劉輝，郭睿，董俊昌，劉莉，劉揚(yáng)，衣英杰

（1. 中國石油勘探開發(fā)研究院；2. 中國石油工程建設(shè)公司）

0 引言

中東大型碳酸鹽巖油藏特征與國內(nèi)外其他碳酸鹽巖油藏尤其是裂縫性碳酸鹽巖油藏有很大的差別[1-5]，導(dǎo)致了開發(fā)模式具有很大差異[6-10]。合理有效的產(chǎn)能評價(jià)決定了鉆井工作量，是快速建產(chǎn)和高效開發(fā)此類油藏的關(guān)鍵。中東大型碳酸鹽巖油藏地質(zhì)條件復(fù)雜，非均質(zhì)性嚴(yán)重，影響水平井產(chǎn)能評價(jià)[11-12]。本文通過伊朗南阿扎德甘油田Sarvak油藏產(chǎn)能評價(jià)及儲集層物性參數(shù)對產(chǎn)能影響分析，探討中東大型碳酸鹽巖油藏油井生產(chǎn)規(guī)律及產(chǎn)能影響因素，為此類油藏的開發(fā)部署及優(yōu)化調(diào)整提供合理依據(jù)。

1 油田概況

1.1 油藏特征

南阿扎德甘油田位于伊朗西南部，為一個(gè)南北向的長軸背斜構(gòu)造，地質(zhì)儲量40×108m3，是目前世界上最大的未開發(fā)油田[13]。

南阿扎德甘油田共有 4套含油層系，其主力油藏Sarvak為帶邊底水的大型整裝碳酸鹽巖油藏，巖性為生物碎屑灰?guī)r，儲量占油田總儲量的 92%，油藏埋深2 600～3 000 m。Sarvak油藏共分為12個(gè)小層，其中S-3小層由于分布穩(wěn)定，物性相對最好，全區(qū)含油，為主力產(chǎn)層。整個(gè)油藏油水界面由南向北傾斜，高度差達(dá)300 m。平均油層厚度75 m，油藏原始地層壓力為31.5 MPa，地飽壓差在17.2～20.7 MPa，平均孔隙度14.5%，平均滲透率 17.8×10?3μm2，裂縫不發(fā)育，屬于中孔低滲孔隙型碳酸鹽巖油藏。原油黏度為5 mPa·s，相對密度為0.927 9，油質(zhì)偏重。

1.2 試采動(dòng)態(tài)

Sarvak油藏目前共有9口試采井，基本分布在構(gòu)造主體部位，均采用衰竭自噴生產(chǎn)。截至2011年5月，平均試采期為27個(gè)月，平均單井產(chǎn)量345 m3/d，油壓4.42 MPa，基本不含水。在試采期間，油井生產(chǎn)特征差異大（見表1），主要表現(xiàn)為：①產(chǎn)量變化范圍大：直井產(chǎn)量222～478 m3/d，水平井產(chǎn)量119～630 m3/d；②單井儲量控制程度差異大，表現(xiàn)為相同時(shí)間內(nèi)各井累產(chǎn)油相差較大；③油壓下降速度差別較大，月遞減幅度在 0.03～0.08 MPa，表明各井區(qū)地層壓力遞減速度相差較大。

表1 Sarvak油藏試采井開發(fā)指標(biāo)

2 油井產(chǎn)能評價(jià)

2.1 日產(chǎn)油與油壓關(guān)系

由4口水平井日產(chǎn)油與油壓的關(guān)系曲線（見圖1）可見，日產(chǎn)油與油壓呈線性關(guān)系，除 AZN-22井外，相同油嘴條件下（油嘴尺寸見表 2）的日產(chǎn)油-油壓具有相同的斜率，由Poettman油嘴模型：

q = C Dmptn（1）

可知，n=1；研究區(qū)各井油嘴系數(shù) C基本相同（見表2），經(jīng)試算得出油嘴指數(shù) m=2。因此，日產(chǎn)油與油壓關(guān)系符合Poettman油嘴模型的簡化形式，即童式油嘴產(chǎn)狀模型[14]：q=CD2pt。

圖1 水平井日產(chǎn)油與油壓關(guān)系

表2 水平井油嘴系數(shù)關(guān)系表

為進(jìn)一步驗(yàn)證模型的適用性，把 5口直井與水平井進(jìn)行統(tǒng)一分析。由圖 2可見，日產(chǎn)油與油壓的關(guān)系較明顯，兩者呈線性關(guān)系，并且油嘴相同的點(diǎn)基本分布在同一條直線上（AZN-02井因壓力計(jì)事故測量誤差大），擬合程度較高。以上研究表明，在油嘴直徑不變的情況下，油井日產(chǎn)油與油壓具有線性相關(guān)。

