渤南探區明化鎮組探井產能評價方法

許峰

(中法渤海地質服務有限公司，天津 300452)

高科超

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

盧中原

(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452)

陳鵬

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

我國海上油氣資源豐富，開發潛力巨大，是近年來油氣勘探的重點領域之一[1,2]。在油氣田勘探過程中，油氣井測試是評價勘探成果的有效手段，在油氣田勘探中得到廣泛應用[3,4]。由于海上測試成本高昂，需提前對測試所需工具及作業進行規劃，以降低作業成本[5]。油層產能是影響海上油井測試工具及裝置準備的主要因素，如能在測試前根據測井資料了解油層產能，將有助于海上測試準備工作的開展，提高測試資料獲取率，對海上油藏勘探具有重要意義。下面,筆者以渤南探區明化鎮組探井為研究對象，通過測井方法和滲流力學理論分別建立了綜合指數產能模型和徑向流產能模型。

1 渤南探區地質概況

渤南探區是指119°20′以東、38°20′以南的渤海海域，是渤海盆地主要的油氣富集區，發育著多套生油層系，勘探潛力巨大[6,7]。明化鎮組是渤南探區油氣勘探的主要目的層，其沉積相類型以河流相和淺水三角洲相為主[8,9]。明化鎮組可細分為明化鎮組上段和明化鎮組下段[10]，含油氣層位主要發育于明化鎮組下段。明化鎮組下段劃分為6個油層組，自上而下依次為Nm0、NmⅠ、NmⅡ、NmⅢ、NmⅣ和NmⅤ，各油層組分布較穩定，對比關系較好，含油氣潛力巨大。

2 綜合指數產能模型

油井產能的高低與油藏自身孔隙度、滲透率、泥質含量、巖石壓縮系數及流體黏度等參數密切相關，大量文獻對采用測井參數預測油層產能進行了研究[11～14]。產能指數法預測產量是目前應用最多、最普遍的方法，是一種基于物性、電性、含油性參數的綜合指數法。現有測井參數有自然伽馬、自然電位、聲波時差、電阻率及井徑，測井計算參數有孔隙度、滲透率及含油飽和度，通過上述參數或參數組合，可以建立測井參數與油層產能之間的關系，進而實現探井產能的預測。

圖1 電阻率、滲透率、孔隙度、含油飽和度與比采油指數關系

圖2 綜合產能指數與比采油指數之間的關系

渤南探區明化鎮組含油面積大，原油物性變化大，儲層分布復雜，勘探階段儲層物性資料和原油物性資料相對缺乏，需從反映儲層物性和原油物性的相關參數出發，構建產能模型。綜合指數產能模型是利用測井參數與原油黏度，構建儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度及原油黏度與比采油指數之間的關系[15]。油井產能受儲層物性與原油物性控制，主要受地層壓力、滲透率、含油飽和度及原油黏度等因素影響。為分析上述因素對油井產能的影響，根據渤南探區油井已有資料和測試井比采油指數建立了相關關系，圖1為渤南探區明化鎮組電阻率、滲透率、孔隙度、含油飽和度與比采油指數關系。從圖1可以看出，測試獲得的比采油指數與電阻率、滲透率、孔隙度、含油飽和度之間的相關性較弱，反映出該區域儲層物性、流體性質變化大，油井比采油指數受多重因素共同影響。為實現測井參數對油井產能的預測，利用測井參數與原油物性參數進行組合建立產能方程，最終選擇了相關性較好的綜合產能指數：

F=φ·K·So/(10000μo)

式中：F為綜合產能指數，1；φ為孔隙度，1；K為滲透率,mD;So為含油飽和度，1；μo為原油黏度，mPa·s。

建立綜合產能指數與比采油指數之間的關系。圖2為該區綜合產能指數與測試比采油指數之間的關系，其關系式為：

J=0.788F-0.482R2=0.527

(1)

