塔里木油田庫車山前裂縫性砂巖改造后地層系數變化規律分析

劉洪濤，楊向同，周鵬遙，巴旦

(中石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆 庫爾勒 841000)

張志雄

(中石油塔里木油田分公司庫車油氣開發部,新疆 庫爾勒 841000)

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塔里木油田庫車山前裂縫性砂巖改造后地層系數變化規律分析

劉洪濤，楊向同，周鵬遙，巴旦

(中石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆 庫爾勒 841000)

張志雄

(中石油塔里木油田分公司庫車油氣開發部,新疆 庫爾勒 841000)

塔里木盆地庫車山前氣井儲層為低孔裂縫性碎屑巖地層，儲層基質滲透性較差，滲流能力較弱，未經措施改造的油氣井通常難以獲得工業產能，大部分井都需要進行措施改造作業。另外，即使經過措施改造的井，由于裂縫性儲層的復雜性，導致同區域措施改造后的井產量差別很大，甚至存在個別井措施改造不到位或措施改造過度的情況，使得部分井達不到配產要求或直接經濟成本的增加。通過對已有的措施改造前、措施改造后的地層系數進行分析，結合措施改造液量、地層天然裂縫與地應力的夾角等因素，建立措施改造規模與地層系數的函數。該方法可為措施改造后產能預測提供重要參數，通過對實際生產井的預測，證實了該計算公式的有效性，為油氣井措施改造設計提供重要的參考依據。

裂縫性砂巖；產能；地層系數；措施改造液量

1 問題的提出

塔里木油田庫車山前裂縫性儲層地質情況復雜，壓力高，溫度高，基質滲透率0.1～1.0mD,孔隙度 6%～9%。儲層天然裂縫比較發育,屬于低孔隙裂縫性地層[1]，多數井需要進行措施改造方可獲得工業產能，措施改造風險大，成本高，改造后產能變化大，準確把握改造規模與產量間的關系對保障工程安全及提高經濟效益有重要意義。針對塔里木油田庫車山前裂縫性復雜地層產量變化大、措施改造決策困難的情況，通過對已有資料的地質統計分析，利用試井技術對措施改造前后的地層系數進行分析，綜合裂縫發育程度、測井解釋成果、裂縫與地應力的夾角等認識，建立措施改造規模與地層系數關系，為改造設計提供重要的參考依據。

2 改造后產能影響因素分析

根據滲流原理[2,3]，地層產能與地層滲透性、地層厚度、生產壓差、流體黏度、地層污染情況緊密相關。滲透率、產層厚度、生產壓差、黏度、污染系數直接影響產能，井眼半徑以對數形式影響產能。在確定地層壓力、流體黏度、井徑、污染等情況后，地層系數KH(K為滲透率，H為產層厚度)對產能起著重要影響。

前期研究成果[4，5](表1)顯示，基質孔隙度在8.34%以下的地層裂縫對系統總滲透率的貢獻率從79.8%到100.0%，其平均值為96.4%。已有的資料表明，在庫車山前低孔隙致密地層中，地層的生產能力取決于裂縫規模及裂縫導流能力，基質產能很低。

2.1 裂縫密度與產能關系

圖1是裂縫密度與產能關系統計分析圖，可以看到產量出現了某種趨勢性的分布，隨著裂縫密度增加，產量增加，說明裂縫密度與產能存在較大的相關性。

表1 裂縫對總系統滲透率貢獻率統計表

2.2 裂縫走向和最大主應力夾角與改造后產能關系

根據地質力學理論，裂縫走向和最大主應力夾角對改造效果也起影響作用，裂縫走向與最大主應力夾角小的裂縫，易于保持張開[6]。圖2為統計獲得的庫車山前裂縫走向和最大主應力夾角及改造后無阻流量的關系，由于該數據并不能直接對產量造成影響，無法建立相關關系，從趨勢上看，裂縫走向和最大主應力夾角與改造后無阻流量的關系呈反比。

圖1 裂縫密度與產能關系統計分析圖 圖2 裂縫走向和最大主應力夾角及改造后無阻流量的關系

2.3 原始地層系數(KH)與改造后產能關系

圖3是措施改造前原始地層系數與改造后產能關系圖，可以看到數據顯示出一定的相關性，相關系數為0.3003。由于裂縫性地層滲流能力取決于裂縫發育程度，因此該數據與裂縫密度密切相關；但地層系數不單取決于裂縫密度，還與裂縫寬度相關。根據裂縫滲流理論，完全開放、無堵塞裂縫滲透率計算公式[7]為：

(1)

式中： Kf為裂縫滲透率，D；Wf為裂縫寬度，cm。

從式(1)可以看出，縫寬對滲透率的影響巨大，如果將裂縫內的填充看作是縫寬的函數，則可以認為裂縫條數和縫寬兩項參數決定了裂縫地層滲流能力的大小。

2.4 地層φH與改造后產能的關系

采用數據統計學方法，將孔隙度φ與地層厚度H的乘積和改造后地層無阻流量建立關系圖，結果見圖4。從圖4上可以看到兩者沒有明顯的相關性，各項相關分析均無法建立或建立后呈負相關，因此顯示兩者并無密切關聯。

