層內(nèi)縱向強非均質(zhì)性低滲油藏產(chǎn)能評價方法
——以恩平凹陷M油藏為例

侯博恒，謝明英，李 偉，宋 偉，孫曉娜

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000)

產(chǎn)能評價是油藏工程研究至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，不僅決定著油藏的工業(yè)開發(fā)價值，還決定著油田開發(fā)的投資規(guī)模。海上油田開發(fā)投資巨大，產(chǎn)能評價過高或過低都會影響油田的勘探開發(fā)工作。近年來，南海珠江口盆地恩平凹陷和陽江東凹先后發(fā)現(xiàn)恩平10A、恩平15B、恩平20A等油田，探明石油地質(zhì)儲量超過 7 000×104m3，其中測井解釋平均滲透率小于50×10-3μm2的探明儲量超過2 600×104m3。與常規(guī)低滲油藏相比，這類低滲油藏具有縱向非均質(zhì)性強、鉆桿地層測試(DST)產(chǎn)能高的特點。海上油田多采用“少井高產(chǎn)”開發(fā)策略，對低滲儲層的開發(fā)相對較少，因此，準確評價該類儲層的產(chǎn)能是其開發(fā)動用的關(guān)鍵。

目前，油井產(chǎn)能預(yù)測的方法[1-10]主要包括公式法、統(tǒng)計分析法以及智能算法等。這些方法具有很強的區(qū)域性，預(yù)測精度取決于測試樣本的代表性和覆蓋面。恩平凹陷低滲儲層縱向非均質(zhì)性強，測井解釋平均滲透率與試井解釋滲透率差異大，利用已有產(chǎn)能預(yù)測方法預(yù)測效果較差，難以滿足海上勘探開發(fā)需求。

根據(jù)縱向強非均質(zhì)性低滲油藏特征，提出分段產(chǎn)能評價方法。首先，建立層內(nèi)縱向強非均質(zhì)性油藏滲流正演模型，分析不同滲透率級差對產(chǎn)能的影響；然后，根據(jù)縱向滲透率級差對儲層進行分段測井解釋，再根據(jù)不同滲透率級別下流度與比采油指數(shù)的關(guān)系計算各段產(chǎn)能；最后，采用水電相似原理并聯(lián)求解油藏產(chǎn)能。

1 概況

M油藏為恩平凹陷恩平20A油田的主力油藏，為三角洲前緣河口壩沉積，儲層巖性以細砂巖為主，儲層局部鈣質(zhì)膠結(jié)發(fā)育，測井解釋平均孔隙度為20.0%，平均滲透率為37×10-3μm2，整體屬于中孔、低滲儲層。

對探井EP20A-1在M油藏進行了DST測試，射孔井段為1 737.2～1 753.5 m，射孔厚度16.3 m，有效厚度8.9 m，在油嘴直徑為19.05 mm下自噴求產(chǎn)，測試折算穩(wěn)定日產(chǎn)油為245.8 m3，比采油指數(shù)為8.71 m3/(d·MPa·m)，試井解釋有效滲透率為617×10-3μm2。測試產(chǎn)能、試井解釋有效滲透率與測井解釋平均滲透率不符。

儲層受非均質(zhì)性和各向異性的影響[11]，不同探測尺度條件下獲得的滲透率相差較大，不同尺度滲透率的選取和使用嚴重影響到產(chǎn)能預(yù)測精度。同一射孔層段的測井滲透率和測試滲透率絕對數(shù)值存在明顯差異，主要原因有以下兩個方面：①探測深度不同，常規(guī)電纜測井徑向探測深度為0.30～2.00 m，微電阻率成像測井深度為厘米級，主要反映沖洗帶和侵入帶地層的滲透性，而DST探測范圍能夠達到1 000 m，反映油藏的整體滲透性[12]；②DST滲透率反映的是測試層段有效產(chǎn)出段平均滲透率，測井滲透率反映的是測試層段有效儲層(儲層參數(shù)在有效厚度下限之上)的平均滲透率。上述分析表明，如果直接用測井解釋平均滲透率進行產(chǎn)能預(yù)測，預(yù)測結(jié)果存在較大誤差。

2 機理模型研究

采用油藏數(shù)值模擬軟件tNavigator建立不同油藏類型、不同滲透率級差的滲流正演模型，縱向上每個網(wǎng)格為1 m，平面上每個網(wǎng)格為50 m。根據(jù)流線分布特征，分析滲透率級差對產(chǎn)能的影響，結(jié)果見圖1、圖2(流向井眼流線的疏密程度表示射孔層段內(nèi)不同滲透率的儲層對產(chǎn)能貢獻的大小)。

圖1 底水油藏不同滲透率級差儲層流線分布特征

圖2 邊水油藏不同滲透率級差儲層流線分布特征

模擬結(jié)果表明，當縱向滲透率級差為1時，即為均質(zhì)儲層，射孔層段內(nèi)的流線分布均勻，上、下段儲層對產(chǎn)能的貢獻基本相同；當縱向滲透率級差為5時，上部物性較差的儲層段流線零星分布，下部物性較好的儲層段流線密集分布，即射孔層段物性較差的儲層產(chǎn)能被明顯壓制；當縱向滲透率級差為10時，上部物性較差的儲層段流線鮮有分布，射孔層段的產(chǎn)能基本來自物性較好的儲層。這與陳民峰、周延軍等人[13-14]研究的不同開發(fā)層系滲透率級差界限基本一致，即對于邊水油藏或者底水油藏，當滲透率級差大于5時，層內(nèi)壓制現(xiàn)象比較明顯。

