歐家強 江林蔚 梁 鋒 朱 童 王立恩 吳宗蔚 李 娟 楊 洋

（1.中國石油西南油氣田公司川中北部采氣管理處，四川 遂寧 629000；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610051）

0 引言

碳酸鹽巖非均質(zhì)性強，儲層類型多，不同類型碳酸鹽巖氣藏的開發(fā)策略各不相同，同一氣藏相鄰生產(chǎn)井的產(chǎn)能也存在差異［1］。儲層識別和分類是進行碳酸鹽巖氣藏開發(fā)的基礎(chǔ)。前人已經(jīng)對四川盆地中部高磨地區(qū)燈四段碳酸鹽巖儲層類型做了大量研究，楊威等［2］研究了四川盆地30余口探井的地質(zhì)資料，認(rèn)為燈影組發(fā)育了不同規(guī)模的孔、洞和縫，主要為裂縫孔隙或裂縫孔洞型儲層。蔡珺君等［3］研究了地震響應(yīng)、測井曲線、生產(chǎn)動態(tài)和試井資料等動靜態(tài)資料，將磨溪—高石梯地區(qū)震旦系碳酸鹽巖儲層分為縫洞型和孔洞型兩大類。隨著開發(fā)的深入，為了滿足產(chǎn)能建設(shè)要求，需要部署大量開發(fā)井。生產(chǎn)井存在單井產(chǎn)量差異大、部分井生產(chǎn)動態(tài)特征與儲層分類不匹配等問題。筆者采用現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法［4］利用氣井產(chǎn)量壓力等生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，通過特征曲線擬合獲得儲層參數(shù)，計算井控儲量，結(jié)合單井鉆遇的儲層類型分析流動特征，總結(jié)出不同類型儲層識別方法，以期為開發(fā)井部署和開發(fā)技術(shù)對策的制定提供參考。

1 氣藏概況

川中北燈四段臺緣帶氣藏位于川中平緩構(gòu)造區(qū)［5］。該氣藏主力產(chǎn)層為上震旦統(tǒng)燈影組四段，巖性以藻白云巖、細(xì)—中晶白云巖、顆粒白云巖、粗晶白云巖、泥晶白云巖為主。根據(jù)巖心分析結(jié)果，儲層孔隙度集中分布在2%～6%，平均孔隙度為4.13%，滲透率主要分布在0.001～1.000 mD，平均滲透率為0.510 mD。孔隙度、滲透率相關(guān)性較差，大部分巖心樣品表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率特征，部分樣品有低孔隙度、中高滲透率特征，非均質(zhì)性強。對巖心、薄片等資料分析表明，燈四段儲層儲集空間主要為溶洞、孔隙和裂縫［6］。氣藏埋深介于5 000～5 300 m，地溫梯度為2.65℃／100 m，屬高溫氣藏，壓力系數(shù)介于1.09～1.17，屬于常壓氣藏。

2 儲層分類

根據(jù)巖心資料可以較為直觀地對儲層進行識別和分類，將巖心資料與常規(guī)測井和高分辨電阻率成像測井資料進行對比，歸納出不同類型儲層的測井響應(yīng)特征，用于未取心井段的儲層識別。

2.1 巖心觀察

通過巖心可以直接觀察儲層發(fā)育情況，該區(qū)塊探井大部分進行了取心，巖心收獲率高，可以代表該區(qū)塊儲層特征。根據(jù)巖心觀察表明，燈四段最有利的儲集巖類主要為富含菌藻類的藻凝塊白云巖、藻疊層白云巖、藻砂屑白云巖。儲集空間以溶洞、次生的粒間溶孔、晶間溶孔為主，部分發(fā)育有裂縫［7］。根據(jù)孔、洞和縫的數(shù)量和分布將儲層分為縫洞型、孔洞型和孔隙型3類：縫洞型儲層既發(fā)育有裂縫，又發(fā)育有中大規(guī)模的溶洞，巖心上溶洞和裂縫發(fā)育，面孔率大于4%；孔洞型儲層巖心上溶蝕孔洞或中小規(guī)模裂縫發(fā)育，面孔率大于2%；孔隙型儲層巖心上孔隙或溶孔發(fā)育，面孔率小于2%，裂縫不發(fā)育。

