楊 洋,祝明謙,歐家強,李 銳,梅子來

(1.中國石油集團西南油氣田公司川中北部采氣管理處,四川遂寧 629000;2.中國石油集團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)

四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段氣藏屬于典型的碳酸鹽巖氣藏,具有儲量規(guī)模大、單井產(chǎn)能高等優(yōu)勢,但也存在諸多復雜情況,影響氣藏的開發(fā)。受多層巖溶作用影響,儲層空間復雜多樣,整體以中小溶洞為主,其次為粒間(溶)孔[1-2],各儲集空間連通性差,流體滲流規(guī)律復雜,氣井產(chǎn)能差異較大[3-4]。試井作為氣藏動態(tài)描述的一種手段,于20世紀40年代就已在國內(nèi)外得到應用,相對于巖心分析、常規(guī)測井、聲波測井等方法,試井的探測范圍更大[5],通過試井可以獲取氣井的產(chǎn)能、儲層的地層參數(shù)、儲層滲流特征等[6],更真實地反映儲層的滲流特征。碳酸鹽巖氣藏與常規(guī)氣藏在滲流特征上存在較大的區(qū)別,碳酸鹽巖氣藏的非均質(zhì)性強,儲層類型多樣[7],試井曲線也呈現(xiàn)多樣化,多為多種儲層類型的復合型;而常規(guī)氣藏試井曲線多呈均質(zhì)型、兩區(qū)復合型、雙孔隙型、裂縫型等特征。1994年L.G. Acosta 和 A.K. Ambastha[8]提出的多區(qū)復合模型為該類型氣藏提供了一種解釋方法,該方法仍存在一定局限性,不能完全反映氣藏的滲流特征。雖然國內(nèi)外試井已有豐富的理論基礎(chǔ),但針對碳酸鹽巖的試井解釋仍存在多解性[9-10]。

目前,運用試井手段在四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段氣藏獲取了豐富的試井資料,通過對試井資料進行處理解釋獲取了壓力恢復雙對數(shù)曲線及儲層參數(shù)解釋結(jié)果,分析曲線特征并結(jié)合氣井生產(chǎn)動態(tài)特征,對儲層進行識別,以及對氣井進行分類分級;同時,通過對比不同儲層類型的生產(chǎn)動態(tài)參數(shù),對不同儲層氣井的生產(chǎn)效果進行評價,從而制定氣藏開發(fā)的技術(shù)對策,以實現(xiàn)氣藏的高效開發(fā)。

1 概況

1.1 氣藏地質(zhì)特征

四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段碳酸鹽巖氣藏儲層復雜多樣,根據(jù)巖心、薄片、鑄體薄片、電鏡掃描資料,高石梯-磨溪區(qū)塊燈四段儲層的儲集空間以溶洞、次生的粒間溶孔、晶間溶孔為主;燈四段沉積之后經(jīng)歷了漫長的成巖改造,發(fā)育不同成因且各具特色的裂縫和溶洞[11]。燈四段裂縫按成因分類,主要發(fā)育構(gòu)造縫、壓溶縫和構(gòu)造溶蝕縫三類;溶洞多呈層狀或沿裂縫、溶縫呈串珠狀分布,也有圍繞巖溶角礫分布[12]。

根據(jù)研究區(qū)巖心、成像和常規(guī)測井資料,地質(zhì)上將儲層分為縫洞型、孔洞型和孔隙型三類。

縫洞型儲層指儲集空間以裂縫和溶洞為主的儲層,該類儲層孔隙和溶蝕孔洞欠發(fā)育,裂縫和溶洞均可為儲集空間和滲濾通道,巖心上溶洞和裂縫發(fā)育,面孔率大于4%。在電阻率成像圖上表現(xiàn)為無圖像或為均勻的黑色高導特征,有充填物時夾有較亮團塊,且成層性差,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)為井眼明顯“擴徑”、聲波時差和中子測井值明顯增大(通常聲波時差大于48 μs/ft、中子測井值大于4 pu),密度值和深淺雙側(cè)向和微側(cè)向電阻率值明顯降低(密度測井值小于2.7 g/cm3,電阻率小于4 000 Ω·m),且深淺雙側(cè)向有差異,一般為正差異。

