電纜地層測試資料在低滲氣藏產能預測中的應用*

楊 冬 張海榮 吳一雄 張恒榮 譚 偉

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

海上低滲氣藏DST測試較少，對于未測試井段的產能評價難度較大，影響了氣田商業性評價，制約了勘探及開發決策部署[1-4]。電纜地層測試通過動態抽吸地層流體獲取地層滲流表征參數，即測壓流度[5-8],而測壓流度為小尺度滲流參數，實際表征近井帶鉆井液濾液滲流特征，因此直接利用測壓流度進行產能評估可能會帶來較大誤差。本文以南海鶯瓊盆地為研究區，選取10口典型低滲氣井開展電纜地層測試資料(下文稱測壓資料)分析與處理，對測壓流度進行動靜態滲透率轉換計算，得到儲層絕對滲透率及氣相有效滲透率，實現了測井滲透率由井筒條件向油藏條件的跨越，為未測試井段儲層產能預測提供了更精確的滲流參數。

1 利用測壓流度進行產能預測的方法

1.1 近井帶滲流關系式的建立

海上過平衡鉆井過程中，近井帶一般存在鉆井液濾液驅替，而且對于低滲氣藏，儲層潛在的毛細管能量較強，會吸附鉆井液濾液進入近井帶[9-10]，鉆井液的動態侵入過程本質上就是濾液(水相)驅替近井地層可動氣體的兩相動態滲流過程[11-12]。鉆井液近井帶侵入與巖心水驅氣相對滲透率實驗測量機制具有相似性，不同之處在于鉆井液侵入過程中除了濾液侵入，鉆井液中微小顆粒也會被帶入近井地層，產生儲層污染。本文為了定量研究低滲氣藏滲流規律，實際研究中忽略鉆井液污染對儲層滲流的影響。

電纜地層測試一般為鉆后進行，實際作業時近井帶受鉆井液驅替影響，電纜壓力預測試作業時間短、流體抽吸量少，實際測壓波及范圍局限于沖洗帶。因此，可利用測壓流度表征經鉆井液濾液驅替后的近井帶水相(濾液)滲流特性[13-15](圖1)。

近井帶一般有由井筒侵入的鉆井液濾液及殘余的地層原始流體兩相流動，其滲流關系可借圖2所示的氣水兩相(水驅氣)相滲曲線表示。圖2中端點A代表殘余氣條件下水相(鉆井液濾液)的有效滲透率，基于流度定義有

圖1 電纜壓力預測試作業時近井帶流體分布示意圖Fig .1 Schematic diagram of fluid distribution near wellbore during wireline pressure test

圖2 XX 13-1-1井巖心水驅氣下氣水兩相相滲曲線Fig .2 Curves of gas and water two phase infiltration under water drive gas of the core in Well XX 13-1-1

(1)

1.2 靜態滲透率的求取

儲層絕對滲透率也稱靜態滲透率，主要表征巖石固有屬性，與孔隙流體無關，只受巖石孔隙結構的影響；在本區儲層參數解釋中，均以巖心氣測滲透率Kg為儲層絕對滲透率刻度標準。只有獲取靜態滲透率后，才能得到特定滲流條件下的有效滲透率[16-17]。因此，首先考慮通過測壓流度轉換得到儲層絕對滲透率。

(2)

將式(1)代入式(2)，可得

K=14.079(Mμw)0.766 1

(3)

從式(3)可知，確定地層條件下鉆井液濾液黏度后，依據電纜測壓獲得的流度，便可得到靜態滲透率K。

圖3 鶯瓊盆地低滲氣藏相滲曲線水相端點滲透率與 靜態滲透率(氣測)關系Fig .3 Relationship between water end permeability and static permeability of low permeability gas reservoirs in Ying-Qiong basin

1.3 動態(有效)滲透率的求取

對于未進行鉆桿地層測試的地層，可結合區域巖心相滲驅替關系，基于測壓流度轉換得到對應深度儲層的有效滲透率。

由氣水兩相相對滲透率Krg、Krw定義，純氣層段氣相有效滲透率Kg表達式為[16-17]

Kg(1-Sw)=KKrg(1-Sw)

(4)

結合式(4)、式(1)及相對滲透率定義，得到地層條件下氣相有效滲透率的計算式

(5)

由式(5)可知，計算氣相有效滲透率的關鍵在于確定氣水兩相的相對滲透率比值。

圖4為氣水兩相流體相對滲透率比值Krg/Krw與含水飽和度關系圖，其中B區近似滿足下式[17]：

圖4 含水飽和度與氣水兩相流體相滲比值關系 ( 以XX34-3氣田巖心相滲實驗為例)Fig .4 Ratio between water saturation and gas water two phase fluid(XX34-3 gas field infiltration experiment as an example)

Krg/Krw=ae-bSw

(6)

式(6)中：a為B區關系趨勢線截距；b為B區關系趨勢線斜率；Sw為測井計算所得儲層含水飽和度。

由圖4可知，只有B區滿足式(6)，而A區及C區均不滿足，這是由于兩相滲流實際上會受到殘余氣及束縛水的影響，氣水兩相相對滲透率比值的相關參數實際并非只有含水飽和度，還應將殘余氣及束縛水飽和度考慮進來。引入可動水指數Iw[17],通過該參數對式(6)進行修正，考察Iw與氣水兩相相對滲透率比值關系。通過分析研究區的相滲資料，確定了儲層可動水指數Iw與氣水兩相相對滲透率比值的表征關系式，即

(7)

(8)