圖2 Sarvak油藏試采井日產(chǎn)油與油壓關(guān)系

2.2 日產(chǎn)油與累產(chǎn)油關(guān)系

累計(jì)產(chǎn)油量受油井工作制度調(diào)整影響較小，可反映油井控制儲量及生產(chǎn)能力。該地區(qū)累產(chǎn)油與日產(chǎn)油關(guān)系表明（見圖3），各井日產(chǎn)油隨累產(chǎn)油量增加而遞減，累計(jì)產(chǎn)油與日產(chǎn)油在半對數(shù)坐標(biāo)上具有較好的線性關(guān)系，即：

圖3 試采井日產(chǎn)油與累計(jì)產(chǎn)油關(guān)系

2.3 日產(chǎn)油與油嘴關(guān)系

前已述及，該地區(qū)油井符合Poettman油嘴產(chǎn)狀模型，因此，由（1）式可得日產(chǎn)油與油嘴冪率關(guān)系，即：

2.4 產(chǎn)能評價(jià)模型

由于試采期間工作制度頻繁調(diào)整導(dǎo)致產(chǎn)量和油壓產(chǎn)生波動(dòng)，為克服這種波動(dòng)對產(chǎn)能評價(jià)的影響，設(shè)定換油嘴前的油嘴直徑為D1，將其代入（4）式：

將（5）式代入（3）式，可得調(diào)整工作制度過程中任意油嘴下的產(chǎn)量模型：

由于該地區(qū)油嘴尺寸與日產(chǎn)油具有冪率關(guān)系，因此，建立該地區(qū)油井換油嘴的日產(chǎn)油與油嘴尺寸的冪率對應(yīng)關(guān)系（見表3）。

由表3可見，該地區(qū)油井換油嘴的m值在1.46～1.58，平均為 1.50，將其代入（6）式，同時(shí)，設(shè)改變工作制度后油嘴尺寸為D2，經(jīng)整理可得該油藏產(chǎn)量預(yù)測模型：

2.5 模型適應(yīng)性評價(jià)

AZN-02井和AZN-15井油壓較低，為延長自噴生產(chǎn)期，2012年對2口井的工作制度進(jìn)行了調(diào)整。利用模型（7）預(yù)測了油嘴調(diào)整后的產(chǎn)量，其預(yù)測結(jié)果與調(diào)整后的實(shí)測產(chǎn)量基本一致（見表 4），表明推導(dǎo)的產(chǎn)能評價(jià)模型符合該地區(qū)油井實(shí)際生產(chǎn)情況。

表3 試采井日產(chǎn)油與油嘴尺寸對應(yīng)關(guān)系表

表4 2口試采井預(yù)測與實(shí)測產(chǎn)量對比表

3 應(yīng)用

3.1 油井產(chǎn)能預(yù)測

在對該油藏進(jìn)行單井產(chǎn)能評價(jià)時(shí)，考慮到部分試采井產(chǎn)量較高導(dǎo)致油壓下降較快，且油田建產(chǎn)采用衰竭開發(fā)，為防止過早停噴，保證油田開發(fā)具有一定穩(wěn)產(chǎn)期，需針對不同試采井的井況調(diào)整工作制度。系統(tǒng)試井研究表明，該地區(qū)油井合理的油嘴尺寸應(yīng)為8.33～12.70 mm，因此，利用模型（7）對試采井調(diào)整油嘴后的產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測。

由表5可見，換油嘴后預(yù)測日產(chǎn)油平均為273 m3，比換油嘴前產(chǎn)量低了 22%。由于這批井的試采時(shí)間較長，已出現(xiàn)遞減趨勢，因此，換油嘴后更有利于保證油田開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)期，有效規(guī)避產(chǎn)量遞減風(fēng)險(xiǎn)。

表5 Sarvak油藏試采井產(chǎn)量預(yù)測評價(jià)

3.2 油藏產(chǎn)量剖面預(yù)測

根據(jù)上述由試采動(dòng)態(tài)得到的產(chǎn)能評價(jià)模型，預(yù)測該油藏合理的單井平均產(chǎn)能為270 m3/d（穩(wěn)產(chǎn)3年）。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)油田實(shí)際建產(chǎn)要求擬定了鉆井工作量，開展了指標(biāo)預(yù)測，得到Sarvak油藏產(chǎn)量變化圖（見圖4）。

