潿洲W油田復(fù)雜流體性質(zhì)測(cè)井定量識(shí)別技術(shù)

陳 嶸，李 奎，何勝林，胡向陽，高楚橋

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中國石油長城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤錦 124000；3.長江大學(xué)，湖北 武漢 430100)

潿洲W油田復(fù)雜流體性質(zhì)測(cè)井定量識(shí)別技術(shù)

陳 嶸1，李 奎2，何勝林1，胡向陽1，高楚橋3

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中國石油長城鉆探工程有限公司測(cè)井公司，遼寧 盤錦 124000；3.長江大學(xué)，湖北 武漢 430100)

南海西部海域北部灣盆地潿洲W油田四井區(qū)的油層中常有“氣層”出現(xiàn)，給該油田的開發(fā)調(diào)整規(guī)劃造成一定困難。通過地層組分分析模型和最優(yōu)化理論計(jì)算儲(chǔ)層條件下天然氣和可動(dòng)油的含量，由此計(jì)算產(chǎn)層的氣油比，根據(jù)計(jì)算得到的氣油比識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。實(shí)際應(yīng)用表明，該研究方法對(duì)區(qū)分油氣同層和油層有較明顯的地質(zhì)效果，并且與地層測(cè)試的結(jié)果較吻合，對(duì)其他盆地復(fù)雜流體性質(zhì)的測(cè)井評(píng)價(jià)具有一定的指導(dǎo)意義。

復(fù)雜流體 定量評(píng)價(jià) 氣油比 最優(yōu)化 地層測(cè)試

常規(guī)測(cè)井可以有效地區(qū)分并確定油氣層和水層的界限,但對(duì)復(fù)雜流體性質(zhì)的識(shí)別難度較大[1]。潿洲12-1油田有些油層中有“氣層”，這種隨石油開采出來的石油溶解氣在儲(chǔ)層條件下的物理性質(zhì)介于油與干氣之間，密度較大[2]，正常測(cè)井響應(yīng)中含氣特征不明顯；油田的不同區(qū)塊不同層位的溶解氣含量差別很大，這種復(fù)雜情況對(duì)測(cè)井識(shí)別儲(chǔ)層的油氣性質(zhì)造成了很大困難。本文引入氣油比計(jì)算方法及定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),用測(cè)井資料定量評(píng)價(jià)溶解氣含量。

1 地層條件下溶解氣含量計(jì)算

1.1 物理模型

對(duì)含油氣的儲(chǔ)集層來說，儲(chǔ)集層可以看成是由具有不同性質(zhì)的組分組成的，這些組分包括：不動(dòng)油、可動(dòng)油、可動(dòng)水、天然氣、泥質(zhì)以及巖石的各種骨架礦物[3]。

假設(shè)組分不動(dòng)油、可動(dòng)油、可動(dòng)水、天然氣、泥質(zhì)以及巖石的各種骨架礦物在地層中的相對(duì)含量(%)分別為：xor，xom，xfw，xgas，xma1，xma2，…，xmak，則：

孔隙度φ(%)

φ=xor+xom+xfw+xgas

(1)

地層含水飽和度Sw(%)

(2)

沖洗帶含水飽和度Sxo(%)

(3)

泥質(zhì)含量Vsh(%)

Vsh=xsh

(4)

1.2 數(shù)學(xué)模型

1.2.1 反演問題

根據(jù)以上物理模型，可寫出各種測(cè)井儀器的響應(yīng)方程式[3]。

ρb=ρorxor+ρomxom+ρfwxfw+ρgasxgas+ρshxsh+
ρma1xma1+ρma2xma2+…+ρmakxmak

(5)

式中ρor，ρom，ρfw，ρgas，ρsh，ρma1，ρma2，…，ρmak分別表示地層中不可動(dòng)油、可動(dòng)油、自由水、氣、泥質(zhì)、巖石骨架礦物(1～k種)的體積密度值[2]；上式可寫成

(6)

其中n表示組成地層的組分個(gè)數(shù)，xj表示第j種組分的相對(duì)含量。同理可寫出其它測(cè)井儀器的響應(yīng)方程，用通式表示為

(7)

式中：m為測(cè)井儀器的個(gè)數(shù)，個(gè)；Aij為i儀器對(duì)第j種組分的響應(yīng)值；B為地層對(duì)測(cè)井儀器的響應(yīng)值。

