許峰

(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300452)

高科超

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

盧中原

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

陳鵬

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

我國(guó)海上油氣資源豐富，開(kāi)發(fā)潛力巨大，是近年來(lái)油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域之一[1,2]。在油氣田勘探過(guò)程中，油氣井測(cè)試是評(píng)價(jià)勘探成果的有效手段，在油氣田勘探中得到廣泛應(yīng)用[3,4]。由于海上測(cè)試成本高昂，需提前對(duì)測(cè)試所需工具及作業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，以降低作業(yè)成本[5]。油層產(chǎn)能是影響海上油井測(cè)試工具及裝置準(zhǔn)備的主要因素，如能在測(cè)試前根據(jù)測(cè)井資料了解油層產(chǎn)能，將有助于海上測(cè)試準(zhǔn)備工作的開(kāi)展，提高測(cè)試資料獲取率，對(duì)海上油藏勘探具有重要意義。下面,筆者以渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組探井為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)井方法和滲流力學(xué)理論分別建立了綜合指數(shù)產(chǎn)能模型和徑向流產(chǎn)能模型。

1 渤南探區(qū)地質(zhì)概況

渤南探區(qū)是指119°20′以東、38°20′以南的渤海海域，是渤海盆地主要的油氣富集區(qū)，發(fā)育著多套生油層系，勘探潛力巨大[6,7]。明化鎮(zhèn)組是渤南探區(qū)油氣勘探的主要目的層，其沉積相類型以河流相和淺水三角洲相為主[8,9]。明化鎮(zhèn)組可細(xì)分為明化鎮(zhèn)組上段和明化鎮(zhèn)組下段[10]，含油氣層位主要發(fā)育于明化鎮(zhèn)組下段。明化鎮(zhèn)組下段劃分為6個(gè)油層組，自上而下依次為Nm0、NmⅠ、NmⅡ、NmⅢ、NmⅣ和NmⅤ，各油層組分布較穩(wěn)定，對(duì)比關(guān)系較好，含油氣潛力巨大。

2 綜合指數(shù)產(chǎn)能模型

油井產(chǎn)能的高低與油藏自身孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量、巖石壓縮系數(shù)及流體黏度等參數(shù)密切相關(guān)，大量文獻(xiàn)對(duì)采用測(cè)井參數(shù)預(yù)測(cè)油層產(chǎn)能進(jìn)行了研究[11～14]。產(chǎn)能指數(shù)法預(yù)測(cè)產(chǎn)量是目前應(yīng)用最多、最普遍的方法，是一種基于物性、電性、含油性參數(shù)的綜合指數(shù)法?，F(xiàn)有測(cè)井參數(shù)有自然伽馬、自然電位、聲波時(shí)差、電阻率及井徑，測(cè)井計(jì)算參數(shù)有孔隙度、滲透率及含油飽和度，通過(guò)上述參數(shù)或參數(shù)組合，可以建立測(cè)井參數(shù)與油層產(chǎn)能之間的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探井產(chǎn)能的預(yù)測(cè)。

圖1 電阻率、滲透率、孔隙度、含油飽和度與比采油指數(shù)關(guān)系

圖2 綜合產(chǎn)能指數(shù)與比采油指數(shù)之間的關(guān)系

渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組含油面積大，原油物性變化大，儲(chǔ)層分布復(fù)雜，勘探階段儲(chǔ)層物性資料和原油物性資料相對(duì)缺乏，需從反映儲(chǔ)層物性和原油物性的相關(guān)參數(shù)出發(fā)，構(gòu)建產(chǎn)能模型。綜合指數(shù)產(chǎn)能模型是利用測(cè)井參數(shù)與原油黏度，構(gòu)建儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、含油飽和度及原油黏度與比采油指數(shù)之間的關(guān)系[15]。油井產(chǎn)能受儲(chǔ)層物性與原油物性控制，主要受地層壓力、滲透率、含油飽和度及原油黏度等因素影響。為分析上述因素對(duì)油井產(chǎn)能的影響，根據(jù)渤南探區(qū)油井已有資料和測(cè)試井比采油指數(shù)建立了相關(guān)關(guān)系，圖1為渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組電阻率、滲透率、孔隙度、含油飽和度與比采油指數(shù)關(guān)系。從圖1可以看出，測(cè)試獲得的比采油指數(shù)與電阻率、滲透率、孔隙度、含油飽和度之間的相關(guān)性較弱，反映出該區(qū)域儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)變化大，油井比采油指數(shù)受多重因素共同影響。為實(shí)現(xiàn)測(cè)井參數(shù)對(duì)油井產(chǎn)能的預(yù)測(cè)，利用測(cè)井參數(shù)與原油物性參數(shù)進(jìn)行組合建立產(chǎn)能方程，最終選擇了相關(guān)性較好的綜合產(chǎn)能指數(shù)：

F=φ·K·So/(10000μo)

式中：F為綜合產(chǎn)能指數(shù)，1；φ為孔隙度，1；K為滲透率,mD;So為含油飽和度，1；μo為原油黏度，mPa·s。

建立綜合產(chǎn)能指數(shù)與比采油指數(shù)之間的關(guān)系。圖2為該區(qū)綜合產(chǎn)能指數(shù)與測(cè)試比采油指數(shù)之間的關(guān)系，其關(guān)系式為：

J=0.788F-0.482R2=0.527

(1)

