碳酸鹽巖水平井產能影響因素計算與對比

汪鑫，季曉紅，單峰

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣部，新疆 庫爾勒 841000)

陳巖

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

史文洋

(中國石油大學(北京)石油工程學院，北京 102249)

黃銳

(長江大學計算機科學學院，湖北 武漢 430100)

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碳酸鹽巖水平井產能影響因素計算與對比

汪鑫，季曉紅，單峰

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣部，新疆 庫爾勒 841000)

陳巖

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

史文洋

(中國石油大學(北京)石油工程學院，北京 102249)

黃銳

(長江大學計算機科學學院，湖北 武漢 430100)

T油田屬于低滲裂縫-孔洞型碳酸鹽巖儲層，主要采用水平井大規模多級交替酸壓技術進行改造、建產，但酸壓改造有效率較低，建產不明顯。為提高水平井酸壓工藝改造效果，快速找出影響水平井產能的主控因素，采用信息量分析法和灰色關聯度分析法2種方法對T油田水平井產能影響因素進行了計算與對比分析，確定了各個影響因素對產能影響程度的大小。結果表明,水平井酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數是影響T油田水平井產能的主要因素。

碳酸鹽巖；水平井；產能；影響因素；信息量分析法；灰色關聯度分析法

碳酸鹽巖儲層賦存超過1/3的油氣資源量，我國碳酸鹽巖類儲層分布廣泛，油氣資源前景十分廣闊[1]。T油田目標儲層屬于低滲透裂縫-孔洞型儲層，而且目標儲層的總體連通程度比較差，加之當前物探技術未能對目標儲層進行精準描述，所以無法指導鉆井作業時直接鉆遇縫洞體并迅速投產。大部分的水平井鉆完井后并不能夠有效的建產，需要依靠酸壓工藝進行儲層改造。

T油田水平井主要采用大規模多級交替酸壓的改造方式，但酸壓改造效果差異較大，有效率偏低，嚴重地限制了油田的生產開發。為提高后續酸壓改造效果，筆者以T油田奧陶系碳酸鹽巖儲層為主要研究對象，對區塊地質資料以及施工數據研究分析，結合信息量分析法和灰色關聯度法的分析方法，計算各參數對產能的影響程度的主次性。并綜合對比2種方法的計算結果，判斷出主要的地質影響因素和施工因素，以期指導T油田水平井設計部署和酸壓施工方案設計。

1 區塊概況

T油田位于K盆地T隆起北斜坡，東西長220km，南北寬2～30km，礦權面積9314km2。油田主要產層為上奧陶統良里塔格組礁灘型儲層和下奧陶統鷹山組層間巖溶儲層，油藏橫向上準層狀分布，縱向上多套油氣層疊置，是受非均質碳酸鹽巖縫洞型儲層控制的大型油氣藏(見圖1)。T油田油氣資源豐富，探明儲量當量4.76×108t，二級儲量9.54×108t，其中奧陶系良里塔格組三級儲量油當量2.52×108t；鷹山組三級儲量油當量6.61×108t。

T油田物性較差，平均孔隙度、滲透率均較低，工區基質孔隙度小于1.8%，滲透率分布在0.01～3mD。

良里塔格組產層地面凝析油，凝析油密度0.7716～0.8224g/cm3，50℃動力黏度0.9202～2.6900mPa·s；鷹山組產層地面凝析油密度0.8231～0.8265g/cm3，凝固點31～42℃，含硫量0.27%～0.37%，含臘量17.45%～23.44%。

良里塔格組產層地面天然氣CH4含量83.72%～93.21%，CO2含量1.60%～4.37%，N2含量3.00%～10.12%，相對密度0.61～0.8；鷹山組產層地面天然氣CH4含量93.10%～94.57%，CO2含量3.24%～4.91%，N2含量1.2%～3.11%，相對密度0.60～0.8。

圖1 T油田油藏分布示意圖

地層水平均密度1.0794g/cm3，總礦化度116294mg/L，pH值介于4.94～7.65，平均值6.77；Cl-含量47300～101500mg/L，平均值63673mg/L，地層水均為CaCl2型。

