陶 亮，郭建春，李凌鐸，賀 娜，李 鳴

(1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500;2.西南石油大學，四川 成都 610500;3.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

松遼盆地致密油儲層主要分布在下白堊統(tǒng)青山口組高臺子油層和扶余油層，資源潛力巨大[1]。儲層平均孔隙度為10.5%，平均滲透率為1.27 mD，含油飽和度為52%，埋深為1 890 m，地層溫度為87.5 ℃，地層壓力為17.5 MPa。研究區(qū)塊借鑒國內外油田體積改造成功經驗[2-4]，采用水平井體積壓裂技術，取得了較好的效果，但壓后產量差異大，穩(wěn)產期短，產能影響因素不明確。該區(qū)塊儲層非均質性強，壓裂施工參數差異大，且各參數在不同層次上對壓裂效果起不同作用[5-7]，大大增加了產能評價的難度。目前產能評價方法主要有典型曲線法[8-9]、數值模擬方法[10-12]、解析方法[13-14]，逐步由定性評價發(fā)展為定量評價。前者大多數依據經驗定性預測單井的增產效果，后2種方法則需要大量的油藏和室內實驗數據，同時假設條件較多，和實際情況差異大。隨后，用于壓裂效果評價的模糊邏輯、人工神經網絡、灰色關聯(lián)分析等方法被陸續(xù)提出[15-22]，但這些方法鮮有同時對儲層質量、完井效率、壓裂效果進行綜合評價。以松遼盆地致密油藏水平井為例，建立多層次評價體系與產能評價模型，進而分析產能影響因素，為致密油藏水平井產能評價提供新思路。

1 產能評價模型建立

1.1 多層次評價體系

利用層次分析法建立衡量水平井壓裂效果指標的多層次評價體系，其中，目標層為體積壓裂水平井，主標準層為儲層物性參數和完井參數，子標準層為影響產能的因素集，其中含油砂巖長度(HSL)、儲層有效厚度(NPT)，孔隙度(POR)、滲透率(PER)、含油飽和度(SAO)、自然伽馬(GR)、地層壓力(PRE)屬于儲層物性參數；壓裂簇數(NUS)、裂縫間距(FRD)、單簇砂量(APA)、單簇壓裂液量(ALA)屬于完井參數。

1.2 綜合評價因子計算

將灰色關聯(lián)分析法與多層次評價體系相結合，計算評價體系中影響水平井壓裂效果關鍵因素的權重系數并對其排序，明確影響水平井體積壓裂產能的主控因素，在此基礎上計算出綜合評價因子。

(1) 評價矩陣建立。根據多層次評價體系建立評價矩陣和評價指標參考系列 ，其中評價矩陣元素為每口水平井產能影響因素，評價指標參考系列為各水平井壓裂后初期第一年累計產量(ICP)，并對數據進行標準化處理。

(1)

X0=[X1(0),…,Xi(0),…,Xm(0)]T,i=1,2,…,m

(2)

式中：X為評價矩陣；Xi(j)為評價矩陣元素；X0為評價指標參考系列；m為體積壓裂水平井樣本個數；n為水平井產能影響因素個數；T為矩陣轉置符號。

(2)灰色關聯(lián)度與權重系數計算。根據評價矩陣標準化數據和多層次評價體系，計算各影響因素與評價指標參考系列之間的灰色關聯(lián)度和權重系數，計算表達式如下：

(3)

(4)

(5)

(6)

(3)綜合評價因子計算。根據權重系數和評價矩陣標準化數據，計算儲層質量綜合評價因子Q和產能綜合評價因子E，并對儲層質量進行分類與等級劃分，其中Q值越高，儲層質量越好，改造潛力越大。產能綜合評價因子E可以同時考慮儲層物性參數和完井參數，其數值越高，儲層改造效果越好。

(7)

(8)

式中：Q為儲層質量綜合評價因子；E為產能綜合評價因子；k為壓裂井儲層物性參數的個數；l為壓裂井儲層物性參數和完井參數的個數。

2 現場應用

2.1 水平井壓后產能影響因素分析

對松遼盆地致密油藏試驗區(qū)13口體積壓裂井進行產能綜合評價，明確影響產能主控因素，為后期體積壓裂優(yōu)化設計提供理論依據。其中，實例井儲層物性參數和完井參數來源于礦場實際數據(表1)。