孔洞型儲層指儲集空間以溶蝕孔洞為主、或以中小規(guī)模的裂縫和溶蝕孔洞組合為主的儲層,該類儲層孔隙和中大型溶洞不發(fā)育。在電阻率成像圖上黑色斑塊或團塊發(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;巖心上溶蝕孔洞發(fā)育,面孔率大于2%,可見規(guī)模不大的裂縫較發(fā)育。在常規(guī)測井資料上表現(xiàn)為自然伽瑪和無鈾伽瑪值低或較低,聲波時差較大(一般為46～48 μs/ft ),中子值較大(一般為3.0～5.0 pu),密度值較小(一般為2.7～2.8 g/cm3),三孔隙度資料變化趨勢不一致,自然電位和井徑略增大或呈鋸齒狀,深淺電阻率降低,多呈正差異,電阻率值一般小于7 000 Ω·m。

孔隙型儲層指儲集空間以孔隙、或規(guī)模較小或連通性較差的溶蝕孔洞為主的儲層,該類儲層裂縫及中大型溶蝕孔洞和溶洞不發(fā)育,巖心上孔隙或溶孔發(fā)育,面孔率小于2%,在微電阻率掃描成像圖上呈現(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(一般為45～48 μs/ft),中子測井值較大(一般為2.0～5.0 pu),密度值較低(一般為2.7～2.8 g/cm3),且三孔隙度資料變化趨勢一致,深淺雙側(cè)向降低,自然電位和井徑一般無明顯增大或井徑“縮徑”。

1.2 氣藏開發(fā)特征

四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段氣藏非均質(zhì)性強,儲層受微生物巖沉積和疊合巖溶雙重控制,高滲通道受成巖縫和構(gòu)造縫雙重控制,為巖性-地層復合圈閉氣藏[13],由于發(fā)育不同尺度孔、縫、洞儲滲介質(zhì),導致氣藏開發(fā)特征異常復雜,氣井的生產(chǎn)動態(tài)也呈現(xiàn)多樣性[14]。

目前,氣井開井油壓分布在8.82～41.98 MPa,平均27.65 MPa;日產(chǎn)氣3.33×104～41.42×104m3,平均18.38×104m3/d;無阻流量分布在25.86×104～217.00×104m3/d,井均104.00×104m3/d;動態(tài)儲量分布0.76×108～76.00×108m3。氣井生產(chǎn)動態(tài)差異較大,穩(wěn)產(chǎn)能力也存在較大差異。部分井投產(chǎn)初期無阻流量相對較高,投產(chǎn)后產(chǎn)量壓力迅速遞減,生產(chǎn)一段時間后以相對較低的產(chǎn)量穩(wěn)定生產(chǎn)(圖1中Ⅱ類曲線);部分井投產(chǎn)初期無阻流量相對較低,投產(chǎn)后以低壓低產(chǎn)量穩(wěn)定生產(chǎn)(圖1中Ⅳ類曲線);部分井投產(chǎn)初期無阻流量相對較高,投產(chǎn)后以高產(chǎn)量、低生產(chǎn)壓差長期穩(wěn)定生產(chǎn)(圖1中Ⅰ、Ⅲ類曲線),因此,本文通過分析壓力恢復試井雙對數(shù)曲線特征對氣井進行分級分類。

圖1 四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段碳酸鹽巖氣藏不同類型井采氣曲線

2 不穩(wěn)定試井曲線特征

通過試井手段獲取了較為豐富的壓力恢復試井資料,各井壓力恢復雙對數(shù)曲線形態(tài)各異,整體上可分為裂縫孔洞型儲層雙對數(shù)曲線和裂縫型儲層雙對數(shù)曲線,在試油過程中,氣井受酸壓措施、以及氣藏縫洞發(fā)育非均質(zhì)性強的影響,通過試井手段獲取到的雙對數(shù)曲線無單一均質(zhì)儲層特征。

