渤海稠油儲層探井產(chǎn)能預測方法

趙洪濤，于 喜，于偉強，房鑫磊

（中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300457）

渤海油田稠油儲量資源豐富，已探明稠油地質(zhì)儲量占渤海油田總探明儲量的50%以上，由于稠油具有密度大、黏度高、流動性差、易出砂等特點，目前海上多采用油管傳輸射孔（TCP）+電纜加熱螺桿泵排液（PCP）+環(huán)空壓力控制式地層測試工具（APR）三聯(lián)作測試工藝進行探井測試［1］，以獲取儲層物性參數(shù)，確定儲層產(chǎn)能情況。然而，在實際測試中，隨生產(chǎn)壓差增大，井筒附近的砂?？赡茈S稠油一道采出，形成“蚯蚓洞”網(wǎng)絡(luò)［2-3］，使井筒附近滲流能力增強，儲層物性的變化造成常規(guī)產(chǎn)能評價方程異常，無法求取極限產(chǎn)量。由圖1可以看出三關(guān)井的壓差及導數(shù)曲線較二關(guān)井出現(xiàn)明顯下移，代表儲層滲流能力得到改善，同時，三關(guān)井雙對數(shù)曲線出現(xiàn)明顯的線性流動特征，應(yīng)與井筒附近“蚯蚓洞”的形成有關(guān)。

應(yīng)用Fetkovich方法對二開井、三開井共5個制度的產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)進行分析，滲流指數(shù)（n）為1.03（正常情況下，n取值范圍為0.5～1.0），產(chǎn)能方程異常（圖2），無法應(yīng)用于儲層產(chǎn)能評價。

圖2 稠A井流入動態(tài)曲線

鑒于稠油油藏常規(guī)產(chǎn)能評價方法面臨的困難和風險，目前油田多采用基于探井測試資料的比采油指數(shù)進行產(chǎn)能評價［4］。比采油指數(shù)作為油田勘探、開發(fā)工作的一項重要指標，能夠有效指導油田開發(fā)方案的制定及單井合理生產(chǎn)壓差的確定。海上平臺作業(yè)空間有限、測試成本高，如果能對探井比采油指數(shù)進行測前初步預測，有助于優(yōu)化測試層的選取，提高測試成功率，為儲層的產(chǎn)能評價及開發(fā)生產(chǎn)工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。前人對稠油儲層比采油指數(shù)預測做過許多研究，相關(guān)預測模型的參數(shù)選取可以概括為儲層物性參數(shù)和流體性質(zhì)參數(shù)兩類。儲層物性參數(shù)包括孔隙度、滲透率、含油飽和度、泥質(zhì)含量、電阻率等，流體性質(zhì)參數(shù)則包括原油密度、原油黏度、原油地化熱解參數(shù)等［5-9］。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)渤海油田明化鎮(zhèn)組、館陶組近兩年稠油儲層探井的測試成果，基于現(xiàn)場實際的錄井、測井及試油資料，在不進行復雜模型建立的前提下，探索相關(guān)參數(shù)組合與比采油指數(shù)之間的關(guān)系，建立了兩種簡單、便捷的比采油指數(shù)預測模型，以期為后續(xù)渤海地區(qū)稠油儲層探井的產(chǎn)能預測提供一種有效方法。

1 測井滲透率-地化密度預測模型

當油井生產(chǎn)達到擬穩(wěn)定流后，產(chǎn)量與壓差之間的關(guān)系可以用裘比依公式表示，即：

式中：Qo為油產(chǎn)量，m3／d；Ko為油相滲透率，10-3μm2；h為儲層厚度，m；Pe為供給壓力，MPa；Pwf為井底流壓，MPa；re為供油半徑，m；rw為井眼半徑，m；B為原油體積系數(shù)，m3／m3；μo為原油黏度，cp；S為表皮系數(shù)，無量綱。

比采油指數(shù)定義為單位生產(chǎn)壓差下單位厚度油層的產(chǎn)量，結(jié)合裘比依公式，比采油指數(shù)表達式為：

式中：Jos為比采油指數(shù)，m3／（d·MPa·m）。

從式（2）中可以看出，比采油指數(shù)與流度（Ko／μo）成正比，同時受原油體積系數(shù)、供油半徑、表皮系數(shù)等因素影響。渤海以往稠油試油成果顯示，各井原油體積系數(shù)變化很小，由于測試采用相同測試工藝、且測試時間相近，表皮系數(shù)和re／rw值相差不大。所以決定儲層產(chǎn)能好壞的主控因素為油相滲透率Ko及原油黏度μo，即儲層物性和流體性質(zhì)共同影響油井產(chǎn)能。

表1為渤海近期稠油儲層探井測試相關(guān)結(jié)果，應(yīng)用測井滲透率Km和地面50℃原油黏度μo（50℃）進行流度表征，與實測比采油指數(shù)進行相關(guān)性分析，相關(guān)結(jié)果如圖3所示，相關(guān)性較強，回歸關(guān)系式為：

圖3 測井滲透率／50℃原油黏度與比采油指數(shù)相關(guān)性

表1 渤海近期稠油儲層探井測試結(jié)果

渤海地區(qū)稠油井統(tǒng)計資料表明，地面原油密度（20℃）與地面原油黏度（50℃）存在正指數(shù)相關(guān)性，對本次匯總的測試井相關(guān)參數(shù)進行回歸（圖4），回歸關(guān)系式為：