圖4 Sarvak油藏產(chǎn)量變化圖

預(yù)測的高峰產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)期為3 a，第4～7 a的平均遞減率為6.2%，在投資回收期78個(gè)月內(nèi)累產(chǎn)油1×108m3。經(jīng)濟(jì)評價(jià)表明，在回購合同模式下，開發(fā)指標(biāo)合理，項(xiàng)目內(nèi)部收益率達(dá)到要求，有效規(guī)避了投資風(fēng)險(xiǎn)。

4 產(chǎn)能影響因素

Sarvak油藏采用水平井整體開發(fā)，水平井部署在S-3主力產(chǎn)層中。由于對油藏的認(rèn)識還存在諸多不確定性，將會對水平井的產(chǎn)能造成影響。本文基于對產(chǎn)能主要影響參數(shù)的分析，建立油藏地質(zhì)模型，設(shè)立基礎(chǔ)方案和高方案、低方案，利用油藏?cái)?shù)值模擬方法研究各參數(shù)對產(chǎn)能的影響。

4.1 產(chǎn)能影響參數(shù)

4.1.1 Kv/Kh值

Sarvak碳酸鹽巖儲集層為高位體系域沉積，有效厚度較大，整體為一個(gè)向上變淺的反韻律地層序列，巖心分析得到的 Kv/Kh值平均為 0.54（見表 6），考慮到目前中東地區(qū)類似碳酸鹽巖油藏 Kv/Kh值為 0.1～1.0，設(shè)定低方案Kv/Kh值為0.1，高方案Kv/Kh值為1.0，基礎(chǔ)方案Kv/Kh值為0.54。

表6 Sarvak油藏主力產(chǎn)層Kv/Kh值分布

4.1.2 層間隔夾層分布

Sarvak油藏主力小層S-3與下部小層S-4之間存在致密夾層（見圖5），根據(jù)已有資料預(yù)測全區(qū)范圍內(nèi)厚度在 2 m以上的夾層平面展布面積占油藏總面積的45%。由于目前井控區(qū)域外的油藏面積較大，同時(shí)非均質(zhì)性嚴(yán)重，因此，對有效井控區(qū)域外的隔夾層分布預(yù)測存在不確定性，該致密夾層可能全區(qū)分布。故基礎(chǔ)方案隔夾層面積比例取45%，高方案取100%。

4.1.3 縱向傳導(dǎo)率

前已述及，該油藏層間發(fā)育隔夾層，而目前對厚度在2 m以下的薄夾層的有效遮擋性還不明確，根據(jù)目前試采井動(dòng)態(tài)監(jiān)測，部分薄夾層的遮擋性在縱向上可能較弱，不能起到夾層遮擋作用，方案中取縱向傳導(dǎo)率乘子為0.5和1.0，以分別考慮夾層起部分遮擋作用和不起遮擋作用的情況。

圖5 Sarvak油藏S-3與S-4層典型井區(qū)剖面圖

4.1.4 滲透率

滲透率是反映儲集層物性最重要的參數(shù)。目前試井解釋滲透率是巖心分析滲透率的 2倍左右，尤其是主力產(chǎn)層 S-3（見表 7），表明儲集層微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性嚴(yán)重。根據(jù)試井解釋滲透率，模型中S-3層滲透率值取 17.5×10?3～70.0×10?3μm2。4.1.5 天然水體大小

表7 不同方法測試的滲透率對比表

該地區(qū)缺乏有效水層評價(jià)資料，靜態(tài)模型得到的水體大小至少是油藏的 4倍，中東地區(qū)巨型油藏的水體倍數(shù)一般較大，方案中設(shè)定水體大小倍數(shù)為4和8，考察生產(chǎn)動(dòng)態(tài)對水體大小的敏感性。

4.1.6 流體PVT物性

流體PVT實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該油藏流體物性存在一定差異性，表現(xiàn)為不同井區(qū)飽和壓力相差較大，因此，將Sarvak油藏流體物性分為3個(gè)區(qū)（見表8）?？紤]到PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，低方案中僅取1個(gè)流體分區(qū)。

表8 典型取樣流體物性對比表

4.2 方案設(shè)定

綜合以上分析，為評價(jià)不同參數(shù)對產(chǎn)能的影響，同時(shí)考慮到各方案的可比性，根據(jù)各參數(shù)取值區(qū)間范圍在2倍左右的原則，設(shè)立了基礎(chǔ)方案以及相應(yīng)的高（低）方案（見表9）共9種進(jìn)行綜合對比分析（見表10）。