2.1 裂縫、孔洞型儲層

通過分析四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段氣藏壓力恢復試井曲線特征發(fā)現(xiàn),該區(qū)塊不發(fā)育大型孔洞性儲層,由于儲層發(fā)育的不規(guī)律性和氣井鉆遇位置不同,裂縫孔洞型儲層壓力恢復雙對數(shù)曲線呈多種形態(tài),但整體上存在一定的規(guī)律性。依據(jù)曲線形態(tài)可將其分為三種類型:孔洞-裂縫型儲層、裂縫-孔洞型儲層、雙洞穴型儲層。

1)孔洞-裂縫型儲層。氣井鉆遇孔洞性儲層或氣井井眼附近發(fā)育有孔洞性儲層,遠井區(qū)裂縫發(fā)育,該類型儲層雙對數(shù)曲線形態(tài)表現(xiàn)出內(nèi)好外差的滲流特征,在關(guān)井初期具有一段井筒續(xù)流段,后導數(shù)曲線下凹,由于滲透性較好,附近孔洞向井筒供液;當壓力傳導到孔洞性儲層邊界,儲層滲流條件變差,后表現(xiàn)為裂縫線性流,壓力與壓力導數(shù)曲線平行,特征曲線呈1/2斜率[15](圖2),該類型儲層的氣井在投產(chǎn)前測試產(chǎn)量相對較高,由于遠井區(qū)滲流條件較差,若投產(chǎn)前期以測試產(chǎn)量的1/5～1/6進行配產(chǎn),氣井無法保持穩(wěn)定生產(chǎn),且投產(chǎn)后產(chǎn)量遞減較快,后期以低產(chǎn)量保持穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖2 孔洞-裂縫型儲層雙對數(shù)曲線

2)裂縫-孔洞型儲層。氣井井眼附近裂縫發(fā)育,遠井區(qū)發(fā)育有孔洞性儲層[16],該類型儲層雙對數(shù)曲線儲層滲流特征呈內(nèi)差外好特征,雙對數(shù)曲線在關(guān)井初期具有一段井筒續(xù)流段,之后表現(xiàn)為裂縫線性流,壓力與壓力導數(shù)曲線平行,壓力導數(shù)曲線持續(xù)上升,特征曲線呈1/2斜率,裂縫線性流結(jié)束后為過渡流階段,達到裂縫徑向流后,壓力導數(shù)曲線為定值,壓力繼續(xù)向外傳導,遠井區(qū)滲流條件變好,壓力導數(shù)曲線下凹,后呈現(xiàn)擬穩(wěn)定流,壓力導數(shù)呈定值(圖3)。該類型儲層氣井附近滲流通道主要為裂縫系統(tǒng),產(chǎn)能受儲層裂縫發(fā)育程度影響較大,裂縫發(fā)育則氣井產(chǎn)能高,裂縫不發(fā)育則氣井產(chǎn)能低,但該井外區(qū)供給能力較強,可保持長時間穩(wěn)產(chǎn)。

圖3 裂縫-孔洞型儲層雙對數(shù)曲線

2.2 雙洞穴型儲層

氣井鉆遇洞穴性儲層或氣井井眼附近發(fā)育有洞穴性儲層,遠井區(qū)也發(fā)育有洞穴性儲層,該類型儲層雙對數(shù)曲線儲層滲流特征呈雙凹型特征,雙對數(shù)曲線在關(guān)井初期具有一段井筒續(xù)流段,之后曲線下凹,井附近滲透性較好,附近洞穴向井筒供液,當壓力傳導到洞穴性儲層邊界后,儲層滲流條件開始變差,當遠井區(qū)洞穴開始向井筒供液時,壓力導數(shù)曲線開始下凹,達到邊界后壓力導數(shù)曲線開始上升,最后達到整體擬穩(wěn)定流(圖4)。近井區(qū)和遠井區(qū)洞穴型儲層在雙對數(shù)曲線圖中壓力導數(shù)曲線均表現(xiàn)出下凹特征,壓力導數(shù)曲線的凹陷程度和凹陷寬度與彈性儲容比有關(guān),彈性儲容比下凹深度越深、寬度越大。圖版中彈性儲容比為總系統(tǒng)流動段參數(shù)與洞穴性儲層流動段參數(shù)的比值,彈性儲容比越小,表明儲層的后備儲量越大,氣井穩(wěn)產(chǎn)能力越強。該類型儲層供氣能力相對較強,氣井無阻流量相對較大,氣井能保持長期穩(wěn)產(chǎn),氣井初期配產(chǎn)相對較為準確。

