李戈理

(1.西安石油大學(xué), 陜西 西安 710065; 2.中國石油集團(tuán)測井有限公司, 陜西 西安 710077)

0 引 言

長慶油田開發(fā)過程中,用測井方法預(yù)測產(chǎn)量取得了良好的效果[1-2]。在長慶油田姬塬地區(qū)測井評價過程中,把產(chǎn)能預(yù)測作為主要目的,基于前人成功的做法,同時提出了利用測井資料與測試資料綜合評價油氣產(chǎn)能的思路。本文分別從認(rèn)識和流程2個側(cè)面對測井-測試綜合評價預(yù)測油氣產(chǎn)能進(jìn)行分析。測井-測試綜合評價認(rèn)識方面,在油藏條件下應(yīng)用達(dá)西定律,把滲流面積分為油和水2部分,得出單井產(chǎn)量決定于油氣含量、油氣分布、滲流特性和油藏壓力4個因素。測井-測試綜合評價流程方面,利用成像測井和壓裂試油分別獲得4個因素的關(guān)鍵參數(shù),以油氣含量為中心,建立成像測井和壓裂試油綜合評價方法。同時,把均質(zhì)化地層電磁場論[3]用于儲層油氣含量計算,在地層真電導(dǎo)率和孔隙度譜計算含油飽和度的基礎(chǔ)上,建立了用地層真電導(dǎo)率、地層水電導(dǎo)率和總孔隙度計算含油飽和度方法,實(shí)現(xiàn)了快速成像測井直接計算油氣含量的目標(biāo)。

1 測井-測試綜合評價

在地層中r處任取一小區(qū)域,面積元為ds=rdφdz,體積元為dv=rdrdφdz,其中的達(dá)西定律為[4]

dq=Kμdpdrds

(1)

式中,dq為體積元的流量;dp為體積元的壓差;K為滲透率;μ為黏度。將ds分解為骨架面積、產(chǎn)水面積和產(chǎn)油面積3部分,則產(chǎn)油公式和產(chǎn)水公式分別為

dqo=KoφSoμodpdrds

(2)

dqw=KwφSwμwdpdrds

(3)

式中,dqo、dqw分別為體積元的油產(chǎn)量、水產(chǎn)量;Ko、Kw分別為油相、水相滲透率,μm2;φ為孔隙度;So、Sw分別為含油飽和度、含水飽和度;φSo、φSw分別為單位地層油含量、水含量;μo、μw分別為油和水的黏度,mPa·s。

在油層r處以井軸為中心的圓柱面上,對式(2)求面積分

Qo=1μodpdr?AKoφSods

(4)

式中,Qo為井下油產(chǎn)量,cm3/s,也是流過各個圓柱面的油流量,流過各個圓柱面的油流量相等。將式(4)分離變量并積分

(5)

式中,re為供給半徑,cm;rw為井半徑,cm;pe是對應(yīng)re的流體壓力,×105Pa;pw是對應(yīng)rw的流體壓力,×105Pa。式(5)可寫為

(6)

式(6)表達(dá)了油含量(φSo)、油分布(re、Α)及滲透性(Ko)、流體壓差(pe-pw)這4個因素的關(guān)系。油含量和油分布要用成像測井獲得,滲透性和流體壓差由壓裂試油獲得。式(6)是成像測井與壓裂試油綜合評價公式。在地層孔隙度、飽和度、滲透率均勻分布的情況下[5],式(6)可寫為

Qo=2πhKoφSo(pe-pw)μolnrerw

(7)

式中,h為油層射開厚度,m。

從式(7)可看出,鉆井提供rw,當(dāng)rw=0時,Qo=0,即“鉆頭不到,油氣不冒”。同時鉆井井眼與油藏的結(jié)構(gòu)還決定了re、rw的函數(shù)形式,在井眼穿過水平地層時的函數(shù)形式為ln (re/rw),這樣的函數(shù)可以稱為結(jié)構(gòu)函數(shù)。測井提供φSo和re,油含量φSo作為一個整體在壓裂前后不變,可由陣列感應(yīng)測井和核磁共振測井聯(lián)合計算得出,re由陣列聲波成像測井得出。射孔提供h,要科學(xué)設(shè)計射孔孔密和射孔穿深以保證h的有效性。壓裂試油提供Qo、μo和壓差(pe-pw)。Ko可根據(jù)上述測量結(jié)果計算,或根據(jù)其與測井曲線的相關(guān)性計算。

因?yàn)殂@水平井是為增大井眼和油藏接觸面,對儲層實(shí)施壓裂是為改善供給范圍內(nèi)的滲透性,注水開發(fā)可提高供給范圍內(nèi)的壓差,都是為了提高單井產(chǎn)量。因此,油產(chǎn)量涉及多個方面因素,下面分別給出以油含量為中心、以流體壓差為中心的綜合評價方法。