表1 松遼盆地致密油藏體積壓裂水平井參數

利用產能評價模型，根據式(1)—(6)計算產能影響因素權重系數(表2)，將權重系數大于0.095的因素定義為影響產能主控因素，由表2可知，含油砂巖長度、地層壓力、壓裂簇數、單簇砂量、滲透率為主控因素，對產能貢獻由大到小依次為：含油砂巖長度、地層壓力、壓裂簇數、單簇砂量、滲透率、含油飽和度、孔隙度、儲層有效厚度、單簇壓裂液量、裂縫間距、自然伽馬。由表2可知，排名前二的為含油砂巖長度和地層壓力，對產能影響最大，說明儲層物質基礎和能量基礎是體積壓裂改造首要考慮因素，其次為壓裂簇數和單簇砂量。由此可知，對于致密油藏，在儲層物質基礎和地層能量一定的情況下，儲層改造體積和裂縫導流能力對產能影響最大，在不產生縫間干擾的前提下，盡可能提高布縫密度和加砂強度可提高致密油藏水平井體積壓裂效果。

表2 多層次評價指標權重系數

2.2 儲層質量評價與等級劃分

根據儲層物性評價指標，利用式(7)計算儲層質量綜合評價因子(表3)。圖1為壓裂井所在儲層質量分類圖，由儲層質量綜合評價因子分布范圍，采取拐點法將儲層分為I類(0.49

表3 水平井所在儲層質量分類和壓裂效果排序

圖1 體積壓裂水平井所在儲層質量分類

2.3 水平井產能綜合評價

考慮儲層物性參數和完井參數，利用式(8)計算產能綜合評價因子，并對其排序(表3)，產能綜合評價因子越高，壓裂效果越好。其中水平井P5的產能綜合評價因子最大，為0.76，表明針對該井特定的儲層物性參數，完井參數和儲層參數有較高的匹配度，儲層改造效果好，初期累計產量最大為6 115 t。由圖2可知，儲層質量綜合評價因子和產能綜合評價因子整體成正相關，儲層質量越好，獲得高產能潛力越大。其中，圖2中的P1、P4井，其儲層質量屬于III類儲層，且P1井儲層質量優(yōu)于P4井，但P4井壓裂效果優(yōu)于P1井，其原因為P4井水平段每米含油砂巖壓裂簇數(0.037簇/m)高于P1井(0.020簇/m)，同時，P4井對應簇間距和單簇砂量均優(yōu)于P1井，說明其儲層改造體積和水力裂縫導流能力高于P1井，儲層得到有效動用，使產能最大化。同樣可以得到P13井和P7完井效率優(yōu)于P2井。

2.4 模型驗證與分析

驗證多層評價模型的正確性，將水平井的產能綜合評價因子與現場應用井的初期累計產油量進行相關性分析(圖3)，由圖3可知，初期累計產油量與產能綜合評價因子整體成正相關，綜合評價因子越高，累計產油量越高，驗證了模型的正確性；同時也可根據該圖對完井效率進行評價，為重復壓裂選井提供依據。例如P8、P11井屬于Ⅲ類儲層，但P8井初期累計產油量為2 937 t，遠大于P11井的初期產量1 506 t，因為在相同的儲層質量條件下，P8井完井參數優(yōu)于P11，其水平段每米含油砂巖壓裂簇數(0.024簇/m)高于P11井(0.021簇/m)，和儲層質量有較好的匹配，而P11井初次壓裂改造未能有效地溝通儲層，部分儲量未得到動用，后期水平井重復壓裂改造優(yōu)先選擇P11井。利用相同的分析方法可以得到P13井的完井效率優(yōu)于P2井，同時由綜合評價因子的相關性也可以進一步證明產能評價模型的正確性。

圖2 綜合評價因子相關性

圖3 產能綜合評價因子與初期累計產油量相關性

3 結 論

(1) 將多層次評價方法與灰色關聯(lián)分析相結合應用于壓裂效果評價，提出了產能綜合評價因子新概念，可以同時考慮水平井體積壓裂特有的儲層物性參數和完井參數，快速經濟地對壓裂效果進行評價，是一種值得推廣的體積壓裂水平井產能綜合評價的新方法。

(2) 利用產能評價模型對松遼盆地致密油藏水平井體積壓裂產能參數的影響程度進行了分析計算。將權重系數大于0.095的因素定義為影響產能主控因素，對產能貢獻大小依次為：含油砂巖長度、地層壓力、壓裂簇數、單簇砂量、滲透率、含油飽和度、孔隙度、儲層有效厚度、單簇壓裂液量、裂縫間距、自然伽馬。

(3) 研究區(qū)塊儲層質量依次為I類、II類、III類，其分類閾值為0.35、0.42和0.48，評價結果符合實際生產情況。同時，利用綜合評價因子與現場13口單井產能的相關性，可以評價水平井初次完井效率，為水平井體積壓裂優(yōu)化設計和重復壓裂改造選井提供理論依據。