利用錄井資料計算低滲氣井壓裂產(chǎn)能的新方法

劉子雄 ，李敬松 ，黃子俊 ，吳英 ，曾鳴 ，張華

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)研究院，天津 300450；2.中國石化中原油田分公司采油三廠，山東 莘縣 252429）基金項目：國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05024）

低滲氣藏的開發(fā)在我國天然氣勘探中占有重要的地位［1］，對于不同物性條件儲層，如何快速準確計算壓裂產(chǎn)能，對優(yōu)化壓裂層位、降低施工風險具有重要意義。目前，針對氣井壓裂產(chǎn)能的研究方法都有一個共同的特點，即需要準確的儲層物性參數(shù)，如孔隙度、滲透率、含水飽和度等［2-6］。這些參數(shù)獲取的條件和方法較多，如測井解釋、巖心實驗、試井解釋等，但通常這些方法所得到的物性參數(shù)大小又不一致，導致很難得到準確的預測結(jié)果。本文通過對現(xiàn)有方法進行適應性分析，找到一種預測氣井壓裂產(chǎn)能的新方法。該方法操作簡單，計算速度快，可以準確預測氣井壓裂產(chǎn)能。

1 現(xiàn)有方法的適應性分析

準確預測低滲氣藏的壓裂產(chǎn)能是氣藏壓裂選井、選層，降低作業(yè)風險的關(guān)鍵。目前預測方法主要有數(shù)值模擬法、經(jīng)驗公式計算法和經(jīng)驗統(tǒng)計法3種。

1.1 數(shù)值模擬法

現(xiàn)有的壓裂產(chǎn)能的數(shù)值模擬模型較多［7-8］。氣水兩相不穩(wěn)定滲流的數(shù)學模型充分考慮了儲層參數(shù)、工藝參數(shù)對產(chǎn)能的影響，主要用于確定氣井壓后產(chǎn)能和優(yōu)化設(shè)計出最佳的壓裂方案［9-10］。該模型為

式中：Krg，Krw分別為氣、水的相對滲透率；p為地層壓力，MPa；Bw（p）為在壓力 p 處的水相體積系數(shù)；μg（ ）p ，μw分別為在壓力 p處的氣、水的黏度，mPa·s；φ 為地層孔隙度；K 為地層滲透率，10-3μm2；t為生產(chǎn)時間，s；Sw為含水飽和度；C（）p 為在壓力p處的地層壓縮系數(shù)，小數(shù)；γp為單位體積液相中溶解氣量，g。

以測井解釋的小層數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了壓裂井的地質(zhì)模型，然后建立裂縫模型進行數(shù)值模擬計算產(chǎn)能。與實際產(chǎn)能對比，數(shù)值模擬計算得到的產(chǎn)能準確性較低（見表 1）。

表1 數(shù)值模擬法和公式計算的氣井壓裂產(chǎn)能與實際產(chǎn)量對比

采用數(shù)值模擬的方法準確計算壓裂產(chǎn)能的前提是輸入的儲層物性和流體參數(shù)必須準確［11-12］。由式（1）、式（2）可以看出，儲層物性參數(shù)（孔隙度、滲透率、含水飽和度等）直接影響計算結(jié)果，但這些物性參數(shù)在求取過程中存在明顯的不確定性［13］。對比測井解釋和核磁以及巖心分析的物性參數(shù)，存在著較大的差異，同時對于含水飽和度的解釋缺少必要的巖電資料，無法找出可靠的解釋模型；故據(jù)此建立的地質(zhì)模型無法準確描述真實的儲層，計算的產(chǎn)能誤差較大。

1.2 經(jīng)驗公式計算法

利用滲流理論，建立氣井壓后穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能公式［14-16］：

式中：Qscl為裂縫兩端徑向流的氣井產(chǎn)量，m3/d；Lf為壓裂裂縫長度，m；wf為裂縫寬度，m；Kf為裂縫滲透率，10-3μm2；h 為氣藏有效厚度，m；T 為地下氣層溫度，℃；Re為泄氣半徑，m；pi為原始氣藏壓力，MPa；pwf為井底壓力，MPa；μ 為氣體黏度，mPa·s；為氣體偏差系數(shù)；Tsc為標準狀況下的溫度，K；Zsc為標準狀況下的氣體偏差因子；psc為標準狀況下的氣體壓力，MPa。

與實際產(chǎn)能對比，經(jīng)驗公式計算法得到的數(shù)據(jù)準確性偏低（見表1）。與數(shù)值模擬相似，公式法計算誤差大的原因主要是無法準確獲取壓裂段儲層參數(shù)。

1.3 經(jīng)驗統(tǒng)計法

為了建立本地區(qū)氣井壓裂產(chǎn)能與儲層物性間的關(guān)系，回歸各物性參數(shù)以及多種參數(shù)組合（地層系數(shù)、儲能系數(shù)等）與產(chǎn)能的關(guān)系，其相關(guān)性均較差，未能建立起滿足計算精度的經(jīng)驗公式（見圖1—2）。其主要原因是各井的物性參數(shù)獲取條件和方法不同，各參數(shù)的大小均會有一定的偏差，難以找出其內(nèi)部規(guī)律。