圖4 雙洞穴性儲層雙對數(shù)曲線

2.3 裂縫型儲層

氣井鉆遇裂縫發(fā)育型儲層,壓力恢復雙對數(shù)曲線形態(tài)如圖5所示,該類型儲層雙對數(shù)曲線早期井筒續(xù)流段結(jié)束后,壓力曲線與壓力導數(shù)曲線平行且以固定斜率呈上升趨勢,之后出現(xiàn)裂縫段近似徑向流,若遠井區(qū)存在不滲透邊界或滲流條件差,壓力導數(shù)曲線則持續(xù)上翹,外邊界滲流條件變好或存在定壓邊界壓力導數(shù)曲線下掉(圖6)。四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段氣藏僅邊部存在邊水,內(nèi)區(qū)儲層無邊水、底水侵入情況,因此不存在定壓邊界。裂縫型儲層一般存在兩種類型曲線,即有限導流裂縫型和無限導流裂縫型,當無量綱導流系數(shù)大于100時,認為裂縫為無限導流裂縫;反之,若無量綱導數(shù)系數(shù)較小,則為有限導流裂縫。這類儲層滲透率相對較低,大多數(shù)氣井為低產(chǎn)井,氣井投產(chǎn)后,壓力與產(chǎn)量迅速遞減,并以較低產(chǎn)量緩慢遞減,目前研究區(qū)大多數(shù)日產(chǎn)氣量小于10×104m3/d的氣井均屬于裂縫型儲層。

圖5 裂縫型儲層雙對數(shù)曲線

圖6 裂縫型儲層水平井對應壓力雙對數(shù)曲線

(1)

式中:FCD為無量綱導流系數(shù);Kf為裂縫滲透率,10-3μm2;W為裂縫寬度,m;Xf為裂縫半長,m;K為儲層滲透率,10-3μm2。

3 試井解釋情況分析

針對研究區(qū)試井曲線類型,優(yōu)選相應的試井模型對氣井進行解釋,結(jié)果如表1所示,可以看出,近井區(qū)裂縫發(fā)育儲層的滲透率比孔洞發(fā)育的小一個數(shù)量級;近井區(qū)裂縫型儲層的滲透率比遠井區(qū)裂縫型儲層的大一個數(shù)量級;近井區(qū)孔洞型儲層滲透率大于遠井區(qū)孔洞型儲層滲透率;遠井區(qū)孔洞型儲層滲透率比遠井區(qū)裂縫型儲層滲透率高兩個數(shù)量級;產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因主要為:大多氣井在試油期間進行了酸化及酸壓措施,溝通了井筒附近的天然裂縫或者孔洞,酸壓還會增加人工裂縫,改善了井筒附近儲層的滲流條件,改造后的儲層滲透率比改造前的儲層滲透率高。

表1 各類型儲層試井解釋結(jié)果

從表1中的表皮系數(shù)可以看出,大多數(shù)氣井表皮系數(shù)小于零,表明大部分氣井酸化后儲層得到較好的改善;結(jié)合氣井生產(chǎn)動態(tài),小部分氣井表皮系數(shù)大于零的主要原因為堵塞,而堵塞物主要是固體無機物,由井下腐蝕產(chǎn)物、入井液體和地層巖石反應殘余物混合而成。

由井筒儲集系數(shù)可知,各氣井井筒儲集系數(shù)相對較小,部分氣井試井雙對數(shù)曲線存在變井儲現(xiàn)象,該現(xiàn)象主要是由于井筒可能存在的積液以及凝析水和返排水受重力分異引起的變井筒儲集效應,由于變井儲現(xiàn)象導致部分井試井雙對數(shù)曲線異常[6],無法進行試井解釋。