式(7)、(8)中：Sw是儲層含水飽和度；Swi是殘余水飽和度；Sgr為殘余氣飽和度；A為Iw與氣水兩相相對滲透率比值的地區關系系數。

特別需要指出的是，對于單相氣藏(純氣層)而言，Iw可等同于0，即氣水兩相相對滲透率比值實際上等同于未知系數A。那么式(5)可進一步簡化為

Kg(1-Sw)=AMμw

(9)

在實際探井勘探階段，巖心實驗時效性差，需要借用本區域巖心相滲驅替資料，建立區域相滲關系圖版得到系數A，進而快速地基于電纜地層測試流度計算有效滲透率，用于儲層滲流評價及指導下一步作業部署。

以鶯瓊盆地XX34-3氣田為例，利用豐富的氣水相滲分析資料(圖5a)，建立純氣層段氣水兩相相對滲透率比值計算模型圖版(圖5b),從而利用測壓流度資料由式(9)計算得到本區氣相有效滲透率公式,即

Kg(1-Sw)=56.5Mμw

(10)

需要注意的是,對于不同區塊，由于其相滲驅替關系的差異，需要建立各自系數A的求取圖版，從而提高滲透率轉化精度。

圖5 XX34-3區塊巖心相滲驅替關系圖Fig .5 Relationship between core permeability and flooding in XX34-3 block

1.4 產能評價應用

產能預測的核心在于對儲層滲流能力的評價[18]，而測壓流度轉換的氣相有效滲透率能更好地表征儲層滲流特性，可以嘗試替代試井滲透率應用于產能評價中，提高未測試儲層段產能預測精度,從而經濟有效地解決未測試井段產能評價難題[19]。

圖6為鶯瓊盆地6口低滲氣井測壓氣相有效滲透率與實測每米無阻流量的關系圖,可以看出，兩者具有良好的對應關系，關系式如下：

(11)

利用上述產能評價模型，可以對盆地內新鉆井進行產能評價預測,實現對中低滲儲層產能快速評價，為現場作業決策提供指導。

圖6 鶯瓊盆地低滲氣藏有效滲透率(流度轉換)與 每米無阻流量關系Fig .6 Relationship between effective permeability (convered from mobility)and open-flow capacity per meter in low permeability gas reservoirs in Ying-Qiong basin

2 應用效果

將轉換得到的動靜態滲透率與常規測井(巖心)滲透率及試井滲透率對比，以評價轉換效果及論證方法的可行性。圖7為測壓流度轉換絕對滲透率與巖心刻度后的測井滲透率對比效果圖，可以看出二者匹配效果較好，整體誤差在半個數量級之內，說明對于中低滲儲層，本文方法具有較好的適用性。

鶯瓊盆地新鉆井的應用表明，測壓流度計算的氣相有效滲透率整體上與氣藏DST測試滲透率相近。以XX13-1氣田為例，圖8為XX13-1-6井測試段經轉換得到的氣相有效滲透率與多種滲透率信息對比圖，第8道為滲透率道，分別代表靜態滲透率(測井、巖心、測壓絕對滲透率)、動態滲透率(測壓流度、試井滲透率、氣相滲透率)。由圖8可見，經測壓流度轉換得到的氣相有效滲透率與同一測試段內試井滲透率數值最接近，這表明經過轉換后的氣相有效滲透率基本能表征氣藏真實的有效滲透率。

圖7 鶯瓊盆地不同井測壓絕對滲透率與測井滲透率對比Fig .7 Comparison of absolute permeability calculated by mobility and logging permeability of different wells in Ying-Qiong basin

基于鶯瓊盆地區域產能快速評價模型，利用測壓流度轉換后的有效滲透率，對研究區其他井區5口低滲氣井(其中4口井已進行DST測試，1口井未測試)進行產能預測，結果見表1。由表1可以看出，預測結果與實測結果誤差在-17.3%～27.8/%，平均誤差為10%。從實際應用效果看，電纜地層測試資料產能評價結果精度較高，可推廣應用于類似未測試井段的產能快速評價。

圖8 鶯瓊盆地XX13-1氣田XX13-1-6井DST測試段不同滲透率信息與試井滲透率對比Fig .8 Comparison of permeability data and well test permeability in DST test section of Well XX13-1-6 in Ying-Qiong basin表1 鶯瓊盆地電纜地層測試資料產能預測應用成果Table 1 Application results of productivity prediction of wireline formation test data in Ying-Qiong basin

井號射孔井段/m有效厚度/m測井滲透率/mD測壓有效滲透率/mD無阻流量/(104m3·d-1)預測值實測值相對誤差/%XX13-2-23776.9～3786.0167.96.4103.21128.5XX25-1-13890.0～3920.02613.215305.9377.923.5XX13-1-62852.0～2865.0132.51.6219.2415.9-17.3XX13-2-12976.0～2998.9(實際)3003.5～3010.0(模擬)27.944.63568687727.8XX10-3-14096.3～4123.3270.150.1313.36--

3 結論

1) 對于低滲氣藏，沖洗帶受鉆井液濾液驅替影響，而測壓流度測量尺度小、其波及范圍局限于沖洗帶，主要表征水相滲流特征,并不能代表地層實際流體滲流參數，因此基于測壓流度的產能評價結果誤差較大。

2) 巖心驅替相滲實驗反映了兩相流體滲流驅替關系，可以用于表征鉆井液濾液與原狀地層的流體驅替滲流，應用于測壓流度與有效滲透率的轉換計算中，從而實現電纜地層測試資料由井筒條件下轉換至油藏條件下。

3) 實例應用結果表明，利用電纜地層測試資料評估有效滲透率，結合區域產能評價模型可以為區內沒有測試段產能快速預測提供更準確參數。