解以上由m個(gè)方程組成的方程組，就可以求得xj，這就是待解決的反演問題。

1.2.2 帶約束超定線性方程組

當(dāng)mn，此時(shí)方程組為超定線性方程組，它具有最優(yōu)解[4]。為了使求解的結(jié)果合乎地質(zhì)意義并符合地層實(shí)際情況，在式(7)中加入約束條件，即：

(8)

由線性最小二乘原理，解式(8)這一帶約束線性方程組的問題可轉(zhuǎn)換成以下求極值問題：

(9)

2 測(cè)井資料計(jì)算氣油比

通過最優(yōu)化算法由式(9)可得到儲(chǔ)層條件下溶解氣和可動(dòng)油的含量，進(jìn)而計(jì)算出氣油比，通過計(jì)算得到的氣油比達(dá)到識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)的目的。

天然氣氣體的狀態(tài)方程為

pV=zMRT

(10)

式中：M為氣體的摩爾數(shù)，mol；p為氣體的壓力，105Pa；V為氣體的體積，L；T為氣體的絕對(duì)溫度，K；R為通用氣體常數(shù)，J/(mol·K)；z為氣體的壓縮因子，無量綱[2]。

地面條件下的狀態(tài)方程為(下標(biāo)s表示地面)

pgsVgs=zsMRTs

(11)

其中zs≈1。

地下條件的狀態(tài)方程為(下標(biāo)f表示地下。由于本區(qū)塊天然氣甲烷含量平均為61%，乙烷含量平均為13%,因而天然氣在地層條件下仍為氣態(tài)，本方程可用)

pgfVgf=zfMRTf

(12)

式(11)除以式(12)，并整理得

(13)

氣油比為

(14)

其中Vom為可動(dòng)油在地面的體積。

設(shè)巖石體積為VT，若認(rèn)為可動(dòng)油在地面的體積與地下的體積近似相等[1]，則Vgf=xgasVT，Vom=xomVT，即用式(13)代入式(14)，并整理得：

(15)

式中xgas為溶解氣在地層中的相對(duì)含量；xom為可動(dòng)油在地層中的相對(duì)含量；Ts為地面溫度，K；pgf為地層壓力，105Pa；zf為溶解氣在井底條件下的壓縮因子，無量綱；Tf為井底溫度，K；pgs為地面壓力，105Pa。

3 氣油比的侵入影響校正

泥漿侵入對(duì)測(cè)井資料會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響，致使測(cè)井計(jì)算的氣油比偏低。圖1是某盆地6口井11個(gè)層位計(jì)算的氣油比與試油得到的氣油比之間的對(duì)比圖。由圖可見，計(jì)算的氣油比比試油得到的氣油比偏低，尤其是在泥漿密度非常大的井中更是如此，如D2井(泥漿密度為1.54 g/cm3,圖1中層號(hào)有D2-1、D2-2)、L2井(泥漿密度為2.24 g/cm3,圖1中層號(hào)為L2-1)，這是泥漿侵入所致。

圖2是氣油比計(jì)算誤差(試油結(jié)果與計(jì)算結(jié)果數(shù)值之差)與泥漿密度之間的關(guān)系。由圖可見，氣油比計(jì)算誤差與泥漿密度關(guān)系密切，由此可得到用泥漿密度校正計(jì)算氣油比的關(guān)系式[7]

(16)

式中ρm為泥漿密度，g/cm3；rog校前為校前的氣油比，m3/m3；rog校后為校后的氣油比，m3/m3。

圖3為圖1中各層校正后的氣油比與試油所得氣油比的對(duì)比圖，由對(duì)比圖可知，校正后的氣油比與試油得到的生產(chǎn)氣油比很接近[6]。

圖1 計(jì)算的氣油比與試油得到的氣油比的對(duì)比

圖2 氣油比計(jì)算誤差與泥漿密度的關(guān)系

注：x為泥漿密度，g/cm3；y=log(rog試油)-log(rog計(jì)算)；R為相關(guān)系數(shù)

圖3 校正后的氣油比與試油得到的氣油比的對(duì)比

4 利用氣油比區(qū)分油氣層類型

根據(jù)本區(qū)實(shí)際情況，將油氣層類型分為氣層、油氣同層、油層，參考楊寶善1995年給出的油氣藏類型劃分標(biāo)準(zhǔn)[6]，可用表1的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)油氣層類型進(jìn)行區(qū)分。

表1 氣油比劃分油氣層類型

圖4中DST測(cè)試和生產(chǎn)氣油比與經(jīng)校正的測(cè)井地層組分分析模型計(jì)算氣油比對(duì)比，兩者十分接近，相關(guān)性達(dá)0.87，說明計(jì)算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果誤差較小，由測(cè)井資料計(jì)算的氣油比可靠，氣油比定量反映溶解氣含量進(jìn)行油氣層識(shí)別的方法可行。