2.2 不同類型儲層測井響應(yīng)

常規(guī)測井和高分辨電阻率成像測井在研究區(qū)塊應(yīng)用較多。在取心井段與巖心數(shù)據(jù)進行比對和校正能提高測井解釋準(zhǔn)確性，在沒有取心資料的井，測井資料也可以定性和定量描述儲層發(fā)育情況。

1）縫洞型儲層在成像測井圖上表現(xiàn)為無圖像或為均勻的黑色高電導(dǎo)率特征［8］，有充填物時夾有較亮團塊，成層性差，同時暗色或黑色條帶發(fā)育，指示溶洞和裂縫發(fā)育；在常規(guī)測井資料上表現(xiàn)為井眼“擴徑”、聲波時差和中子測井值明顯增大，密度值和深淺雙側(cè)向和微側(cè)向電阻率值明顯降低的特征，且深淺雙側(cè)向電阻率有差異，一般為正差異。

2）孔洞型儲層在成像測井圖上呈現(xiàn)黑色斑塊或團塊發(fā)育，多呈串珠狀或片狀發(fā)育，可見暗色的條帶或正弦波曲線，指示溶蝕孔洞發(fā)育，可見裂縫；在常規(guī)測井資料上表現(xiàn)為自然伽馬和無鈾伽馬值低，聲波時差較大，密度值較小，三孔隙度變化趨勢不一致，自然電位和井徑略增大或呈鋸齒狀，深淺雙側(cè)向電阻率降低，多呈正差異［9］。

3）孔隙型儲層在成像測井圖上呈現(xiàn)黑色斑點或團塊發(fā)育，指示孔隙或溶孔發(fā)育；在常規(guī)測井資料上表現(xiàn)為自然伽馬值或無鈾自然伽馬值較低，聲波時差較大，中子測井值較大，密度值較低，且三孔隙度變化趨勢一致，深淺雙側(cè)向電阻率降低，自然電位和井徑一般無明顯增大或井徑“縮徑”。

3 動靜態(tài)資料識別儲層類型

不同類型儲層由于滲流通道結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的滲流特征，表現(xiàn)出不同的動靜態(tài)響應(yīng)。通過鉆錄井、酸化壓裂、生產(chǎn)動態(tài)和試井等資料的響應(yīng)特征可對3類儲層進行識別。

3.1 鉆錄井資料識別

統(tǒng)計區(qū)域所有井的井漏情況發(fā)現(xiàn)，在鉆井過程中燈四段頂部容易出現(xiàn)鉆井液漏失、少數(shù)井出現(xiàn)鉆具放空的現(xiàn)象，說明燈四段頂部儲層較發(fā)育。在鉆井液密度等條件相當(dāng)?shù)臈l件下，縫洞型儲層滲流能力更強，在較小的壓差下就能發(fā)生鉆井液漏失，且漏失速度快，甚至出現(xiàn)失返現(xiàn)象；孔洞型儲層漏失速度較縫洞型儲層慢；孔隙型儲層相對致密，不易發(fā)生井漏。

鉆遇儲層時鉆時和全烴值的變化也能反映出儲層的特征?？p洞型儲層發(fā)育有較大的溶洞，鉆進過程中接近洞穴主體時，鉆進速度加快，鉆時出現(xiàn)波動，鉆遇洞穴主體時，可能發(fā)生放空現(xiàn)象，相對應(yīng)的鉆時變小或接近于0，全烴值較高，鉆井液密度下降。鉆遇孔洞型儲層時，鉆時減小且出現(xiàn)波動，全烴值中等，鉆井液密度變化不大。鉆遇孔隙型儲層時，鉆時變化不明顯，全烴值低。