東部井區壓力系數1.11～1.20，壓力梯度0.09～0.12MPa/km，地溫梯度2.49～2.77℃/km；西部壓力系數1.06～1.11，壓力梯度0.37～0.57MPa/km，地溫梯度2.21～2.52℃/km；平均地層壓力70.19MPa，平均壓力系數1.14，平均地溫135.02℃，平均地溫梯度2.36℃/km。屬于正常的溫壓系統。

2 產能影響因素分析

將水平井產能的各個影響因素，運用信息量分析法和灰色關聯度分析法進行計算對比分析，根據計算對比分析的數值結果進行產能影響因素的主次因素的排序，某一因素排序越靠前，說明該因素對產能的影響越大。

需要計算的地質參數有地層壓力、儲層有效厚度、鉆時、聲波時差、深/淺側向、孔隙度、全烴值和儲層反射類型；施工參數有酸液施工長度、酸壓施工段數、酸壓工藝、注液量、注酸量、酸液比、泵壓和排量。除了地質參數中儲層反射類型，施工參數中酸壓工藝外，其他參數均為數值，為了便于分析比較各個參數對產能的影響，故將儲層反射類型與酸壓工藝進行歸一化數值處理。

2.1 數據歸一化處理

由于含油氣的儲集巖與圈閉周圍其他巖性對地震波的阻抗存在差異性，因此當地震波在不同巖石界面發生反射時，不同的反射振幅強度就表征為不同的儲層反射類型。筆者借鑒文獻[2]研究成果，采用分層組分反射類型的方式，根據地震波的平均均方根振幅大小來評價不同反射類型對應儲層物性的優劣性。并以鷹山組片狀反射波的平均均方根振幅為基準，計算其他層組、其他地震反射類型的均方根振幅比值，計算結果如表1所示。

表1 儲層反射類型歸一化處理

酸壓工藝是低孔低滲碳酸鹽巖儲層酸壓改造的決定性因素，由于酸壓工藝與儲層反射類型不能直接作為計算評估的數值參數，因此，需要對酸壓工藝賦值并進行數值化處理。鑒于不同酸壓工藝下儲層形成的溝通裂縫形態不同，因此，選取室內閉合條件下酸蝕裂縫導流能力作為酸壓工藝的數值參數，酸壓工藝歸一化處理結果如表2所示。

表2 酸壓工藝歸一化處理

2.2 信息量分析法

信息量分析法是一種比較不同參數信息量大小的統計分析法，信息量越大說明參數所含信息的價值越高。首先選取某一研究對象(產能)作為分類標準，然后以此標準將其他研究對象(影響因素)劃分為Ⅰ類和Ⅱ類，計算其他研究對象分布區間在Ⅰ類和Ⅱ類的頻率分布，最后對比分析這些頻率在Ⅰ類和Ⅱ類的分布差異性，分布差異程度越小，說明信息量越小。選取酸壓后產能作為分類標注，計算各個影響因素信息量的大小，信息量越大表明該因素對產能的影響程度也越大[5，6]。

T油田選取水平井及對應產能和影響因素如表3所示(共選取區塊37口井，由于篇幅有限，只列舉其中8口井參數)。水平井產能數值標準為95t/d，大于95t/d的記作Ⅰ類，小于95t/d記作Ⅱ類。

表3 T油田所選水平井及影響參數表

各個影響參數信息量計算步驟為：

1)將投影在Ⅰ類和Ⅱ類的頻率轉換為概率分布形式yⅠδ和yⅡδ，δ為區間序號；

當個別區間頻率計算結果為0時，無法計算平均概率比值，筆者針對平均概率頻率進行一次迭代計算；

6)計算總信息量I=∑Iδ。

對這些因素進行信息量計算，以儲層的有效厚度參數為例，計算結果如表4所示，各個影響因素的信息量分布如圖2所示。

表4 儲層有效厚度信息量分析計算

從信息量計算結果分來看，酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數是影響T油田水平井產能的主要因素。

圖2 各參數信息量分布圖

2.3 灰色關聯度分析法

灰色關聯法通過對比2個序列幾何形態的相似程度來判斷2個序列發展趨勢是否具有一致性的方法。若某一序列A影響另一序列B，則2個對比序列的空間變化趨勢具有一定的相似性，相似程度越高，說明影響程度越大。由于該方法對樣本數量大小沒有過高的要求，分析序列也不需要滿足典型的分布規律，分析結果與定性分析結果比較相符，因此具有較廣泛地實用性。