圖4 DST測(cè)試(生產(chǎn))氣油比與測(cè)井計(jì)算氣油比對(duì)比

5 部分井段處理解釋結(jié)果

基于上述方法，利用常規(guī)測(cè)井資料并結(jié)合地層組分分析模型計(jì)算出泥質(zhì)含量、孔隙度、骨架礦物含量、流體組分含量等參數(shù)。

圖5為潿洲W油田4井部分井段測(cè)井處理解釋成果圖，可見測(cè)井計(jì)算孔隙度和滲透率與物性分析結(jié)果匹配較好，2 678～2 695 m和2 700～2 712 m的DST測(cè)試日產(chǎn)油387.43 m3，日產(chǎn)氣56 877 m3，測(cè)試氣油比147 m3/m3，測(cè)井計(jì)算氣油比78 m3/m3，因此確定該層為油層，測(cè)井解釋結(jié)論與測(cè)試結(jié)果一致。

圖6為W油田B22井測(cè)井處理解釋成果圖，3 187～3 214 m日產(chǎn)油60.6 m3，日產(chǎn)氣92 006 m3，生產(chǎn)氣油比1 518 m3/m3，測(cè)井計(jì)算氣油比1 576 m3/m3，屬于油氣同層，由此方法確定的油氣結(jié)論與生產(chǎn)結(jié)果能較好地吻合，說明本研究獲得的模型和方法能很好地應(yīng)用于該地區(qū)。

圖5 W油田4井測(cè)井資料處理解釋成果

圖6 W油田B22井測(cè)井資料處理解釋成果

6 結(jié)論

潿洲W油田某些區(qū)塊油層中有溶解氣的情況，為更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的流體性質(zhì)，利用地層組份分析模型建立的擬合函數(shù)及其約束條件[8],通過最優(yōu)化技術(shù)處理得到地下的油氣藏油氣組份,由該方法計(jì)算的地面氣油比確定儲(chǔ)層的流體性質(zhì),經(jīng)測(cè)試資料證實(shí)該計(jì)算方法可靠,從而為由測(cè)井信息識(shí)別復(fù)雜油氣儲(chǔ)層提供了一種有效的方法。

[1] 趙軍，祁興中,宋帆，等.遺傳算法在測(cè)井識(shí)別凝析氣藏中的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù),2006,30(4):313-315.

[2] 高楚橋，章成廣，肖承文，等.利用測(cè)井信息得到的氣油比識(shí)別凝析氣藏[J].石油地球物理勘探，2003，38(3):290-293.

[3] 何勝林，陳嶸，高楚橋，等.樂東氣田非烴類氣層的測(cè)井識(shí)別[J].天然氣工業(yè)，2013，33(11):22-27.

[4] 劉俊華，金云智，龔時(shí)雨.最優(yōu)化方法在復(fù)雜巖性儲(chǔ)層測(cè)井解釋中的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù),2008,32(6):542-544.

[5] 胡望水，熊平，謝銳杰，等.紅崗油田高臺(tái)子油藏相控隨機(jī)水淹模型的建立[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2008,30(6):15-18.

[6] 楊寶善.凝析氣藏開發(fā)工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995:247-248.

[7] 高楚橋.復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003:19-20.

[8] 湯軍，龍燕，高陽，等.遺傳算法的停滯判別準(zhǔn)則在測(cè)井解釋中應(yīng)用探討[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,6(1):196-197.

Logging quantitative identification method for complex fluid property in Weizhou W Oilfield

Chen Rong1,Li Kui2,He Shenglin1,Hu Xiangyang1,Gao Chuqiao3

(1.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang524057,China;2.LoggingCompanyofGWDC,Pangjing124000,China;3.YangtzeUniversity,WuHan430100,China)

Gas-bearing layer is frequently appeared in oil reservoir of Weizhou W Oilfield in Beibu Gulf Basin of the western South China Sea,and leads some difficulties in the development adjustment of the Oilfield.According to the analysis model of formation components and the optimization theory,it was calculated the contents of solution gas and movable oil under the reservoir condition,and then the gas-oil ratio of producing pay.Based on the calculated gas-oil ratio,the reservoir fluid property was identified.The field application showed that the method has significant geological effect on distinguishing gas-bearing oil pay zone from oil pay zone,and the calculation results have good agreement with formation testing.It can provide a successful experience for the logging evaluation of the complicated fluid property in other oilfield.