式中：J為比采油指數，m3/(d·MPa·m)。

3 徑向流產能模型

在油氣藏勘探過程中，獲取的地質資料及地層流體物性資料都非常有限，研究油井產能的方法很多，但適用于勘探階段的產能預測方法很少[16,17]。平面徑向流是地層原油向井底聚集的流動過程，離井筒越近，滲流面積越小，滲流速度越大(圖3)[18]。因徑向流產能模型是基于滲流力學理論，模型理論依據強，且所需資料少，所以廣泛應用在油氣田勘探階段及開發早期。為此，筆者采用平面徑向流法建立了勘探階段油井徑向流產能模型，并結合渤南探區明化鎮組油井實際情況，通過對已有資料進行綜合分析，探討了油井產能預測方法。

圖3 平面徑向流模型

對于勘探井，井投入生產前地層壓力處于穩定，開始生產后流體向井筒流動產生徑向流。假設地層水平且均質等厚，定井底流壓生產，考慮鉆完井過程中儲層損害的影響，油井穩定生產后油井產量與壓差之間的關系可以用裘比公式進行表征[19,20]：

(2)

式中：Qo為產油量，m3/d；Ko為油相滲透率，mD；h為儲層厚度，m；pe為地層壓力，MPa；pw為井底流壓，MPa；re為儲層供油半徑，m；rw為油井井眼半徑，m；Bo為原油體積系數，m3/m3；S為表皮因數，1。

在油藏測試作業中，通常用比采油指數衡量油井產能，比采油指數定義為單位生產壓差下單位厚度油層的產量。比采油指數可以寫為：

(3)

在油藏孔隙中通常包含油水兩相，根據油氣藏開發經驗，油相滲透率是含油飽和度的函數，可以表示為[21]:

(4)

式中：Kro為油相相對滲透率，1；K為地層滲透率，mD；Sw為油藏含水飽和度，%；Swi為油藏儲層束縛水飽和度，%；Sor為油藏儲層殘余油飽和度，%；n為常數,1。

將方程(4)代入方程(3)可以得到：

(5)

由于受儲層傷害及流動速度等因素的影響，造成了流體在儲層中發生非達西流動，比采油指數與流動系數之間呈非線性關系，于是有：

(6)

式中：a，b為系數。

原油黏度是影響原油流動能力的重要參數，對于地面原油樣品，有黏溫曲線，用Beggs公式計算地層原油黏度:

(7)

A=4.4044·(ρoa·Rs+17.7935)-0.515

B=3.0352·(ρoa·Rs+26.6904)-0.338

C=-0.1767·lg(μod)+2.1146

式中：μod為脫氣原油黏度，mPa·s；ρoa為脫氣原油密度，g/cm3；Rs為溶解氣油比，m3/m3。

圖4 明化鎮組產能模型比采油指數與流動系數擬合曲線圖

為確定徑向流產能模型中的相關參數，根據渤南探區明化鎮組已有27井層測試資料進行回歸(見圖4)。根據回歸結果，可以得到渤南探區明化鎮組產能方程為：

(8)

4 現場應用

將上述2種方法用于對2個測試井層比采油指數進行計算，井所在油藏及流體基本參數見表1。將計算結果與實測結果進行對比，結果如表2所示。由表2可知，綜合產能指數產能模型預測結果與實際測試比采油指數的誤差分別為10.24%和14.21%，徑向流產能模型預測結果與實際測試比采油指數的誤差分別為8.98%和14.11%，誤差在可接受范圍內，預測結果對現場施工有一定指導意義。

表1 2個測試井層基本參數表

表2 預測結果與實測結果對比表

5 結論

1)由于渤南探區單個測井參數與比采油指數相關性差，利用孔隙度、滲透率、含油飽和度及原油黏度組合建立了綜合產能指數，利用綜合產能指數建立了渤南探區明化鎮組探井產能預測模型。

2)基于滲流力學理論和油藏工程方法，推導了流動系數與比采油指數之間的關系模型，結合渤南探區明化鎮組測試數據，建立了渤南探區明化鎮組探井產能預測模型。

3)利用綜合指數產能模型和徑向流產能模型對渤南探區明化鎮組2個測試層產能進行了預測，預測結果與實測結果之間誤差較小，驗證了模型的準確性。研究結果對現場施工有一定指導意義。