設X0={X0(k)|k=1,2,…,n}為參考序列；Xi={Xi(k)|k=1,2,…,n},i=1,2,…,m為比較序列。其中,n為參數的取值個數；m為對比參數的個數。則X0(k)和Xi(k)的關聯系數ξ為：

式中，ρ為分辨系數， ρ∈(0，+∞)。分辨系數ρ數值越小，表示分辨能力越強，ρ的一般取值區間為(0，1)，若不做特殊要求，通常取值0. 5。

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|為第k個時刻X0和Xi的絕對差，據此可求出X0和Xi的關聯系數為ξi={ξi(k)|k=1,2,…,n}，再利用平均值法求關聯度：

為消除參考序列與對比序列由于數量級差異帶來的誤差，可將參考序列和各個對比參數序列進行歸一化處理：

以產能作為參考序列X0，其他對比參數為對比序列Xi，歸一化處理后數據如表5所示。

表5 各對比序列歸一化處理

計算各個對比序列與參考序列的關聯度并進行排序，結果如圖3所示。從各個參數關聯度排序可以看出，酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數是影響T油田水平井產能的主要影響因素。

圖3 各參數灰色關聯度排序結果圖

2.4 結果對比分析

從對比結果來看，雖然信息量分析法和灰色關聯度分析法的計算過程與分析原理不同，但是兩者的計算結果較一致，2種方法對比分析結果如圖4所示。綜合分析可知，酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數4個因素的影響程度較大，這是由于碳酸巖類儲層縫洞發育程度差異較大、儲層非均質性較強。儲層縫洞發育程度是產能高低的主要地質因素，對于物性較差、裂縫不發育的儲層，酸壓工藝的選取是油井與儲層溝通與否的決定性施工因素。

圖4 各影響因素排序對比結果圖

3 結論與建議

1)信息量分析法和灰色關聯分析方法進行水平井產能影響程度排序的結果表明，2種方法具有較高相似性和一致性，說明該2種方法具有一定的實用性。

2)酸壓工藝、儲層反射類型、儲層有效厚度和酸壓施工段數是影響T油田碳酸鹽巖水平井初期產能的主要因素。

3)產能影響因素排名是分析T油田投產初期水平井的產能，并不能夠代表水平井穩定生產階段產能或開發效果的排名，若需要加強研究穩定階段產能影響程度的排名，需要區塊水平井投產一年后重新進行分析論證。

[1]鄒東璃. T油田碳酸鹽巖儲層水平井分段酸壓效果評估[D].成都：西南石油大學，2014.

[2] 李凡異，魏建新，狄幫讓，等.碳酸鹽巖溶洞的“串珠”狀地震反射特征形成機理研究[J].石油地球物理勘探，2012，47(3)：385～390.

[3] 王遼.碳酸鹽巖水平井分段酸壓產能預測[D].成都：西南石油大學,2014.

[4] 黃晶.M油田不同井型酸壓工藝研究[D].成都：西南石油大學,2014.

[5] 梁濤，常毓文，郭曉飛，等.巴肯致密油藏單井產能參數影響程度排序[J].石油勘探與開發，2013，40(3)：357～362.

[6] 趙建軍.大慶齊家高臺子致密油藏產能影響因素排序研究[J].長江大學學報(自科版)，2014，11(20)：92～95+5.

[7] 傅立.灰色系統理論及其應用[M].北京：利學技術文獻出版社，1992：185～211.

[編輯] 辛長靜

2016-06-18

國家科技重大專項(2011ZX05015;2011ZX05013)。

汪鑫(1986-)，男，工程師，現主要從事試油完井方面的研究工作;E-mail：wangx1-tlm@petrochina.com.cn。

TE353.2

A

1673-1409(2016)28-0019-06

[引著格式]汪鑫，季曉紅，單峰，等.碳酸鹽巖水平井產能影響因素計算與對比[J].長江大學學報(自科版)，2016,13(28)：19～24.