complicated fluid;quantitative evaluation;gas oil ratio;optimization theory;formation testing

TE133

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.03.005

2016-11-29；改回日期：2017-02-27。

陳嶸(1985—)，工程師，現(xiàn)從事測(cè)井資料處理與解釋工作。E-mail：chenrong1@cnooc.com.cn。

國家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05024-006)。

(編輯 楊芝文 韓 楓)

小斷塊油藏油水過渡帶提高采收率技術(shù)研究

江蘇油田小斷塊油藏開發(fā)中后期，在油水過渡帶的挖潛中，存在剩余油分布復(fù)雜及描述難度大、挖潛井效益差異明顯、注采井網(wǎng)適應(yīng)差、含水上升快等問題。為此，中石化總公司設(shè)立《小斷塊油藏油水過渡帶提高采收率技術(shù)研究》的課題，圍繞改善小斷塊油藏油水過渡帶挖潛效果這一主題，以提高采收率為目標(biāo)，開展了油水過渡帶水淹層識(shí)別、油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律描述、剩余油主控因素解剖、剩余油質(zhì)量評(píng)價(jià)、以及過渡帶高效挖潛技術(shù)研究。通過多年攻關(guān)，形成了油水過渡帶從潛力評(píng)價(jià)到有效挖潛提高采收率技術(shù)系列。

項(xiàng)目創(chuàng)新了3項(xiàng)油水過渡帶評(píng)價(jià)挖潛技術(shù)：①基于巖電參數(shù)時(shí)變規(guī)律的水淹層含油飽和度計(jì)算模型。針對(duì)水淹層受注入水影響不斷變化的特點(diǎn)，以定性識(shí)別出的水淹層為基礎(chǔ)，再通過巖電參數(shù)實(shí)驗(yàn)分析，確定不同水淹級(jí)別下巖電參數(shù)，建立巖電參數(shù)和地層水電阻率變化模版，創(chuàng)新了注入水與地層水混合液礦化度與電阻率動(dòng)態(tài)迭代方法，有效定量識(shí)別了水淹層，進(jìn)而提出了適用于開發(fā)中后期水淹層含油飽和度計(jì)算的優(yōu)化模型。②復(fù)雜斷塊分類油藏油水過渡帶剩余油定性定量評(píng)價(jià)技術(shù)。利用模糊聚類理論，引入過渡帶優(yōu)勢(shì)潛力綜合指數(shù)，建立了油水過渡帶分級(jí)潛力評(píng)價(jià)方法，并根據(jù)相似理論應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)，建立分類油藏油水過渡帶剩余油潛力評(píng)價(jià)圖版及同一油藏不同過渡帶區(qū)分級(jí)潛力評(píng)價(jià)。③復(fù)雜邊界油藏油水過渡剩余油有效動(dòng)用技術(shù)。通過引入無因次注采井排距理念，建立了分類油藏油水過渡帶合理注采井排距圖版，研發(fā)了過渡帶井網(wǎng)優(yōu)化部署等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的過渡帶剩余油有效動(dòng)用新技術(shù)。綜合以上創(chuàng)新，最終建立形成了一套適用于小斷塊油藏油水過渡帶剩余油快速定量評(píng)價(jià)方法和有效動(dòng)用技術(shù)。

研究成果在江蘇油田12個(gè)小斷塊油藏油水過渡帶的剩余油挖潛中得到成功應(yīng)用，共實(shí)施挖潛井63口，有效動(dòng)用油水過渡帶失控地質(zhì)儲(chǔ)量280×104t，新增可采儲(chǔ)量42×104t。其中水淹層識(shí)別及油水過渡帶剩余油評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用符合率均90%左右。

項(xiàng)目研究成果對(duì)江蘇油田同類型油藏油水過渡帶剩余油評(píng)價(jià)與提高采收率具有重要借鑒意義，并已成功推廣應(yīng)用到江蘇油田其他小斷塊油藏。失控剩余儲(chǔ)量成功動(dòng)用，有效降低了江蘇油田小斷塊油藏產(chǎn)量遞減幅度，延長油田的穩(wěn)產(chǎn)期限，提高了油藏最終采收率，并對(duì)我國復(fù)雜小斷塊油藏油水過渡帶失控儲(chǔ)量評(píng)價(jià)與有效動(dòng)用具有一定的推動(dòng)作用。項(xiàng)目于2016年獲得中石化科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

(唐湘明)