1.1 以油含量為中心的測井-測試綜合評價

原始地層壓力條件下,壓裂前后φSo不變,Ko改變,為了在已知油含量的情況下,利用測試資料評價滲流情況,可由式(7)得出第1個綜合評價公式

Qo=fohφSo

(8)

fo=2πKo(pe-pw)μolnrerw

(9)

式中,fo為滲流系數(shù)。為了實(shí)用方便,在式(8)中Qo、h和fo的單位分別為t/d、m和t/(d·m)。

在測井-測試綜合評價中,用測井資料計算φSo,作出油含量分布圖,對地層含油性進(jìn)行評價。測井-測試綜合評價時計算的油含量和測井解釋時計算的油含量有所不同,測井解釋用阿爾奇公式,測井-測試綜合評價用均質(zhì)化地層電磁場論公式;測井解釋用自然電位計算地層水電阻率,測井-測試綜合評價用試油資料計算地層水電阻率;測井解釋要先分層再計算,測井-測試綜合評價要先計算再分層。

1.2 注水地層壓力條件下的測井-測試綜合評價

在注水地層壓力條件下,可由式(8)得出第2個綜合評價公式

Qo2=fohφSo(pe2-pw2)(pe1-pw1)

(10)

式中,Qo2為注水壓力條件下的產(chǎn)量;(pe1-pw1)為原始地層壓力條件下流體壓差;(pe2-pw2)為注水地層壓力條件下流體壓差。由式(10)求出采油指數(shù)J[6]

J=fohφSo(pe1-pw1)

(11)

2 測井-測試綜合評價流程

2.1 計算真電阻率

測井-測試綜合評價要先利用陣列感應(yīng)測井曲線計算地層真電阻率[7]。姬源地區(qū)長4+52地層真電阻率分布圖見圖1。由圖1可以直觀地了解研究區(qū)電阻率的分布情況,將該區(qū)域可分為東南區(qū)與西北區(qū),其中東南區(qū)屬于高電阻率出油,為常規(guī)油層;西北區(qū)多為低電阻率出油,劃分為低對比度油層。對西北區(qū)域作出相應(yīng)的解釋模型與圖版。

圖1 姬源地區(qū)長4+52地層真電阻率分布

2.2 計算油含量

砂巖地層整體電導(dǎo)率公式為[8]

σM=σcφSwλMλM〈sin2(m,n)〉+λc〈cos2(m,n)〉

(12)

1λM=∑iφiλM〈sin2(m,n)〉i+λi〈cos2(m,n)〉i

(13)

式中,σM為巖石整體電導(dǎo)率;σc為地層水電導(dǎo)率;φ為孔隙度;Sw為含水飽和度;λM為巖石整體的λ值;λi為第i種成分的λ值;〈cos2(m,n)〉i為結(jié)構(gòu)參數(shù);λ=ε(1-a);ε為介電常數(shù);a為形成電偶極子的部分表面占顆粒表面的比率,在導(dǎo)體顆粒上a=0。

導(dǎo)體混合物電導(dǎo)率公式為[9]

1σM=∑iφiσM〈sin2(m,n)〉i+σi〈cos2(m,n)〉i

(14)

式中,σM為整體電導(dǎo)率;σi為第i種成分的電導(dǎo)率;〈cos2(m,n)〉i為第i種成分的結(jié)構(gòu)變量。

通過陣列感應(yīng)測井可以得到地層的真電導(dǎo)率,同時用核磁共振測井得到孔隙度譜,包括可動流體孔隙度和不可動流體孔隙度2部分。這樣就可以在實(shí)際測井過程中或測井以后計算出油氣飽和度,達(dá)到測井直接顯示油氣的目的。這種方法的特點(diǎn)是不需要根據(jù)試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)設(shè)定測井解釋參數(shù),直接把核磁共振測井微觀孔隙結(jié)構(gòu)測量結(jié)果用作飽和度計算,從而實(shí)現(xiàn)了地層宏觀電阻率和孔隙結(jié)構(gòu)微觀參數(shù)的直接結(jié)合,相當(dāng)于在地層中為地層進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室水平的整體電阻率測量和整體核磁共振測量。

圖2為元1×9井長4+5儲層基于均質(zhì)化地層電磁場論利用核磁共振測井、陣列感應(yīng)測井聯(lián)合計算油含量的解釋成果圖。第1段:2 049.0～2 052.0 m井段屬于三疊系延長組長4+52段,錄井為油斑顯示,壓裂施工后,日產(chǎn)油11.39 t,產(chǎn)水5.9 m3;第2段:2 070.0～2 074.0 m井段屬于三疊系延長組長61段,錄井為油斑顯示,壓裂施工后,日產(chǎn)油21.42 t,不產(chǎn)水。