4.3 綜合對比分析

建立Sarvak油藏?cái)?shù)值模型（見圖6），在相同開發(fā)技術(shù)政策條件下，利用水平井整體開發(fā)。利用數(shù)值模擬方法，通過分析各參數(shù)對油田穩(wěn)產(chǎn)期的影響，研究儲集層及流體參數(shù)對產(chǎn)能的影響。

圖7為各方案穩(wěn)產(chǎn)期對比圖，其中，方案4的穩(wěn)產(chǎn)期最短，不到1年，其次是方案6和方案3；而方案7的穩(wěn)產(chǎn)期最長，接近6年。其余方案的穩(wěn)產(chǎn)期在4年左右。把不同參數(shù)的高（低）方案穩(wěn)產(chǎn)期與基礎(chǔ)方案進(jìn)行對比，可分析不同參數(shù)對產(chǎn)能的影響權(quán)重（見圖8）。

表9 各參數(shù)基礎(chǔ)方案及高（低）方案

表10 各參數(shù)綜合對比方案表

圖6 Sarvak油藏?cái)?shù)值模型

圖7 各方案穩(wěn)產(chǎn)期對比圖

圖8表明，隔夾層分布對穩(wěn)產(chǎn)期的影響最大（89%）；Kv/Kh值對穩(wěn)產(chǎn)期影響也較大（50%）。這表明縱向非均質(zhì)性，尤其是儲集層內(nèi)部隔夾層，對此類油藏利用水平井開發(fā)時(shí)的產(chǎn)能影響最大。由于水平井部署在 S-3小層中，因此，后期優(yōu)化調(diào)整時(shí)，需考慮在 S-3層物性局部變差的區(qū)域適當(dāng)采用大斜度井，貫穿下部層系S-4至S-6，以減小隔夾層的影響，增大單井控制儲量，提高下部層系動(dòng)用程度，有效確保油井產(chǎn)量。

圖8 不同參數(shù)的影響權(quán)重分析圖

儲集層滲透率對穩(wěn)產(chǎn)期影響也很大（67%）。由于油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，因此，需要進(jìn)一步開展壓力恢復(fù)試井、核磁共振等測試，深入有效地評價(jià)儲集層物性，并對目前低產(chǎn)低效井開展酸化等增產(chǎn)改造措施，有效改善儲集層物性，降低非均質(zhì)性對產(chǎn)能的影響。相對而言，水體大小及流體物性對穩(wěn)產(chǎn)期作用較小，說明油藏在開發(fā)初期可利用自身天然能量開采并維持一定產(chǎn)量規(guī)模。

5 結(jié)論

利用試采動(dòng)態(tài)資料，建立了符合南阿扎德甘油田Sarvak油藏的產(chǎn)能預(yù)測模型，揭示了油井的生產(chǎn)規(guī)律：該油藏油井日產(chǎn)油與油壓具有線性關(guān)系；工作制度調(diào)整前后的油嘴尺寸與日產(chǎn)油具有冪率關(guān)系；為確保 3年穩(wěn)產(chǎn)期，合理的平均單井產(chǎn)能應(yīng)在270 m3/d左右。

對于類似Sarvak油藏特征的塊狀碳酸鹽巖油藏，利用水平井開發(fā)時(shí)，層內(nèi)隔夾層分布及儲集層滲透率是影響水平井產(chǎn)能的最主要因素，因此，在開發(fā)調(diào)整中，在物性較差的區(qū)域可適當(dāng)采用大斜度井，減小隔夾層的影響，增大單井控制儲量，同時(shí)加強(qiáng)酸壓措施改造，有效提高儲集層物性。

符號注釋：

q——油井日產(chǎn)油，m3/d；C——油嘴系數(shù)，介于 0.1～1.0，只與油井生產(chǎn)油氣比有關(guān)；D——油嘴直徑，mm；pt——油管壓力，MPa；m——油嘴指數(shù)；n——油壓指數(shù)；a, b——日產(chǎn)油與累產(chǎn)油半對數(shù)關(guān)系式中的系數(shù)；C′——油嘴轉(zhuǎn)換系數(shù)；D1——換油嘴前的油嘴直徑，mm；D2——換油嘴后的油嘴直徑，mm；Q——累計(jì)產(chǎn)油量，104m3；Kv/Kh——垂向滲透率與水平滲透率之比，表征儲集層各向異性。

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