低滲砂巖儲層測井評價與應用

蘇明飛(中石油大慶油田有限責任公司大慶鉆探工程公司測井公司市場管理中心印尼項目部,黑龍江大慶 163000)

低滲砂巖儲層測井評價與應用

蘇明飛(中石油大慶油田有限責任公司大慶鉆探工程公司測井公司市場管理中心印尼項目部,黑龍江大慶 163000)

大慶外圍低滲儲層主要為陸相碎屑巖沉積,巖性致密,孔隙結構復雜,非均質性較強,橫向可對比性差,用傳統解釋方法對其儲層的正確評價比較困難。根據巖心特征和油井儲層電阻率特征分析的結果,對大慶油田外圍存在的低滲透儲層油井進行整體研究,提出了一套利用普通測井資料進行組合分析評價的方法,以此來解釋評價低滲透碎屑巖油井儲層,涉及儲層泥漿浸入污染程度評價、油井開采產量計算和預測等技術。該方法在大慶外圍低滲透油田實際應用結果表明,效果較好,能有效地指導低滲儲層的勘探開發。

低滲砂巖儲層;測井評價;應用

我國低滲透油田分布較廣、油氣總資源量豐富,但是低滲透油氣田鉆井完井和開采開發效果整體較差。進一步提高我國低滲透儲層的分析研究水平具有十分重要的意義[1]。運用常規測井資料和傳統的測井解釋方法對低滲儲層進行評價十分困難,經常會出現測井解釋符合率低、產量預測誤差大等問題,給后期的開發帶來較大困難,制約了低滲油氣田的高效開發。經過國內外學者的研究,近年來逐步形成了一系列低滲儲層測井評價方法,如交會法產量預測、鉆井泥漿污染對儲層產能影響評價、有利油氣區塊預測方法,已在低滲油氣田勘探開發中應用,效果明顯,取得了良好的經濟效益。下面,筆者就儲層產量預測和鉆井液污染評價2個方面進行了闡述。

1 儲層產量預測

在低滲油氣田開發過程中,油氣儲層的生產能力是各種影響因素的綜合反映。影響油田油井開采產油量的因素很多,一般分為2大部分:一部分是油氣儲層方面的因素,包括儲層巖石巖性、含油氣特性、物料性質、流體特征等;另一部分是施工工程方面的因素,包括油井井口半徑、鉆頭半徑、表皮系數等。就大慶油田外圍低滲儲層而言,油井相關地層能力一般較低,幾乎普遍需要采取抽吸方式增產,而且各個井口的射孔方式方法、井口參數等都基本一樣。根據現有研究結果和實驗成果表明,鉆井液對儲層造成的污染程度有限,油氣儲層開采產量主要由油氣儲層本身參數和性質特征決定。

反映油井孔隙結構情況的膠結指數m和儲層含油指示參數OID是影響低滲儲層油氣產能的2個最主要參數,油氣儲層產油量和上述2個參數的交會面積S值相互之間呈現正相關關系[2],分別根據相關共識計算出低滲儲層上述參數結果,然后據此計算得出交會面積S的大小,就可以由此計算得出油氣井儲層產量Q和儲層本身物性相互之間的理論關系。儲層含油指示參數OID(相當于單位厚度儲層的最開始產油量)與油井深測向電阻率Rt、儲層孔隙度POR、泥漿含量VSH相互之間的的關系如下:

m與標準化轉換后得到的自然伽馬GR的關系式:

根據上述儲層油氣產量Q和交會面積S之間的關系式分析可以確定:在油氣儲層測井趨勢圖上對OID與m進行一定的刻度重疊設置,就可以由此得到每一層OID與m之間的交會面積S的大小。對此進行擬合分析可以得到Q與S相互之間的關系式:

2 儲層鉆井液污染評價

大慶油田外圍低滲儲層地質錄井油氣情況好,但是在實際生產中產量低,主要原因在于儲層在二開鉆井過程中浸泡時間較長,儲層被鉆井液嚴重污染,導致孔滲降低所致。為了提高油井產量,保護油氣層,對于大慶油田外圍低滲透儲層鉆井勘探的油井,嘗試對其二開完井進行整改成為三開完井,而W29-7號井是第1口進行三開完鉆井的油井,這口井在油藏儲層測試和投產產量獲取上都取得了良好的效果,因此在之后需要鉆探的油井均采用三開完井,雖然如此但仍然有部分井的產量比較低,同時三開完鉆的井與二開完井相比,周期較長,開采費用增加,開發過程效率比較低下,所以對鉆井液對儲油層的污染情況和對油田產量的影響程度進行研究十分重要。

