非常規致密砂巖儲層產能模擬分析——以西湖凹陷Z構造為例

2013-04-29 05:07:18鹿克峰黃導武

中國海上油氣 2013年2期

關鍵詞：產量

徐發時瓊鹿克峰黃導武

（中海石油（中國）有限公司上海分公司）

西湖凹陷位于下揚子地區東部東海陸架盆地的東北部，面積約5.9×104km2，新生代最大沉積厚度超過10 000 m［1-2］。位于該凹陷西部次洼帶Z構造的中深層（埋深3 500 m以下）漸新統花港組已被鉆探證實為致密砂巖儲層，屬于非常規致密砂巖氣儲層［3-4］，壓裂改造前實測產能較低，達不到工業產能。統計資料表明，Z構造花港組儲層自上而下依次分為H1～H12等12個儲層段，其中H5以上以低孔-中低滲儲層為主，平均孔隙度為9.2%～11.7%，平均滲透率為8.46～15.87 mD；H6～H12以特低孔-特低滲儲層為主，平均孔隙度為8.30%～9.56%，平均滲透率為0.10～0.60 mD。由于氣井產能是一個地區天然氣開發投資決策的重要依據，對于進一步指導該區油氣勘探開發具有重要意義［5］，因此以西湖凹陷Z構造為例深入開展非常規致密砂巖儲層產能模擬分析，可以不斷深化對該凹陷致密砂巖儲層特征的認識，為該區域天然氣的勘探開發提供科學依據。

1 實驗條件

本次實驗研究是在成都理工大學“油氣藏地質與開發工程”國家重點實驗室研制的 WS-2000全巖心產能模擬綜合測試系統［6-9］上完成的，該系統可在上覆壓力70 MPa、地層壓力40 MPa、模擬溫度140℃條件下進行油-水、氣-水兩相滲流實驗，實驗步驟為：將已制備好的巖心烘干稱重；抽真空加壓飽和地層水并稱重，以確定孔隙總體積；在隔板裝置上作油（氣）驅水的束縛水飽和度測定，以模擬巖心原始狀態；將巖心放入全模擬實驗流程密封，系統升溫至地層溫度，巖石飽和油（氣）至模擬地層壓力，同時提高上覆壓力至模擬上覆壓力并保證地層壓力在模擬值，維持上述條件3 h至系統溫度、壓力達到模擬條件并維持系統平衡；調節出口回壓裝置，按照預先設定的模擬生產壓差作采油（氣）試驗，分別測定相應壓差下的流速。

本次研究所選用的模型都是西湖凹陷Z構造花港組井下實際產層巖心，在磨床上磨制成正圓柱體并測定常規物性后作為實驗樣品。為了研究不同物性儲層的產能，分別選擇花港組的6塊巖心在全模擬條件（上覆壓力、地層壓力、地層溫度、束縛水飽和度）下作彈性氣驅產能模擬，參數見表1。

表1 西湖凹陷Z構造產能模擬實驗條件

2 實驗結果及其處理計算

根據產能模擬資料，計算出樣品在不同的模擬生產壓差下、不同產層厚度時的單井產量，如表2所示。

從表2可以看出，同一巖樣計算出的單井產量與有效厚度有關，即有效厚度越大，單井產量越大。為驗證二者的線性關系，將單井產量除以有效厚度，可知同一巖心在相同模擬生產壓差下的單位有效厚度產量幾乎完全一致，也就是說若不考慮實驗誤差的影響，單井產量qsc與有效厚度h成正比，即對于某個巖樣而言，在模擬生產壓差Δpi下，qsc／h=C（常數），只需考慮單位有效厚度下的產量與模擬生產壓差及儲層物性的關系。

表2 西湖凹陷Z構造花港組巖心在不同生產壓差、不同產層厚度下產能模擬單井日產量表

產能模擬實驗是在全模擬條件下沿平行層理方向由低至高分別建立不同的模擬生產壓差做單向滲流模擬實驗，然后再轉換成徑向流動條件下的單井日產氣量［10］，因而可認為整個實驗過程服從線性滲流規律下的氣體穩定滲流。由穩定狀態流動的達西產能公式可知，氣體體積流量與產層滲透率和壓力平方差均呈線性關系［11-12］。由此繪制出的單位有效厚度下的產量qsc／h隨巖心滲透率K與壓力平方差p2R-p2wf的乘積變化關系曲線如圖1所示，擬合得到該地區花港組單位產層厚度下的產量和滲透率與壓力平方差的乘積的經驗關系式為

式（1）、（2）中：qsc為標準狀態下的產氣量，104m3／d；h為產層有效厚度，m；K為產層滲透率，mD；pR為地層壓力，MPa；pwf為井底流壓，MPa；qAOF為無阻流量，104m3／d；psc為氣體標準狀態下的壓力，psc=0.101 MPa。

上述關系式是在實驗室條件下測定而得，因此qsc和qAOF可認為是在地層無污染情況下求得的產量和無阻流量。實際上，鉆井過程會產生鉆井液污染，會對井底附近儲層的滲透性造成傷害，因此需要對利用回歸公式求得的產量和無阻流量做校正，其校正方法如下：針對該區域在花港組產層做過DST測試的3口井，首先應用公式（1）求得該產層在不同生產壓差下的單位有效厚度產量，再將計算值與實際測試值進行比較（表3），并擬合出實際測試值對于計算值的校正的回歸關系式（圖2）。