式中：J為比采油指數(shù)，m3/(d·MPa·m)。

3 徑向流產(chǎn)能模型

在油氣藏勘探過(guò)程中，獲取的地質(zhì)資料及地層流體物性資料都非常有限，研究油井產(chǎn)能的方法很多，但適用于勘探階段的產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法很少[16,17]。平面徑向流是地層原油向井底聚集的流動(dòng)過(guò)程，離井筒越近，滲流面積越小，滲流速度越大(圖3)[18]。因徑向流產(chǎn)能模型是基于滲流力學(xué)理論，模型理論依據(jù)強(qiáng)，且所需資料少，所以廣泛應(yīng)用在油氣田勘探階段及開(kāi)發(fā)早期。為此，筆者采用平面徑向流法建立了勘探階段油井徑向流產(chǎn)能模型，并結(jié)合渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組油井實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)已有資料進(jìn)行綜合分析，探討了油井產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法。

圖3 平面徑向流模型

對(duì)于勘探井，井投入生產(chǎn)前地層壓力處于穩(wěn)定，開(kāi)始生產(chǎn)后流體向井筒流動(dòng)產(chǎn)生徑向流。假設(shè)地層水平且均質(zhì)等厚，定井底流壓生產(chǎn)，考慮鉆完井過(guò)程中儲(chǔ)層損害的影響，油井穩(wěn)定生產(chǎn)后油井產(chǎn)量與壓差之間的關(guān)系可以用裘比公式進(jìn)行表征[19,20]：

(2)

式中：Qo為產(chǎn)油量，m3/d；Ko為油相滲透率，mD；h為儲(chǔ)層厚度，m；pe為地層壓力，MPa；pw為井底流壓，MPa；re為儲(chǔ)層供油半徑，m；rw為油井井眼半徑，m；Bo為原油體積系數(shù)，m3/m3；S為表皮因數(shù)，1。

在油藏測(cè)試作業(yè)中，通常用比采油指數(shù)衡量油井產(chǎn)能，比采油指數(shù)定義為單位生產(chǎn)壓差下單位厚度油層的產(chǎn)量。比采油指數(shù)可以寫(xiě)為：

(3)

在油藏孔隙中通常包含油水兩相，根據(jù)油氣藏開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，油相滲透率是含油飽和度的函數(shù)，可以表示為[21]:

(4)

式中：Kro為油相相對(duì)滲透率，1；K為地層滲透率，mD；Sw為油藏含水飽和度，%；Swi為油藏儲(chǔ)層束縛水飽和度，%；Sor為油藏儲(chǔ)層殘余油飽和度，%；n為常數(shù),1。

將方程(4)代入方程(3)可以得到：

(5)

由于受儲(chǔ)層傷害及流動(dòng)速度等因素的影響，造成了流體在儲(chǔ)層中發(fā)生非達(dá)西流動(dòng)，比采油指數(shù)與流動(dòng)系數(shù)之間呈非線性關(guān)系，于是有：

(6)

式中：a，b為系數(shù)。

原油黏度是影響原油流動(dòng)能力的重要參數(shù)，對(duì)于地面原油樣品，有黏溫曲線，用Beggs公式計(jì)算地層原油黏度:

(7)

A=4.4044·(ρoa·Rs+17.7935)-0.515

B=3.0352·(ρoa·Rs+26.6904)-0.338

C=-0.1767·lg(μod)+2.1146

式中：μod為脫氣原油黏度，mPa·s；ρoa為脫氣原油密度，g/cm3；Rs為溶解氣油比，m3/m3。

圖4 明化鎮(zhèn)組產(chǎn)能模型比采油指數(shù)與流動(dòng)系數(shù)擬合曲線圖

為確定徑向流產(chǎn)能模型中的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組已有27井層測(cè)試資料進(jìn)行回歸(見(jiàn)圖4)。根據(jù)回歸結(jié)果，可以得到渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組產(chǎn)能方程為：

(8)

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

將上述2種方法用于對(duì)2個(gè)測(cè)試井層比采油指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，井所在油藏及流體基本參數(shù)見(jiàn)表1。將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。由表2可知，綜合產(chǎn)能指數(shù)產(chǎn)能模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)試比采油指數(shù)的誤差分別為10.24%和14.21%，徑向流產(chǎn)能模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)試比采油指數(shù)的誤差分別為8.98%和14.11%，誤差在可接受范圍內(nèi)，預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工有一定指導(dǎo)意義。

表1 2個(gè)測(cè)試井層基本參數(shù)表

表2 預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比表

5 結(jié)論

1)由于渤南探區(qū)單個(gè)測(cè)井參數(shù)與比采油指數(shù)相關(guān)性差，利用孔隙度、滲透率、含油飽和度及原油黏度組合建立了綜合產(chǎn)能指數(shù)，利用綜合產(chǎn)能指數(shù)建立了渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組探井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。

2)基于滲流力學(xué)理論和油藏工程方法，推導(dǎo)了流動(dòng)系數(shù)與比采油指數(shù)之間的關(guān)系模型，結(jié)合渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組測(cè)試數(shù)據(jù)，建立了渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組探井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。

3)利用綜合指數(shù)產(chǎn)能模型和徑向流產(chǎn)能模型對(duì)渤南探區(qū)明化鎮(zhèn)組2個(gè)測(cè)試層產(chǎn)能進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果之間誤差較小，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工有一定指導(dǎo)意義。