一直以來研究領域缺乏科學有效的油氣儲層泥漿污染情況的評價方法,為此,筆者根據分析泥漿侵入造成其對電阻率測井效果的影響,經過理論推導和經驗分析,提出一種直接運用油層深、中、淺電阻率相互組合測井信息資料對泥漿侵入污染情況進行計算評價的方法,根據數據擬合出的泥漿污染深度與泥漿侵入深度的關系式,得到儲層泥漿污染程度評價定量指標。

2.1 泥漿侵入油氣儲層當中的深度Dm

要得到泥漿侵入油氣儲層的深度(又稱泥漿侵入延伸半徑Dm,大小從井軸開始計算),首要取得的參數是侵入帶直徑Di的大小,采用譚氏求解方法根據電阻率相互組合測井資料進行求取。譚氏求解方法理論提出對側向測井的情況來說,泥漿侵入深度校正情況僅僅由雙側向測井電極系數以及所測量地層的視電阻率大小2個因素決定,據此提出了只根據深、淺雙側向、沖洗帶視電阻率等參數進行計算求解油井地層真電阻率Rt和泥漿侵入帶直徑Di,對雙側向測井的泥漿侵入校正的計算理論公式為[3]:

式中,Kd、Rd分別表示深側向測井電極系數和深側向電阻率;Ks、Rs分別表示淺側向測井電極系數和淺側向電阻率,電阻率單位為Ω·m;Di表示泥漿侵入儲層造成的侵入帶直徑,cm;D0表示實際測量得出的井徑,cm;Rxo表示沖洗帶電阻率,Ω·m,該數據可用微球型聚焦測井得到的電阻率值進行近似代替;Rt表示儲油地層實際真電阻率值,Ω·m。

根據公式左右關系情況可得出,如果Rd=Rs時,則相應有Rd=Rt=Rs,此時公式變為Di≈D0。這個近似式表明此時泥漿侵入基本沒有或者很少。

充分考慮實際鉆井時鉆頭直徑對泥漿侵入帶來的影響,對式(5)進行進一步改進,得到更加貼切反映油層實際情況下的泥漿侵入后造成的侵入半徑Dm計算公式為:

式中,C表示侵入半徑計算校正系數;Bits表示鉆具鉆頭直徑,cm。

2.2 儲層泥漿侵入污染深度半徑Dr

根據我國許多學者對鉆井液污染低滲透油氣儲層情況研究經驗總結分析表明,油氣儲層被污染的面積大小隨泥漿侵入半徑的增大而增大,如果泥漿侵入半徑和深度進一步繼續增大,油氣儲層被污染情況將增大十分緩慢基本趨于不變,同一塊被污染的面積基本變化為一個不再變化的定值,如圖1所示。油氣儲層被泥漿侵入污染的深度半徑一般要低于30cm,根據經驗公式[4],儲層被污染的深度Dr和泥漿侵入儲層深度半徑Dm存在以下關系:式中,泥漿侵入深度半徑Dm＜65cm。

根據式(6)對大慶油田外圍低滲儲層的18口井全部都進行泥漿侵入情況評價計算分析,評價結果表明,當采用不一樣的鉆井方式進行完鉆的井,儲層的浸泡時間設置不一樣時,儲層被泥漿侵入污染深度半徑全部低于15cm,均顯示為泥漿輕度污染,測井評價結果與巖心分析(或地層測試)結論一致。

其他油田類似儲層通過巖心對浸泡時間、儲層孔隙度和儲層污染深度半徑相互之間的關系分析研究可以得出,對于巖心孔隙度小于13%時,浸泡時間小于20d大于10d,泥漿侵入污染深度半徑結果基本一樣,差別較小,均小于10cm;而且此時若浸泡時間相同,泥漿侵入深度變化較小,如圖2所示。對比分析式(6)評價計算得到的儲層污染程度情況與上述分析結果表現一致。