圖2 元1×9井核磁共振測井和陣列感應(yīng)測井聯(lián)合計算油含量

在沒有孔隙度譜測井資料的情況下,根據(jù)均質(zhì)化地層電磁場論,建立了用地層真電導(dǎo)率和總孔隙度計算含油飽和度方法。由陣列感應(yīng)測井曲線得到地層真電導(dǎo)率,由常規(guī)測井得到總孔隙度,用自然伽馬測井得到泥質(zhì)含量,在這樣的情況下就可以計算油氣含量。

圖3所示為安1×6井長4+5儲層計算油含量的解釋成果圖。安1×6井2 156～2 160 m層段試油,日產(chǎn)油10.8 t,日產(chǎn)水0 m3,計算結(jié)果與試油結(jié)論一致。

在測井解釋評價中,用測井資料計算φSo,分別作出油含量分布圖(見圖4),其中長4+52基于158口井繪制。

圖4 長4+52油含量分布圖

2.3 建立滲流系數(shù)圖版

測井-測試綜合評價中,利用試油資料日產(chǎn)油量Qo、射孔厚度h、測井計算油含量φSo計算滲流系數(shù)fo,制作滲流系數(shù)分布圖(見圖5),對油藏滲透性進(jìn)行綜合評價。綜合評價時計算的滲透系數(shù)和測井解釋時計算的滲透率有很大不同,首先是定義不同;其次是代表的范圍不同, 滲透系數(shù)代表了供給范圍整體的滲透性,滲透率通常是巖心的滲透性。在測井解釋中, 試油資料主要用來衡量測井解釋符合率。在測井-測試綜合評價中,試油資料主要用來評價地層的滲透性, 并建立測井資料與滲透系數(shù)的相關(guān)關(guān)系。

2.4 預(yù)測油產(chǎn)量

在測井-測試綜合評價中,要用油含量和滲流系數(shù)計算油產(chǎn)量。在長慶油田姬塬地區(qū)選取了10口井,計算出油含量。從圖5中查出相應(yīng)的滲流系數(shù),計算出油產(chǎn)量。長慶油田姬塬地區(qū)重點(diǎn)井產(chǎn)能預(yù)測效果分析對比結(jié)果見表1。

表1 姬塬地區(qū)重點(diǎn)井產(chǎn)能預(yù)測效果分析對比表

3 結(jié)束語

(1) 由于開發(fā)復(fù)雜油氣藏的需要,推動了測井進(jìn)入以油氣藏為工作對象、以油氣含量為中心、以單井產(chǎn)量為目標(biāo)的新階段。在測井評價方面,和以往的測井+巖心預(yù)測油氣產(chǎn)能的評價方法不同,提出了成像測井+壓裂試油預(yù)測油氣產(chǎn)能的測井-測試綜合評價方法,并取得了初步效果。

(2) 長慶油田姬塬地區(qū)由于核磁共振測井資料比較少,主要運(yùn)用陣列感應(yīng)測井和常規(guī)測井計算油氣含量,其精度受到一定影響,由此計算的滲流系數(shù)平面分布圖不夠精確,預(yù)測產(chǎn)量的效果還不十分理想。隨著核磁共振測井資料的增多,今后將繼續(xù)補(bǔ)充完善滲流系數(shù)平面分布圖,以進(jìn)一步提高預(yù)測的精度。

(3) 本文預(yù)測方法主要是基于滲流系數(shù)分布圖,給出預(yù)測的井的滲流系數(shù)。下一步將繼續(xù)研究探索用陣列聲波測井預(yù)測滲流系數(shù)的方法,以完善測井-測試綜合評價方法。

參考文獻(xiàn):

[1] 孫建孟, 運(yùn)華云, 馮春珍. 測井產(chǎn)能預(yù)測方法與實(shí)例 [J]. 測井技術(shù), 2012, 36(6): 628-634.

[2] 時卓, 石玉江, 張海濤, 等. 低滲透致密砂巖儲層測井產(chǎn)能預(yù)測方法 [J]. 測井技術(shù), 2012, 36(6): 641-646.

[3] 李劍浩. 均質(zhì)化地層電磁場論 [M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2015.

[4] 薛定諤 A E. 多孔介質(zhì)中的滲流物理 [M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1982: 85-104.

[5] 張建國, 杜殿發(fā), 侯健. 油氣層滲流力學(xué) [M]. 東營: 中國石油大學(xué)出版社, 2010: 63-69.

[6] 王鴻勛, 張琪. 采油工藝原理 [M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1989: 1-16.

[7] 仵杰, 龐巨豐, 徐景碩. 感應(yīng)測井幾何因子理論及其應(yīng)用研究 [J]. 測井技術(shù), 2001, 25(6): 417-422.

[8] 李劍浩. 電測井和油氣層關(guān)系的一個理論公式 [J]. 地球物理學(xué)報, 2010, 53(9): 2222-2226.

[9] 李劍浩. 混合物整體電導(dǎo)率的研究 [J]. 地球物理學(xué)報, 2005, 48(6): 1406-1411.