圖4 實測地面20℃原油密度與50℃原油黏度相關(guān)性

式中：ρo為20℃地面原油密度，g／cm3。

將式（4）帶入式（3），即得到依據(jù)測井滲透率和20℃地面原油密度進行比采油指數(shù)預測的公式：

）

原油密度是原油的重要性質(zhì)之一，其大小與原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量有直接關(guān)系［10］，在鉆井階段可以利用地化熱解參數(shù)建立區(qū)域原油密度評價模型，利用地化預測密度代替20℃地面原油密度，再結(jié)合測井滲透率，可以在探井測試前對比采油指數(shù)進行初步預測。

2 孔隙度-重質(zhì)組分指數(shù)預測模型

基于前文所述，研究區(qū)稠油儲層產(chǎn)能主要受油相滲透率Ko及原油黏度μo影響，故嘗試應(yīng)用與二者相關(guān)聯(lián)的地化、測井參數(shù)進行組合，表征流度對比采油指數(shù)的影響。儲層物性（孔隙度、滲透率等）受巖石成分、粒度、分選性、磨圓度、膠結(jié)程度等綜合因素的影響［11］，相關(guān)研究表明，淺層稠油儲層油相滲透率與孔隙度一般存在線性或指數(shù)的正相關(guān)性［12］。地化熱解參數(shù)HI（重質(zhì)組分指數(shù)）指示原油中重質(zhì)組分所占比例，其值大小與原油密度、黏度均存在正相關(guān)性［13］，重質(zhì)組分指數(shù)定義為：

式中：HI為重質(zhì)組分指數(shù)；S0為小于等于90℃時檢測到的單位質(zhì)量巖石中烴類含量，mg／g；S1為90～300℃時檢測到的單位質(zhì)量巖石中烴類含量，mg／g；S2為300～600℃時檢測到的單位質(zhì)量巖石中烴類含量，mg／g；TOC3為利用三峰法計算的總有機碳含量，mg／g；RC3為三峰法計算的殘余碳含量，mg／g（當無殘余烴分析值時，RC3=0.060 4 S20.9696）。

表2是前文探井測試層對應(yīng)深度的地化熱解分析結(jié)果?；谇拔姆治觯瑧?yīng)用孔隙度／重質(zhì)組分指數(shù)（φ／HI）表征流度（Ko／μo）對比采油指數(shù)的影響，并建立相關(guān)性模型，回歸結(jié)果如圖5所示。依據(jù)孔隙度-重質(zhì)組分指數(shù)進行比采油指數(shù)預測的公式為：

圖5 孔隙度／重質(zhì)組分指數(shù)與比采油指數(shù)相關(guān)性

表2 渤海近期稠油儲層探井測試對應(yīng)深度地化熱解分析結(jié)果

對于研究區(qū)稠油井，孔隙度／重質(zhì)組分指數(shù)與比采油指數(shù)相關(guān)性較強，相關(guān)系數(shù)R2達到0.932 5，可以作為區(qū)域稠油儲層比采油指數(shù)預測的有效指標。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

將上述兩種方法應(yīng)用于渤海最新的一口稠油儲層探井A井的比采油指數(shù)預測，該井共進行兩層測試，測試層位分別為館陶組和明化鎮(zhèn)組，測試前已知的測井及地化熱解參數(shù)見表3。將兩種方法的預測結(jié)果與探井實測結(jié)果進行對比（表4）。由表4可知，測井滲透率-地化密度模型預測結(jié)果與實際測試比采油指數(shù)的相對誤差分別為10.41% 和10.37%，孔隙度-重質(zhì)組分指數(shù)模型預測結(jié)果與實際測試比采油指數(shù)的相對誤差分別為5.68%和9.72%，兩種模型比采油指數(shù)預測結(jié)果的誤差均在可接受范圍內(nèi)，證實了模型適用于研究區(qū)稠油儲層的產(chǎn)能預測，對其他區(qū)域探井測試前產(chǎn)能預測也具有一定借鑒意義。

表3 A井測試層測井解釋結(jié)果及地化熱解參數(shù)

表4 預測結(jié)果與實測結(jié)果對比

4 結(jié)論

（1）通過分析比采油指數(shù)的主要影響因素，結(jié)合測井及地化熱解參數(shù)建立了兩種比采油指數(shù)預測模型，即測井滲透率-地化密度模型和孔隙度-重質(zhì)組分指數(shù)模型。經(jīng)最新探井試油實測結(jié)果驗證，兩種模型相對誤差分別為10.37%～10.41%和5.68%～9.72%，誤差均較小，進一步證實了模型適用于該區(qū)域稠油儲層的產(chǎn)能預測。

（2）由于滲透率、原油黏度等影響比采油指數(shù)的參數(shù)受巖性、油質(zhì)、溫度等多種因素影響，不同區(qū)塊主控因素差異較大。本文相關(guān)模型僅適用于研究區(qū)內(nèi)成藏模式相同的稠油儲層的產(chǎn)能預測，其他區(qū)域可借鑒類似方法，在進行產(chǎn)能影響因素分析的基礎(chǔ)上，對模型進行修改完善后應(yīng)用。