3.2 酸壓資料識別

燈四段氣藏完井后采取酸壓改造措施，酸化壓裂施工曲線記錄了地面酸化施工的實時情況，可借此判斷人工裂縫的延伸情況和溝通儲集層類型［10］?？p洞型儲層酸壓改造后的效果取決于人工裂縫是否能與天然裂縫或溶洞系統(tǒng)溝通，該類型儲層酸壓過程中油壓水平低，在人工裂縫向前延伸的過程中，油壓在排量一定的情況下突然大幅度下降，壓降多大于30 MPa，酸化后停泵壓力低，多低于10 MPa，停泵壓降曲線呈水平直線，酸液返排率低?？锥葱蛢影l(fā)育有溶孔和裂縫，酸壓過程中油壓水平較縫洞型儲層高，在裂縫向前延伸的過程中，油壓出現(xiàn)下降，下降幅度比縫洞型儲層小，介于10～30 MPa，停泵壓力較高。孔隙型儲層酸壓時油壓水平最高，在裂縫向前延伸的過程中，油壓下降幅度比孔洞型儲層小，多小于10 MPa，停泵壓力高，多高于30 MPa，停泵壓降曲線呈下降型，酸液返排率高（圖1）。

圖1 區(qū)塊不同儲層類型井酸壓施工曲線圖

3.3 生產(chǎn)動態(tài)特征識別

根據(jù)氣田的生產(chǎn)動態(tài)資料錄取情況選取動態(tài)儲量、初始無阻流量、穩(wěn)定產(chǎn)氣量、單位油壓降采氣量來描述氣井單井產(chǎn)能［11］，并將生產(chǎn)井劃分為高產(chǎn)井、中產(chǎn)井和低產(chǎn)井。其中，高產(chǎn)井單井平均日產(chǎn)氣量為27.1×104m3，平均油壓為32.4 MPa，油壓遞減速度為3.8 MPa／a；中產(chǎn)井單井平均日產(chǎn)氣量為17.1×104m3，平均油壓為26.5 MPa，油壓遞減速度為6.9 MPa／a；低產(chǎn)井單井平均日產(chǎn)氣量為6.3×104m3，平均油壓為13.4 MPa，油壓遞減速度為12.0 MPa／a。通過與測井資料對比，中高產(chǎn)井鉆遇縫洞型儲層和孔洞型儲層所占比例較高，而低產(chǎn)井鉆遇孔隙型儲層占比較高。單井初始無阻流量和該井鉆遇的縫洞型儲層垂厚有較明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖2），縫洞型儲層和孔洞型儲層孔隙度較高，滲透性較好，是影響氣井產(chǎn)能的主要地質(zhì)因素。

圖2 縫洞型儲層厚度與初始天然氣無阻流量關(guān)系圖

3.4 試井資料識別

在該區(qū)塊部分氣井開展壓力恢復(fù)試井，通過試井解釋可以得到儲集層滲透率、表皮系數(shù)和流動邊界等參數(shù)［12］。壓力恢復(fù)試井是對地層和流體的綜合反映，從本質(zhì)上講，試井分析是一個反問題，在儲集層類型識別上具有多解性，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)研究和物探資料對儲層進行精細(xì)刻畫才能提高解釋精度，降低多解性［13］。根據(jù)碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性強以及儲集層中孔洞縫類型、分布、組合及滲流特點，主要采用3種試井模型進行擬合，即均質(zhì)模型、雙重介質(zhì)模型和復(fù)合模型，其中復(fù)合模型和雙重介質(zhì)模型在燈四臺緣帶氣藏使用較多［14］。

