南海X 油田測試層產(chǎn)能評(píng)價(jià)指標(biāo)分析及校正

夏 欣

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

在提交探明儲(chǔ)量階段，礦場上通常采用DST（鉆桿測試）折算日產(chǎn)油除以生產(chǎn)壓差計(jì)算采油指數(shù)，采油指數(shù)除以射孔厚度計(jì)算米采油指數(shù)。南海X 油田探井測試層產(chǎn)能評(píng)價(jià)時(shí)存在三方面問題：一是部分測試層在多個(gè)油嘴求產(chǎn)后計(jì)算采油指數(shù)差異大，采油指數(shù)選取時(shí)具有較大不確定性，個(gè)人主觀性較強(qiáng)。二是部分測試層段受井斜、部分射孔、鉆井污染影響，礦場計(jì)算方法未對(duì)上述影響因素校正，不能反映測試層的真實(shí)產(chǎn)能。三是6 個(gè)測試層中只有2 個(gè)測試層能夠通過流入動(dòng)態(tài)曲線確定合理生產(chǎn)壓差；4 個(gè)測試層的流入動(dòng)態(tài)曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，合理生產(chǎn)壓差難以確定。

本文應(yīng)用表皮系數(shù)分解法計(jì)算出污染表皮、斜井?dāng)M表皮及部分射孔擬表皮[1-6]，通過三因素綜合校正得到油層真實(shí)采油指數(shù)；通過井斜及部分射孔校正得到油層真實(shí)米采油指數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采油指數(shù)及米采油指數(shù)兩個(gè)產(chǎn)能指標(biāo)的評(píng)價(jià)，形成的米采油指數(shù)校正圖版，為本區(qū)未測試層產(chǎn)能類比提供了依據(jù)。

本文根據(jù)污染表皮與生產(chǎn)壓差之間波動(dòng)變化特點(diǎn)，推測地層出砂是造成該現(xiàn)象的原因。通過調(diào)研，南海西部油田群中孔中高滲儲(chǔ)層存在著出砂風(fēng)險(xiǎn)，部分井出砂嚴(yán)重[7]，根據(jù)測井資料進(jìn)行了出砂可能性分析[8]。應(yīng)用污染表皮與生產(chǎn)壓差曲線拐點(diǎn)法確定已出砂層臨界出砂壓差；應(yīng)用出砂層臨界出砂壓差與儲(chǔ)層滲透率之間的關(guān)系圖，確定未出砂層臨界出砂壓差。上述方法聯(lián)合應(yīng)用確定了南海X 油田所有測試層的臨界生產(chǎn)壓差。

本文較好地解決了南海X 油田探井測試層產(chǎn)能評(píng)價(jià)時(shí)存在的問題，對(duì)海上類似井型、儲(chǔ)層、測試工藝條件下探井測試層產(chǎn)能評(píng)價(jià)具有借鑒意義。

1 南海X 油田探井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

南海X 油田共包括X1、X2、X3、X4 共4 個(gè)斷塊6 口探井&評(píng)價(jià)井，其中5 口井為斜井。發(fā)現(xiàn)油層層位以古近系漸新統(tǒng)潿洲組潿三段為主，儲(chǔ)層物性以高孔中滲為主，孔隙度中值為25.0%，滲透率中值為177.0×10?3μm2。6 個(gè)測試層段基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。

表1 X 油田測試層段基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Table 1 Basic data of test layers in X oilfield

2 表皮系數(shù)分解計(jì)算

2.1 斜井、部分射孔、流度變化、油藏形狀擬表皮計(jì)算

計(jì)算公式如下:

式中：S斜井為斜井?dāng)M表皮系數(shù)；S射孔為部分射開擬表皮；S流度為流度變化擬表皮；S形狀為油藏形狀擬表皮；rw為油井半徑，m；L為油層斜厚，m；h為油層垂厚，m； θ為井斜角，°；kh，kv分別為儲(chǔ)層水平滲透率、垂向滲透率，10?3μm2。Lp為油層射孔段斜厚，m；M為內(nèi)區(qū)與外區(qū)流度比，λ=，為流度，10?3μm2/(mPa·s)；k內(nèi)、k外分別為內(nèi)、外區(qū)滲透率，10?3μm2；kx、ky分別為x、y軸方向滲透率，10?3μm2； μ內(nèi)、 μ外分別為內(nèi)、外區(qū)流體黏度，mPa·s ；rb為內(nèi)區(qū)半徑，m；CA為油藏形狀系數(shù)。