3 分段產(chǎn)能評價方法

針對層內(nèi)縱向強非均質(zhì)性油藏，利用流線模擬正演結(jié)果，并結(jié)合測井曲線形態(tài)及滲透率級差在縱向細分小段評價，建議各小段間滲透率級差大于5。在分段測井解釋結(jié)果基礎(chǔ)上，利用不同滲透率級別下流度與比采油指數(shù)的關(guān)系，求取各小段產(chǎn)量貢獻，再根據(jù)水電相似原理，求取油藏綜合產(chǎn)能。

由于不可壓縮流體在地下通過多孔介質(zhì)流動的微分方程與電荷通過導(dǎo)體材料流動的微分方程之間具有相似性[15-16]，電流與產(chǎn)量相似，層內(nèi)不同小段產(chǎn)量按并聯(lián)電路處理，總產(chǎn)量等于不同小段的產(chǎn)量之和，即：

(1)

式中：Q為油藏總產(chǎn)量，m3/d；i為小段序號；n為小段總數(shù)；qi為第i小段產(chǎn)量，m3/d。

由平面徑向流穩(wěn)定滲流的產(chǎn)量公式[17]可以得到每小段的產(chǎn)量公式(2)：

(2)

式中：Pe為供給壓力，MPa；Pw為井底流壓，MPa；Ki為第i小段滲透率，μm2；hi為第i小段油層厚度，m；μ為地下原油黏度，mPa·s；re為油藏供給半徑，m；rw為井筒半徑，m。

將公式(2)變形，可以得到公式(3)：

(3)

式中：A為流動相關(guān)系數(shù)，小數(shù)；J為比采油指數(shù)，m3/(d·MPa·m)。

由公式(3)可知，油藏流度K/μ與比采油指數(shù)J呈線形關(guān)系。因此，可以根據(jù)流度與比采油指數(shù)的關(guān)系預(yù)測油藏產(chǎn)能。

按照儲層物性劃分標準，結(jié)合區(qū)域動靜態(tài)資料，繪制油田群不同滲透率級別下儲層流度與比采油指數(shù)的關(guān)系圖版(圖3)，并建立相應(yīng)的計算公式，進而確定不同小層的產(chǎn)能。

圖3 不同滲透率級別對應(yīng)的流度與比采油指數(shù)的關(guān)系圖版

4 實例應(yīng)用

根據(jù)上述分段產(chǎn)能評價方法，將M油藏縱向劃分為5小段。其中，第1小段與第3小段為低滲層，滲透率分別為4×10-3μm2、39×10-3μm2；第2小段和第4小段為高滲層，滲透率分別為577×10-3μm2、637×10-3μm2；第5小段為中滲層，滲透率為96×10-3μm2。按照不同滲透率級別下流度與比采油指數(shù)關(guān)系圖版對各段進行產(chǎn)能預(yù)測，結(jié)果見表1。

表1 M油藏分段測井解釋結(jié)果與產(chǎn)能預(yù)測

由表1可知，M油藏第1小段與第3小段低滲層對油藏產(chǎn)能的貢獻不足1.0%，第5小段中滲層對產(chǎn)能的貢獻為5.5%，第2小段與第4小段高滲層對產(chǎn)能的貢獻占比超過90%。因此，對于層內(nèi)縱向強非均質(zhì)性低滲油藏，縱向甜點段為產(chǎn)能的主要來源，該段的測井解釋結(jié)果與試井解釋滲透率也基本一致。

為進一步驗證分段產(chǎn)能評價結(jié)果的準確性，將測井解釋平均滲透率產(chǎn)能預(yù)測、分段產(chǎn)能預(yù)測與DST測試產(chǎn)量進行對比。結(jié)果表明，在相同生產(chǎn)壓差下，M油藏DST測試產(chǎn)能為245.8 m3/d，測井解釋平均滲透率評價產(chǎn)能僅5.8 m3/d，約是實測產(chǎn)能的2.4%；而分段產(chǎn)能評價方法預(yù)測產(chǎn)能為300.6 m3/d，是實際測試產(chǎn)能的1.2倍，有效地提高了預(yù)測精度。

5 結(jié)論及建議

對于層內(nèi)縱向強非均質(zhì)性低滲油藏，測井解釋平均滲透率反映的是儲層的平均滲透率，直接采用測井解釋平均滲透率進行產(chǎn)能預(yù)測導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果偏低，采用分段產(chǎn)能評價方法進行精細產(chǎn)能評價，能夠有效提高該類油藏產(chǎn)能預(yù)測精度。考慮層內(nèi)壓制現(xiàn)象，采用分段產(chǎn)能評價方法時建議不同小段間縱向滲透率級差大于5。