4 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法的識別及應(yīng)用

現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法以不穩(wěn)定滲流理論為基礎(chǔ)，利用油氣井的日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過典型曲線擬合獲取儲層參數(shù)、計算井控儲量，進而建立生產(chǎn)動態(tài)模型進行動態(tài)預(yù)測［15］。結(jié)合儲層解釋參數(shù)和動態(tài)預(yù)測結(jié)果可對該井控制范圍內(nèi)的儲層類型進行識別。

4.1 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法原理

筆者主要利用Blasingame方法進行分析，該方法通過定義物質(zhì)平衡時間和單位壓差產(chǎn)量等參數(shù)將實際生產(chǎn)中變化的壓力、產(chǎn)量等效成物質(zhì)平衡時間和單位壓差產(chǎn)量之間的關(guān)系［16］。

物質(zhì)平衡時間：

單位壓差產(chǎn)量：

當(dāng)油井在擬穩(wěn)定流動階段時，物質(zhì)平衡時間和單位壓差產(chǎn)量在雙對數(shù)坐標(biāo)中表現(xiàn)為單位斜率的直線。其擬穩(wěn)定流動流量方程為：

其中：

為了消除生產(chǎn)數(shù)據(jù)的噪聲信號和提高典型曲線的分析精度，對單位壓差產(chǎn)量進行積分和積分求導(dǎo)：

式中，tcr為物質(zhì)平衡時間，d；qI為單位壓差產(chǎn)量，（m3·d-1）／MPa；Q（t）為總產(chǎn)量，m3；q（t）為日產(chǎn)量，m3／d；pi為地層壓力，MPa；pw(t)為井底流壓，MPa；Δp（t）為生產(chǎn)壓差，MPa；μ為流體黏度，mPa·s；B為體積系數(shù)，無量綱；Bi為原始體積系數(shù)，無量綱；rw為井半徑，m；r為井筒有效半徑，m；e為自然常數(shù)；h為儲層有效厚度，m；K為滲透率，mD；CA為綜合壓縮系數(shù)，1／MPa；S為表皮系數(shù)，無量綱；A為井控面積，m2；N為地質(zhì)儲量，m3；Ct為巖石壓縮系數(shù)，1／MPa。

根據(jù)以上公式確定了tcr等參數(shù)，繪制了典型圖版。用實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與典型圖版進行擬合，曲線形態(tài)可以反映近井地帶、流動邊界的地層特性，壓力與壓力導(dǎo)數(shù)值之間的距離反映了井的污染狀況。在早期不穩(wěn)定流動階段，如果實際生產(chǎn)曲線逐漸向上接近理論曲線說明井的表皮系數(shù)在逐漸降低，即為清井過程，反之則說明儲層污染加重［17］。在后期邊界流控制階段，如果實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐漸向左移動，說明存在井間干擾，使得控制儲量降低，反之，如果實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐漸向右偏移，說明地層能量存在外來補給。該方法利用日常生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)定量分析油氣井的滲流特征、確定儲層參數(shù)、計算井控油氣儲量等，由于不需要增加額外施工工作量，成本很低，適用于所有生產(chǎn)井，解釋結(jié)果可以和壓力恢復(fù)試井結(jié)果進行對比驗證。

4.2 實例應(yīng)用

在A井鉆井過程中燈四段出現(xiàn)多次井漏，累計漏失鉆井液2 255 m3，發(fā)生多次氣侵顯示，全烴值為98%。酸壓過程中最高泵壓為50 MPa，人工裂縫向前延伸過程中泵壓下降很快，停泵后泵壓值較低，約10 MPa。測井識別出縫洞型儲層厚12.8 m，孔洞型儲層厚19.5 m，孔隙型儲層厚25.1 m。該井主要表現(xiàn)出縫洞型儲層特征。壓力恢復(fù)雙對數(shù)曲線表現(xiàn)為徑向復(fù)合特征，試井解釋井筒附近表皮系數(shù)為-3.22，內(nèi)區(qū)儲層滲透率為10.990 mD，外區(qū)儲層滲透率僅為0.016 mD。從Blasingame圖版看出該井不穩(wěn)定流動階段表現(xiàn)出雙重介質(zhì)流動特征，計算平均滲透率為0.18 mD，表皮系數(shù)為-5.39，動態(tài)儲量為19.8×108m3（圖3）。該井內(nèi)區(qū)儲層滲透率較大，又有裂縫滲流特征，單井動態(tài)儲量較大，具備縫洞型儲層特點，因此該井產(chǎn)能主要靠縫洞型儲層貢獻。