本區(qū)未進(jìn)行巖心垂向滲透率分析，因此kh/kv分別取值2、5、10，rw=0.11 m，根據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算出4 個(gè)測試層斜井?dāng)M表皮（表2）。對(duì)比kh/kv分別為10、2 時(shí)，各層段計(jì)算斜井?dāng)M表皮差異介于14.7%～23.3%。因此在無巖心分析的情況下，權(quán)衡選用中間值kh/kv=5 條件下的擬表皮作為計(jì)算結(jié)果。

表2 斜井?dāng)M表皮計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation results of inclined well pseudo-skin

應(yīng)用試井解釋方法，采用徑向復(fù)合模型擬合確定M和rb，rw=0.11 m，應(yīng)用式（4）計(jì)算出各測試層的流度變化擬表皮系數(shù)。應(yīng)用壓力恢復(fù)試井，雙對(duì)數(shù)曲線后期表現(xiàn)為矩形邊界或平行不滲透邊界特征，各測試層CA取值后，應(yīng)用式（5）計(jì)算出各層S形狀介于0.94～2.46。

X 油田測試層的計(jì)算參數(shù)及擬表皮計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 斜井、部分射孔、流度變化、油藏形狀擬表皮計(jì)算參數(shù)及結(jié)果Table 3 Inclined well, partial perforation, mobility change, reservoir shape pseudo skin calculation parameters and results

2.2 污染表皮計(jì)算

通過壓力恢復(fù)試井曲線擬合得到測試層的總表皮系數(shù)，污染表皮通過式（6）確定。

式中：S污染為污染表皮，通過式（6）計(jì)算得到不同油嘴下的污染表皮，各測試層污染表皮變化見圖1。

6 個(gè)測試層均表現(xiàn)出在小油嘴工作制度下的污染表皮較大，隨著二開求產(chǎn)放大油嘴，污染程度減輕，最大油嘴下的污染表皮介于1.23～4.33。隨著生產(chǎn)壓差逐步增大，污染表皮變化特點(diǎn)不盡相同，其中3 個(gè)測試層的污染表皮逐步減小，3 個(gè)測試層的污染表皮波動(dòng)變化不大。

3 測試層產(chǎn)能評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算

3.1 臨界生產(chǎn)壓差計(jì)算

對(duì)于埋藏較淺的高孔滲砂巖油藏，臨界生產(chǎn)壓差的確定需要同時(shí)考慮地飽壓差及出砂壓差。X2-1 井DST1 層、X2-1 井DST2 層、X3 井DST2 層隨著生產(chǎn)壓差增大，污染表皮系數(shù)呈現(xiàn)先下降后上升的特征。推測該現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，膠結(jié)疏松地層在較大生產(chǎn)壓差下開始出砂，地層出砂后砂粒堵塞原油流動(dòng)通道，井底形成附加滲流阻力，造成流體滲流阻力局部提升而引起生產(chǎn)壓差增加，一些細(xì)微顆粒不斷隨流體運(yùn)移達(dá)到井筒[9-11]。根據(jù)DST 測試現(xiàn)場記錄，X2-1 井DST2 層在測試時(shí)觀察到少量出砂。X 油田所處海域研究成果也為本文的推論提供了佐證，南海西部海域某油田群存在著出砂問題，在73 口篩管防砂油井中，7 口井出砂嚴(yán)重[7]。

因此將X 油田各測試層的最小表皮系數(shù)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)壓差作為臨界出砂壓差。X2-1 井DST1 層、X2-1井DST2 層及X3 井DST2 層臨界出砂壓差分別為2.24、1.57、2.78 MPa。

X 油田潿洲組潿三段砂巖膠結(jié)類型以接觸式膠結(jié)為主，成巖作用較弱，膠結(jié)強(qiáng)度低?？紫抖燃皾B透率越高，砂巖強(qiáng)度越低，油層越容易出砂。3 個(gè)出砂層滲透率與臨界出砂壓差之間均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖2）。

圖2 滲透率與臨界出砂壓差關(guān)系Fig.2 Relationship between permeability and critical sanding pressure difference

通過臨界出砂壓差與滲透率回歸關(guān)系式，計(jì)算得到未出砂層的臨界出砂壓差。通過生產(chǎn)壓差與表皮系數(shù)拐點(diǎn)法、臨界出砂壓差與滲透率關(guān)系式法結(jié)合，綜合確定X 油田潿洲組潿三段6 個(gè)測試層出砂壓差，并取臨界出砂壓差及地飽壓差中的低值作為臨界生產(chǎn)壓差，結(jié)果見表4。

表4 X 油田測試層臨界生產(chǎn)壓差結(jié)果Table 4 The results of critical production pressure difference of test layers in X oilfield