圖1 某氣田地層系數(shù)對壓裂產(chǎn)能的影響

圖2 某氣田壓裂井含氣飽和度對壓裂產(chǎn)能的影響

2 預測氣井壓裂產(chǎn)能的新方法

氣測錄井是通過分析鉆井過程中進入鉆井液中的可燃氣體組分及其體積分數(shù)，來分析判斷有無工業(yè)價值的油氣層，也就是說，通過分析鉆井液中氣體的體積分數(shù)，可以直接測量地層中的石油、天然氣的體積分數(shù)及其組成［13］。目前運用錄井氣測資料進行儲層流體識別的研究較多［14-15］，應用效果均較好。主要原因是錄井時的氣測資料能夠準確而真實地反映儲層物性及含氣性，因此，采用氣測全烴資料進行氣井壓裂產(chǎn)能預測比較真實、可靠。

氣測全烴總量定義為氣測錄井檢測分析的氣態(tài)烴組分體積分數(shù)之和，通常用Tg表示：

式中：Tg為錄井氣測全烴值，%；TC1為甲烷體積分數(shù)，%；TC2為乙烷體積分數(shù)，%；TC3為丙烷體積分數(shù)，%；TiC4為異丁烷體積分數(shù)，%；TnC4為正丁烷體積分數(shù)，%。

分析已壓裂氣井的產(chǎn)能和錄井資料認為，直接應用時二者相關(guān)性差（見圖3）。這主要是由于氣測資料受鉆井工程、鉆井液性能、檢測條件、氣測基質(zhì)等多種因素的影響［16］。各壓裂井的鉆井方式及檢測條件都會影響到氣測全烴值，必須消除各種錄井差異的影響。

研究分析，儲層物性及含氣性越好，則錄井的全烴與背景值的比值越高［17］，其壓裂產(chǎn)能也越高，二者具有較好相關(guān)性（見圖4）。其計算公式為

式中：Qg為氣井壓裂產(chǎn)能，104m3/d；Tgb為錄井時壓裂段全烴的背景值，%。

圖3 錄井全烴對氣井壓裂產(chǎn)能的影響

圖4 Qg-Tg/Tgb的關(guān)系

3 新方法的驗證

運用本文新公式計算得到結(jié)果是3種方法中最準確的（見表2）。新公式需要的參數(shù)少，且錄井時全烴的顯示是儲層物性及含氣性的綜合體現(xiàn)，因此，該方法能準確預測氣井壓裂產(chǎn)能。

表2 不同方法預測的氣井壓裂產(chǎn)能

4 結(jié)論

1）由于儲層物性參數(shù)獲取的方式不同，所得到的結(jié)果不一致，導致采用數(shù)值模擬法、理論公式法以及統(tǒng)計法難以準確預測低滲氣井壓裂產(chǎn)能。

2）氣測全烴值受多種因素影響，與氣井壓裂產(chǎn)能沒有直接相關(guān)性，但全烴值與背景值的比值和壓裂產(chǎn)能可建立產(chǎn)能預測公式，其計算結(jié)果與實際值相近。

［1］吳志均，何順利.新場致密氣藏地質(zhì)特征及合理壓裂規(guī)模［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（9）：93-96.

［2］何應付，徐聯(lián)玉，呂萬一，等.低滲透氣藏壓裂井產(chǎn)能分析［J］.特種油氣藏，2006，13（5）：59-61.

［3］尹洪軍，劉宇，付春權(quán).低滲透油藏壓裂井產(chǎn)能分析［J］.特種油氣藏，2005，12（2）：55-56.

［4］熊健，邱桃，郭平，等.非線性滲流下低滲氣藏壓裂井產(chǎn)能評價［J］.石油鉆探技術(shù)，2012，40（3）：92-95.

［5］汪永利，蔣廷學，曾斌.氣井壓裂后穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能的計算［J］.石油學報，2003，24（4）：65-68.

［6］孫軍昌，楊正明，唐立根，等.致密氣藏束縛水分布規(guī)律及含氣飽和度研究［J］.深圳大學學報：理工版，2011，28（5）：377-379.

［7］李勇明，郭建春，趙金洲.壓裂氣井產(chǎn)能模擬研究［J］.鉆采工藝，2005，25（1）：40-43.

［8］楊正明，張松，張訓華，等.氣井壓后穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能公式和壓裂數(shù)值模擬研究［J］.天然氣工業(yè)，2003，23（4）：74-76.

［9］蔣廷學，王欣，王永輝.壓裂優(yōu)化設(shè)計方案的模糊決策方法［J］.石油鉆采工藝，1997，19（4）：74-76.

［10］葛家理，寧正福，劉月田，等.現(xiàn)代油藏滲流力學原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：140-147.

［11］胡慧芳.油藏數(shù)值模擬歷史擬合質(zhì)量評價方法［J］.斷塊油氣田，2012，19（3）：356-358.

［12］靳彥欣，林承焰，賀曉燕，等.油藏數(shù)值模擬在剩余油預測中的不確定性分析［J］.石油大學學報：自然科學版，2004，28（3）：22-24.

［13］郭建春，羅天雨，趙金洲，等.氣井壓裂后穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能模型［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（12）：95-97.

［14］劉偉偉，蘇月琦，王茂文，等.特低滲油藏壓裂井注采井距與注水見效關(guān)系［J］.斷塊油氣田，2012，19（6）：736-739.

［15］王立東，羅平.氣測錄井定量解釋方法探討［J］.錄井技術(shù)，2001，12（3）：5-7.

［16］連承波，鐘建華，李漢林，等.氣測參數(shù)信息的提取及儲層含油氣性識別［J］.地質(zhì)學報，2007，81（10）：1440-1442.

［17］徐田武，張光斌，張琛琛，等.東濮凹陷馬廠油田斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征對油氣成藏的意義［J］.斷塊油氣田，2012，19（6）：692-695.