圖3 A井Blasingame圖版

在B井鉆井過程中燈四段出現(xiàn)1次井漏，累計漏失鉆井液10 m3，發(fā)生多次氣侵顯示，全烴值為50%。酸壓過程中最高泵壓為70 MPa，人工裂縫向前延伸過程中泵壓下降，停泵后泵壓值約30 MPa。測井識別出孔洞型儲層厚87.5 m，孔隙型儲層厚32.4 m，未識別出縫洞型儲層。該井主要表現(xiàn)出孔洞型儲層特征。壓力恢復(fù)雙對數(shù)曲線早期表現(xiàn)出裂縫線性流特征，試井解釋井筒附近表皮系數(shù)為-4.82，一區(qū)儲層滲透率為0.86 mD，二區(qū)儲層滲透率為0.09 mD，遠(yuǎn)井區(qū)儲層滲透率為0.13 mD。從Blasingame圖版看出該井不穩(wěn)定流動階段表現(xiàn)出雙重介質(zhì)流動特征，計算平均滲透率為0.33 mD，表皮系數(shù)為-4.26，動態(tài)儲量為8.4×108m3（圖4）。該井內(nèi)區(qū)儲層滲透率較大，同時又有裂縫滲流特征，單井動態(tài)儲量較大，具備孔洞型儲層特點，因此該井產(chǎn)能主要靠孔洞型儲層貢獻。

圖4 B井Blasingame圖版

在C井鉆井過程中燈四段未出現(xiàn)井漏，發(fā)生1次氣侵顯示，全烴值為60%。酸壓過程中最高泵壓較高，約98 MPa，人工裂縫向前延伸過程中泵壓下降較慢，停泵后泵壓值較高，約40 MPa。從Blasingame圖版看出該井沒有雙重介質(zhì)流動特征，計算平均滲透率為0.04 mD，表皮系數(shù)為-1.86，動態(tài)儲量為1.8×108m3（圖5）。從動態(tài)資料上看，該井具有單一介質(zhì)滲流特征，流動通道為孔隙，單井動態(tài)儲量較小，具備孔隙型儲層特點，因此該井產(chǎn)能主要靠孔隙型儲層貢獻。

圖5 C井Blasingame圖版

通過Blasingame方法與試井解釋結(jié)果對比表明，運用兩種方法計算出的表皮系數(shù)值基本一致，而對于有效滲透率的計算，由于所處流動階段不同，兩種方法只能反映壓力波及范圍內(nèi)的平均滲透率。試井壓力恢復(fù)試井較短，只有數(shù)天時間，壓力波及范圍較小，而Blasingame方法利用的生產(chǎn)數(shù)據(jù)時間跨度長，波及范圍更大，因此計算結(jié)果有一定的差異（表1）。兩種方法均能反映地層特征，能夠相互驗證。

表1 解釋參數(shù)對比表

5 結(jié)論

1）根據(jù)巖心資料結(jié)合測井資料可將高磨地區(qū)燈四臺緣帶儲層分為縫洞型、孔洞型和孔隙型3類。

2）區(qū)域上生產(chǎn)井產(chǎn)能差異較大，縫洞型儲層和孔洞型儲層孔隙度較高，滲透性較好，是影響氣井產(chǎn)能的主要地質(zhì)因素。

3）現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法可對區(qū)域上生產(chǎn)井進行儲層參數(shù)的解釋分析，該方法成本低，解釋結(jié)果能與試井解釋結(jié)果相匹配，可靠性較高。