duì)于不同區(qū)塊，由于其相滲驅(qū)替關(guān)系的差異，需要建立各自系數(shù)A的求取圖版，從而提高滲透率轉(zhuǎn)化精度。

圖5 XX34-3區(qū)塊巖心相滲驅(qū)替關(guān)系圖Fig .5 Relationship between core permeability and flooding in XX34-3 block

1.4 產(chǎn)能評(píng)價(jià)應(yīng)用

產(chǎn)能預(yù)測(cè)的核心在于對(duì)儲(chǔ)層滲流能力的評(píng)價(jià)[18]，而測(cè)壓流度轉(zhuǎn)換的氣相有效滲透率能更好地表征儲(chǔ)層滲流特性，可以嘗試替代試井滲透率應(yīng)用于產(chǎn)能評(píng)價(jià)中，提高未測(cè)試儲(chǔ)層段產(chǎn)能預(yù)測(cè)精度,從而經(jīng)濟(jì)有效地解決未測(cè)試井段產(chǎn)能評(píng)價(jià)難題[19]。

圖6為鶯瓊盆地6口低滲氣井測(cè)壓氣相有效滲透率與實(shí)測(cè)每米無(wú)阻流量的關(guān)系圖,可以看出，兩者具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，關(guān)系式如下：

(11)

利用上述產(chǎn)能評(píng)價(jià)模型，可以對(duì)盆地內(nèi)新鉆井進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)價(jià)預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)中低滲儲(chǔ)層產(chǎn)能快速評(píng)價(jià)，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)決策提供指導(dǎo)。

圖6 鶯瓊盆地低滲氣藏有效滲透率(流度轉(zhuǎn)換)與 每米無(wú)阻流量關(guān)系Fig .6 Relationship between effective permeability (convered from mobility)and open-flow capacity per meter in low permeability gas reservoirs in Ying-Qiong basin

2 應(yīng)用效果

將轉(zhuǎn)換得到的動(dòng)靜態(tài)滲透率與常規(guī)測(cè)井(巖心)滲透率及試井滲透率對(duì)比，以評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)換效果及論證方法的可行性。圖7為測(cè)壓流度轉(zhuǎn)換絕對(duì)滲透率與巖心刻度后的測(cè)井滲透率對(duì)比效果圖，可以看出二者匹配效果較好，整體誤差在半個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)，說(shuō)明對(duì)于中低滲儲(chǔ)層，本文方法具有較好的適用性。

鶯瓊盆地新鉆井的應(yīng)用表明，測(cè)壓流度計(jì)算的氣相有效滲透率整體上與氣藏DST測(cè)試滲透率相近。以XX13-1氣田為例，圖8為XX13-1-6井測(cè)試段經(jīng)轉(zhuǎn)換得到的氣相有效滲透率與多種滲透率信息對(duì)比圖，第8道為滲透率道，分別代表靜態(tài)滲透率(測(cè)井、巖心、測(cè)壓絕對(duì)滲透率)、動(dòng)態(tài)滲透率(測(cè)壓流度、試井滲透率、氣相滲透率)。由圖8可見(jiàn)，經(jīng)測(cè)壓流度轉(zhuǎn)換得到的氣相有效滲透率與同一測(cè)試段內(nèi)試井滲透率數(shù)值最接近，這表明經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的氣相有效滲透率基本能表征氣藏真實(shí)的有效滲透率。

圖7 鶯瓊盆地不同井測(cè)壓絕對(duì)滲透率與測(cè)井滲透率對(duì)比Fig .7 Comparison of absolute permeability calculated by mobility and logging permeability of different wells in Ying-Qiong basin

基于鶯瓊盆地區(qū)域產(chǎn)能快速評(píng)價(jià)模型，利用測(cè)壓流度轉(zhuǎn)換后的有效滲透率，對(duì)研究區(qū)其他井區(qū)5口低滲氣井(其中4口井已進(jìn)行DST測(cè)試，1口井未測(cè)試)進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差在-17.3%～27.8/%，平均誤差為10%。從實(shí)際應(yīng)用效果看，電纜地層測(cè)試資料產(chǎn)能評(píng)價(jià)結(jié)果精度較高，可推廣應(yīng)用于類(lèi)似未測(cè)試井段的產(chǎn)能快速評(píng)價(jià)。

圖8 鶯瓊盆地XX13-1氣田XX13-1-6井DST測(cè)試段不同滲透率信息與試井滲透率對(duì)比Fig .8 Comparison of permeability data and well test permeability in DST test section of Well XX13-1-6 in Ying-Qiong basin表1 鶯瓊盆地電纜地層測(cè)試資料產(chǎn)能預(yù)測(cè)應(yīng)用成果Table 1 Application results of productivity prediction of wireline formation test data in Ying-Qiong basin

井號(hào)射孔井段/m有效厚度/m測(cè)井滲透率/mD測(cè)壓有效滲透率/mD無(wú)阻流量/(104m3·d-1)預(yù)測(cè)值實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差/%XX13-2-23776.9～3786.0167.96.4103.21128.5XX25-1-13890.0～3920.02613.215305.9377.923.5XX13-1-62852.0～2865.0132.51.6219.2415.9-17.3XX13-2-12976.0～2998.9(實(shí)際)3003.5～3010.0(模擬)27.944.63568687727.8XX10-3-14096.3～4123.3270.150.1313.36--

3 結(jié)論

1) 對(duì)于低滲氣藏，沖洗帶受鉆井液濾液驅(qū)替影響，而測(cè)壓流度測(cè)量尺度小、其波及范圍局限于沖洗帶，主要表征水相滲流特征,并不能代表地層實(shí)際流體滲流參數(shù)，因此基于測(cè)壓流度的產(chǎn)能評(píng)價(jià)結(jié)果誤差較大。

2) 巖心驅(qū)替相滲實(shí)驗(yàn)反映了兩相流體滲流驅(qū)替關(guān)系，可以用于表征鉆井液濾液與原狀地層的流體驅(qū)替滲流，應(yīng)用于測(cè)壓流度與有效滲透率的轉(zhuǎn)換計(jì)算中，從而實(shí)現(xiàn)電纜地層測(cè)試資料由井筒條件下轉(zhuǎn)換至油藏條件下。

3) 實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，利用電纜地層測(cè)試資料評(píng)估有效滲透率，結(jié)合區(qū)域產(chǎn)能評(píng)價(jià)模型可以為區(qū)內(nèi)沒(méi)有測(cè)試段產(chǎn)能快速預(yù)測(cè)提供更準(zhǔn)確參數(shù)。