利用等時速率法評價火山巖儲層特征

2011-11-18 03:23:16盧紅杰王宗益

長江大學學報(自科版) 2011年22期

盧紅杰，王宗益

(吐哈油田有限責任公司井下技術作業公司，新疆鄯善 838200)

吳振華

(吐哈油田有限責任公司溫米采油廠，新疆鄯善 838202)

趙華，梁栩

(吐哈油田有限責任公司井下技術作業公司，新疆鄯善 838200)

利用等時速率法評價火山巖儲層特征

盧紅杰，王宗益

(吐哈油田有限責任公司井下技術作業公司，新疆鄯善 838200)

吳振華

(吐哈油田有限責任公司溫米采油廠，新疆鄯善 838202)

趙華，梁栩

(吐哈油田有限責任公司井下技術作業公司，新疆鄯善 838200)

火山巖儲層受低孔滲、非均質性、導流導壓能力弱、儲層污染及井儲效應等影響，資料獲取率和合格率低，大量續流資料無法用于儲層評價。通過對大量現場測試資料進行統計分析，找出了儲層特征的變化與儲層壓力恢復速率變化間的規律，提出了等時速率解釋法并建立了等時速率模型，并驗證了試井解釋結果。應用結果表明，等時速率解釋法可以較好地評價三塘湖盆地火山巖儲層的非均質性及污染特征，完全適用于儲層特征分析。

火山巖；儲層特征；等時速率；解釋方法；評價；壓力恢復；續流

三塘湖盆地火山巖的一個主要特征是低孔滲，大多數儲層裂縫發育程度很低，儲層滲流能力和導壓能力極差。地層測試開井流動期產出很少甚至不產出，關井壓力恢復過程中關井時間是開井時間的幾十倍，也只有少數井能測取合格的壓力恢復資料，大多數壓力恢復曲線處于不穩定狀態，傳統解釋軟件和續流段校正法等早期資料分析方法[1-7]無法解釋評價測試資料并定量計算儲層的特性參數，不能對儲層進行有效的評價。另外，借用灰巖裂縫性儲層解釋模型評價火山巖儲層誤差較大，需要校驗。

所謂等時速率，是指相同的單位時間內壓力恢復值的變化量，也稱等時壓力傳導速率。對大量現場測試資料反復采用壓差法、壓力梯度法、反推導法等研究曲線變化形態發現，壓力傳導速率曲線即單位時間內地層壓力的變化量曲線是儲層物性最有代表性的特征反映曲線，是測試范圍內壓力傳導速率的真實反映，可代表儲層滲流特征。通過對壓力速率曲線求解，即可獲得儲層的物性參數。無論是續流階段還是徑向流動階段，壓力傳導速率隨時間與壓差變化，儲層特征變化將導致儲層壓力傳導速率的變化，通過對比分析異常變化形態與變化量，能夠對儲層的滲流特征進行定量的分析計算。這一典型特征為火山巖測試資料解釋處理奠定了理論基礎。

1 等時速率模型建立

模型假設具有井筒儲集的均質、無限大油藏。根據試井基礎理論，測試開井流動后不穩定期壓降方程為[8-10]：

(1)

式中，pwf為井底流動壓力，MPa；pi為原始地層壓力，MPa；q為開井流動均產量，m3/d；μ為流體粘度，mPa·s；B為體積系數；K為地層有效滲透率，10-3μm2；h為油層厚度，m；tp為生產時間，h；φ為孔隙度；Ct為綜合壓縮系數，MPa-1；rw為井底半徑，m；S為表皮系數。

對式(1)應用疊加原理可以得到壓力恢復方程，即：

或：

(2)

式中，pws為關井恢復壓力，MPa；m為霍納直線段斜率；t為關井恢復時間，h。

根據等時速率定義建立等時速率方程：

(3)

式中，pws2、pws1分別是關井t2、t1時間的井底壓力恢復值。

由式(2)和式(3)求解可得到等時速率曲線方程:

Vp=mlg{[t2(tp+t1)]/[t1(tp+t2]}/(t2-t1)

(4)

或：

pws2-pws1=mlg{[t2(tp+t1)]/[t1(tp+t2)]}

(5)

對于裂縫-孔隙性儲層，進入裂隙流動階段的滲流特征雖然與孔隙滲流不盡相同，但速率的變化是一致的，呈線性流動特征，符合壓力恢復等時速率方程，但由于恢復受到裂縫非線性湍流影響，導致了在相同時間內實測的壓力值遠大于線性流壓力值，延長了壓力恢復的時間。將時間差定義為湍流時間tc，即恢復時間為t+tc，則裂縫性儲層的等時速率方程為：

Vp=mlg{[t2+tc)(tp+t1+tc)]/[(t1+tc)(tp+t2+t)]}/(t2-t1)