4 不同類型儲層氣井生產(chǎn)動態(tài)分析

結(jié)合研究區(qū)22口井的試井資料,并依據(jù)曲線特征對氣井進行分類,其中孔洞-裂縫型儲層6口井,裂縫-孔洞型儲層6口氣井,裂縫型儲層8口氣井,雙洞穴型儲層2口氣井。通過統(tǒng)計并計算22口井的日產(chǎn)氣量、投產(chǎn)一年后的產(chǎn)量遞減率、投產(chǎn)一年后的地層壓力(四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段碳酸鹽巖氣藏為統(tǒng)一壓力系統(tǒng))、初期地層壓力年遞減、初期無阻流量、目前無阻流量、無阻流量年遞減率(無阻流量遞減率除以生產(chǎn)年限)、動態(tài)儲量等生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù),對不同類型儲層氣井進行對比,進而分析氣井穩(wěn)產(chǎn)能力(表2)。上述各參數(shù)均反映出氣井的生產(chǎn)能力,因此通過數(shù)學排序法對不同儲層氣井的不同類型的動態(tài)參數(shù)進行簡單排序,最后進行綜合分析對比,對比發(fā)現(xiàn):裂縫-孔洞型氣井、和裂縫型儲層的日產(chǎn)氣、初始無阻流量、目前無阻流量、動態(tài)儲量相對較大,兩種儲層類型氣井產(chǎn)能貢獻優(yōu)于其他類型儲層氣井;雙洞穴型儲層、裂縫-孔洞型儲層產(chǎn)量遞減率、地層壓力遞減率相對較小,氣井穩(wěn)產(chǎn)能力優(yōu)于其他類型氣井(表3)。綜合評判分析孔洞-裂縫型儲層、裂縫空洞型儲層生產(chǎn)效果明顯優(yōu)于其他兩種類型儲層。通過分析裂縫型儲層氣井的產(chǎn)量遞減率、壓力遞減率、無阻流量遞減率遠大于其他類型儲層氣井,穩(wěn)產(chǎn)能力較差,該類型氣井需要重點監(jiān)控和精細管理。雙洞穴型氣井井數(shù)較少且為直井,其中一口井儲層存在底水,開采過程中對壓力和產(chǎn)量進行精細控制,產(chǎn)能未得到釋放,另外一口井發(fā)生規(guī)律性堵塞,兩口井生產(chǎn)特征相差較大,不具備代表性。

表2 不同類型儲層生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)對比分析

表3 不同類型儲層綜合評判

5 結(jié)論

通過對四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段碳酸鹽巖氣藏試井資料處理分析,獲取壓力恢復雙對數(shù)曲線及儲層參數(shù)解釋結(jié)果,結(jié)合氣藏地質(zhì)特征、生產(chǎn)動態(tài)特征進行歸納總結(jié),并對儲層進行識別及分類分級;通過對比不同儲層類型的生產(chǎn)動態(tài)參數(shù),對不同儲層氣井的生產(chǎn)效果進行評價,該方法能夠進一步提高氣井儲層類型識別的準確性,由于試井的探測范圍更大,更能反映儲層的滲流特性,且試井手段可在氣井生命史中定期開展,通過多次對比分析,對分類結(jié)果進行對比調(diào)整,因此該方法更具高效性和科學性。文章通過研究主要得到以下結(jié)論:

1)四川盆地磨溪區(qū)塊臺緣帶燈四段碳酸鹽巖氣藏的試井曲線類型主要為裂縫-孔洞型、孔洞-裂縫型、雙洞穴型、裂縫型,其中裂縫-孔洞型、雙洞穴型、裂縫型三種儲層類型氣井穩(wěn)產(chǎn)能力較強。

2)酸化酸壓對近井地帶儲層有明顯的改善效果,且對裂縫型儲層改造效果明顯優(yōu)于孔洞型儲層,但孔洞型儲層滲流條件明顯優(yōu)于裂縫型儲層。

3)裂縫-孔洞型儲層氣井、孔洞-裂縫型儲層氣井生產(chǎn)效果及穩(wěn)產(chǎn)能力最好;孔洞-裂縫型儲層、裂縫型儲層無阻流量更穩(wěn)定,該型類氣井初期配產(chǎn)要依據(jù)氣井實際生產(chǎn)情況進行精細調(diào)整,延長氣井生產(chǎn)時間,進而提高氣藏最終采收率。