圖3 措施改造前原始地層系數與改造后產能關系圖 圖4 孔隙度*地層厚度與改造后產能相關分析圖

圖5 措施改造量與改造后最大產量相關分析圖

圖6 措施改造后地層系數相關分析圖

2.5 措施改造量與最大產量統計分析

圖5是措施改造量與求產過程的最大產量統計圖。由圖5可以看出，產量并不絕對隨措施改造量的增加而增加，B區塊措施改造量高于其他區塊，但產量低于其他區塊。圖5顯示，在措施改造量接近的情況下，最大產量出現了區域性分布的趨勢，顯示產量分布與地層自身固有的性質的關聯。A井區明顯高于其他井區。B井區明顯低于其他井區，產能的大小有工程原因，但工程是有限制的，無法無限擴大。在一定的工程條件下，對產能起決定性因素的是地層自身固有的滲流能力。因此在地層壓力、厚度、流體黏度已知的條件下，主要影響因素就是地層滲流能力。

3 措施改造前、后地層系數KH統計曲線及數學關系式的建立

前期研究顯示，措施改造后地層系數與原始地層系數、措施改造量、裂縫走向與最大主應力夾角密切相關。原始地層系數、措施改造量與改造后地層滲流能力呈增函數關系，裂縫走向、最大主應力夾角與改造后地層滲流能力呈減函數關系[8]。

筆者建立了措施改造后地層系數相關分析圖，結果見圖6。圖6中以措施改造前地層系數KH與措施改造量V的乘積和最大主應力方向與裂縫夾角b的比值為橫坐標，以措施改造后地層系數KH為縱坐標，進行統計分析。數據分布顯示為2個區域，對2個區域數據進行回歸，得到了區域不同數據措施改造后地層系數的預測公式。經過大量研究分析發現，措施改造前地層系數KH在300mD·m以上者，適用圖6中上部分析公式：y=1.133x0.0728；措施改造前地層系數KH在300mD·m以下者，適用圖6中下部統計公式y=5×10-5x0.7530。

改造后地層系數計算公式：將回歸圖中的X值以原始地層系數(KH)原始、措施液量(V)、裂縫走向與最大主應力夾角(b)代入得到不同條件下改造后地層系數(KH)改造后的變化規律：

當原始地層系數KH>300mD·m時：

(KH)改造后=1.133×[(KH)原始V/sin(b)]0.0728

當原始地層系數KH≤300mD·m時：

(KH)改造后=5×10-5[(KH)原始V/sin(b)]0.7530

4 應用效果

確定措施改造后地層系數后，將地層壓力、氣體黏度、井眼半徑、井底流動壓力、常見的污染和紊流系數等地質和工程參數輸入試井分析軟件，選擇地質模型，根據滲流理論可對該層改造后的產能進行預測[2,8]，表2是采用該方法對部分井的產能進行預測與實際生產情況進行的對比情況。

表2 XX區塊各井產能預測與實際產量對比表

結果顯示相對高產層的產量預測基本與實際產量接近，相對低產層能較好地在定性的范圍內準確預測產能，進一步證明措施改造后地層系數預測公式能夠建立措施改造規模與地層系數關系，為改造設計提供重要的參考依據。

5 結論

裂縫地層試井分析以地層系數(KH)作為確定地層滲流能力及相關研究的參數是保持裂縫性地層滲流能力分析準確性的關鍵環節，筆者通過統計分析方法獲得了改造前后地層系數變化與改造液量、地層最大主應力方向與裂縫走向夾角的關系，并采用該關系獲得的改造后地層系數(KH)對部分井進行了改造后產能預測，預測產量與實際生產產量接近，顯示該公式較準確預測了不同改造條件下改造后的地層滲流能力，為改造設計提供了重要參考數據。

[1]田東江，牛新年，郜國喜，等.庫車山前大北地區裂縫性氣藏儲層改造評價研究[J].油氣井測試，2012，10(5)：21～23.

[2]劉能強．實用現代試井解釋方法[M].北京：石油工業出版社，2008.

[3]葛家理.油氣層滲流力學[M]. 北京：石油工業出版社，1982.

[4]張福祥，王新海，李元斌，等.庫車山前裂縫性砂巖氣層裂縫對地層滲透率的貢獻率[J]. 石油天然氣學報(江漢石油學院學報), 2011，33(6)：149～152.

[5]吳永平，朱自謙，肖香姣，等.迪那2氣田古近系儲層裂縫特征及分布評價[J]. 天然氣地球科學, 2011，22(6)：989～995.

[6]劉向君，羅平亞.巖石力學與石油工程[M].北京：石油工業出版社，2004.

[7]D.佳布，E.C唐納森，等. 油層物理 [M]. 第2版.沈平平，等譯.北京：石油工業出版社，2007.

[8]莊惠農．氣藏動態描述與試井[M]．北京：石油工業出版社,2004.

[編輯] 黃鸝

2016-06-16

劉洪濤(1983-), 男,工程師，現從事試油技術研究及試油工程管理，liuhongtao-tlm@petrochina.com.cn。

TE344

A

1673-1409(2016)32-0060-04

[引著格式]劉洪濤，楊向同，周鵬遙，等.塔里木油田庫車山前裂縫性砂巖改造后地層系數變化規律分析[J].長江大學學報(自科版),2016,13(32):60～63.