(6)

儲層污染反映在滲流特征上表現為有效滲透率下降，導流、導壓能力降低，導致在壓力恢復測試中單位時間實測的壓力值小于真實壓力值，即，儲層受污染后要測取到真實壓力值所需要的時間要長于理論模型時間。將時間差定義為污染時間ts，則儲層受污染后等時速率方程為：

Vp=mlg{[t2+tc-ts)(tp+t1+tc-ts)]/[(t1+tc-ts)(tp+t2+tc-ts)]}/(t2-t1)

(7)

2 等時速率解釋方法應用步驟與結果驗證

2.1解釋方法應用步驟

等時速率解釋方法主要以模型擬合解釋為基礎，將實測壓力恢復曲線的等時速率曲線與模型典型等時速率曲線進行擬合，通過調整滲透率K、地層壓力pi、湍流時間tc和污染時間ts，使曲線達到完全擬合狀態，此時典型曲線的參數即是儲層的物性參數。

1)求滲透率初值作Vp-lg{[t2(tp+t1)]/[t1(tp+t2)]}/(t2-t1)關系曲線圖(見圖1)，將曲線未端平滑直線段作直線，求取直線斜率m、滲透率K。

2)求地層壓力初值作Vp-pws的關系曲線圖(見圖2)，將曲線未端取平滑直線段作直線，求取直線斜率m和pws。

3)擬合校驗初值，求取地層參數用等時速率方程作速率模型圖和壓力恢復方程作壓力恢復曲線檢驗圖(見圖3、4)，并分別與實測曲線放在同一個坐標區內，調整參數，使實測曲線與模型曲線完全擬合，即可求取地層參數。

圖1 Vp-lgf(t)關系曲線圖圖2 Vp-pws的關系曲線圖

圖3 典型速率曲線擬合圖圖4 壓力恢復曲線檢驗圖

2.2結果驗證

表1 ND108井測試資料對比解釋結果

在出現徑向流的壓力恢復曲線中截取曲線續流段數據應用等時速率法進行解釋，驗證解釋結果的正確性并校核現代試井解釋結果。

實例1ND108井第2層測試資料。用現代試井解釋的無限導流+U型邊界模型分析徑向流資料，用等時速率解釋的裂縫+污染模型分析徑向流資料和前35h續流資料，對比結果見表1。

表2 M23井測試資料對比解釋結果

實例2M23井第4層資料。用現代試井解釋的具有井筒儲集和表皮影響的均質油藏模型分析徑向流資料，用等時速率解釋的均質儲油藏模型分析徑向流資料和前35h續流資料，對比結果見表2。

由對比結果看出，徑向流和續流等時速率解釋結果相近，與巖礦試驗結果及測井資料相符，現代試井解釋結果誤差偏大。

3 火山巖儲層特征評價

3.1ND構造火山巖儲層特征

ND構造帶位于三塘湖盆地馬朗凹陷ND鼻隆帶的中部，是最具火山巖代表性的構造。受天然裂縫發育程度影響較大，不規律的儲層形態與特征決定了儲層在縱向和橫向上的嚴重非均質性。

1)石炭系C2h組測試6層，全部未出現徑向流段。實測壓力梯度為0.143～0.876MPa/100m，對其中4層續流資料進行等時速率分析，結果見表3。根據解釋結果分析，裂縫湍流系數β異常大，表明近井帶存在天然裂縫且發育較好，對流動影響較大，污染后導致導流能力變差。儲層物性總體上表現較差，實施改造措施后產能較低。實測和解釋壓力梯度變化大，表明儲層非均質性嚴重。

表3 石炭系C2h組未出現徑向流資料解釋結果

2)石炭系C2k組測試14層，有11層未出現徑向流段。實測梯度0.595～0.998MPa/100m。對其中5層續流資料進行等時速率分析，結果見表4。根據解釋結果分析，裂縫湍流系數較大，說明近井帶存在天然裂縫且發育程度較好。近井帶存在污染，導致儲層導流能力變差，儲層物性總體上表現較差。實測和解釋壓力梯度變化較大，表明儲層非均質性比較嚴重。

表4 石炭系C2k組未出現徑向流資料解釋結果

3.2MZ構造儲層特征

測試16層，有5層出現徑向流，壓力梯度為0.894～1.471MPa/100m；有11層未出現徑向流，對其中4層續流資料進行等時速率分析，結果見表5。根據解釋結果分析，近井帶存在天然裂縫，裂縫壁受到污染致導流能力下降。總體看，天然裂縫發育不是很好。壓力梯度較高，表明儲層能量較高；物性差，導致測試產量低。后期分析，M38井第2層壓裂效果較好，說明壓裂不僅改善了近井帶滲流條件還有解除了裂縫通道的污染。