圖1 泥漿污染深度與泥漿侵入深度關系圖

圖2 孔隙度、浸泡時間與污染深度關系圖

3 應用實例

3.1 預測產量產能

圖3 W8-23井、T6-11井產量預測圖

W8-23井是大慶外圍低滲油藏中的一口評價井,通過錄井顯示,在1611～1614.2m段為灰黃褐色油浸粉石英砂巖(見圖3),用傳統普遍的測井評價和解釋方法對改進產量進行預測可達到5～7t/d,為了達到盡快完井并進行開采投產,只測井分析得出了其中幾條主要參數曲線。但經測試及抽汲等作業后,發現該井產量極低,經一次補射孔和連續2次進行酸化處理,油井開發投產的開采數量沒有得到顯著增加,對其進行封井并回復壓力,待到50d過后從新開采撈出13.9t原油(按照日產油量計算為0.31t/d),在以后相當長的時間里,認為該井潛力較差,未再進行相應的增產措施。在新一輪老井挖潛過程中,對該井重新進行評價,用交會法對產量進行了重新預測,根據測井解釋結果,并綜合分析了鄰井試采等情況,認為該井具有一定的潛力,可對儲層進行壓裂改造作業,以提高油井產能。

通過使用交會法計算出W8-23井測試井段1608.4～1615.4m的S為1.36,而且其中只有測試井段1611.7～1612.9m之間井段部分為有效油氣儲層,該段儲層厚度大小只有1.2m,比原解釋得到的3.2m小很多,預測產量為0.37t/d,產量預測結果與實際產量比較吻合。該井物性最好的1611.7～1612.9m為石英砂巖,對該井段采用酸化措施效果不明顯,如果壓裂改造,產量會有明顯提高。根據重新評價結果,對W8-23井壓裂改造,獲得了日產油2.5t的產量。

對T6-11井測試井段2271.9～2274.3m進行產量評級計算和預測,結果如圖3所示。采用交會法對其進行計算得到該層的S值大小為2.4,評價預測該井的產量大小為0.95t/d,井段為油層。該井進行投產開采后產量可達0.9～1.15t/d,沒有含水,測試評價得到的結論為油層,測試結果和交會法計算預測得到的油井產量基本保持一致。

3.2 確定合理井身結構

儲層泥漿污染評價結論可以作為優化射孔作業的依據,如選擇射孔方式、參數等。通過對該區的儲層污染評價發現,選用不一樣的鉆井方式進行完鉆的油井,儲存的浸泡時間不一樣,油井儲層受到泥漿污染情況均表現為輕度污染。儲層產量主要是受儲層的物性、含油飽和度和厚度影響,而泥漿污染對產量的影響不大。為此,新開油井全部采用二開完井方式進行鉆井的井身結構,僅僅從鉆井技術和套管方面單井費用成本就可以節約近20萬元,而且大大減短了完井時間和工程周期,經濟效益十分顯著。目前該地區的新開發的一批生產井均采用二開井身結構,其中已完鉆的T5-12、T3-2井預測產量和實際產量基本相當,說明了井身結構選擇是合理的,測井技術為井身結構的優化提供了可靠的技術支持。

4 結論

1)通過交會計算預測大慶外圍低滲儲層的產量十分準確,產量預測結果與實際產量吻合,提高了低滲油田的開發效果。

2)采用不同鉆井方式完鉆的井,儲層均受到輕度泥漿污染。產量主要受儲層的物性、含油飽和度和厚度影響的井可采用二開完鉆的井身結構。

[1]王建國,何順利,劉婷婷,等.榆林氣田山2段低滲砂巖儲層測井綜合評價[J].西南石油大學學報(自然科學版),2007, 29(1):54-56.

[2]張凌云.致密碎屑巖儲層評價方法研究[J].石油地球物理勘探,2008,26(5):79-80.

[3]范翔宇,夏宏泉,陳平,等.測井計算鉆井液侵入深度的新方法研究[J].天然氣工業,2004,24(5):68-70.

[4]范翔宇,夏宏泉,陳平,等.鉆井泥漿污染儲層程度的測井評價方法研究[J].天然氣工業,2005,25(10):76-78.

[編輯] 洪云飛

P631.8

A

1673-1409(2014)32-0061-04

2014-07-12

蘇明飛(1983-),男,工程師,現主要從事測井解釋方面的研究工作。