3.2 采油指數(shù)校正計(jì)算

通過污染表皮、部分射孔擬表皮、斜井?dāng)M表皮校正得到直井低污染、完全射孔狀態(tài)下的采油指數(shù)。流度變化表皮及油藏形狀表皮屬于油藏特征，不進(jìn)行校正。

以擬穩(wěn)態(tài)流公式為基礎(chǔ)，通過式（7），首先計(jì)算出表皮校正后的日產(chǎn)油，進(jìn)而計(jì)算出校正后的采油指數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 測試層校正后采油指數(shù)Table 5 Oil production index after correction of test layers

式中：Jo為采油指數(shù)，m3/d·MPa；Qo為地面日產(chǎn)油，m3/d；Pe為供給邊界壓力，MPa；Pwf為井底流壓，MPa； μo為地下原油黏度，mPa·s ；Bo為原油體積系數(shù)；re為供給邊界半徑，m。

3.3 米采油指數(shù)校正計(jì)算

3.3.1 直井米采油指數(shù)計(jì)算

礦場米采油指數(shù)Jom定義為DST 測試采油指數(shù)Jo與射孔厚度LP（斜厚）比值。通過對(duì)斜井?dāng)M表皮系數(shù)校正，計(jì)算得到的采油指數(shù)為直井采油指數(shù)Jov，直井采油指數(shù)除以測試層有效厚度，計(jì)算得到直井米采油指數(shù)Jovsm；經(jīng)過部分射孔擬表皮系數(shù)校正后，計(jì)算得到直井完全射孔條件下米采油指數(shù)Jovpm；污染表皮系數(shù)校正后，得到直井、完全射孔及低污染條件下米采油指數(shù)Jovm。校正前后米采油指數(shù)對(duì)比見表6。

表6 測試層校正前后米采油指數(shù)對(duì)比Table 6 Comparison of specific oil production index before and after correction of test layers

3.3.2 直井、斜井條件下米采油指數(shù)換算公式建立

圖3 井斜角與直井米采油指數(shù)/礦場米采油指數(shù)關(guān)系Fig.3 Relationship between well deviation angle and vertical well specific production index

回歸公式為：

應(yīng)用式（8）可以簡便地將不同井斜角下的Jom轉(zhuǎn)換為Jovsm。

3.3.3 部分射孔與完全射孔條件下米采油指數(shù)換算公式建立

在部分射孔條件下，采油指數(shù)/射孔厚度定義為Jom，完全射孔下的采油指數(shù)/油層有效厚度定義為Jovpm。

(Jovpm－Jom)/Jom與之間存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖4），回歸公式為：

圖4 射孔程度與（完全射孔米采油指數(shù)-礦場米采油指數(shù)）/礦場米采油指數(shù)關(guān)系Fig.4 Relationship between perforation degree and (difference between specific production index of completely perforated and field method) /field specific production index

應(yīng)用式（9）將不同射孔程度下的Jom轉(zhuǎn)換為Jovpm。射孔程度高于82% 時(shí)，（Jovpm－Jom）/Jom為負(fù)值；射孔程度低于82%時(shí)，（Jovpm－Jom）/Jom為正值。

4 結(jié)論

（1）從污染表皮、井斜擬表皮及射孔擬表皮分解計(jì)算入手，評(píng)價(jià)多種產(chǎn)能影響因素對(duì)采油指數(shù)及米采油指數(shù)的影響，對(duì)采油指數(shù)及米采油指數(shù)實(shí)施校正，實(shí)現(xiàn)測試層精細(xì)產(chǎn)能評(píng)價(jià)。

（2）污染表皮與生產(chǎn)壓差關(guān)聯(lián)分析，推測本區(qū)部分測試層地層存在出砂現(xiàn)象。應(yīng)用表皮系數(shù)與生產(chǎn)壓差關(guān)系圖版確定出砂層臨界出砂壓力；應(yīng)用已出砂層臨界出砂壓力與滲透率關(guān)系圖，計(jì)算未出砂層臨界出砂壓力，兩種方法綜合應(yīng)用確定出測試層臨界出砂壓差。

（3）應(yīng)用校正直井米采油指數(shù)作為產(chǎn)能統(tǒng)一評(píng)價(jià)尺度，制作井斜角（垂厚/斜厚）與米采油指數(shù)增產(chǎn)倍數(shù)關(guān)系圖；制作射孔程度與米采油指數(shù)變化率關(guān)系圖，實(shí)現(xiàn)礦場米采油指數(shù)到直井校正米采油指數(shù)的快速轉(zhuǎn)換。

（4）本文研究方法不僅解決了本油田探井產(chǎn)能評(píng)價(jià)中存在的問題和難點(diǎn)，也為海上類似油田探井產(chǎn)能評(píng)價(jià)提供了借鑒。