雷家地區致密油儲層單井壓后產能預測研究

咸秀明

(遼河油田公司 勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010)

近年來，伴隨世界油氣需求的持續增長和常規油氣產量的不斷下降，致密油已成為石油行業開發的熱點[1-2]。遼河坳陷沙三、沙四段“四次資評”致密油資源量5億多t，其中雷家地區沙四段湖相碳酸鹽巖致密油2.3億t，是遼河油田致密油勘探的主戰場之一。致密油儲層由于其特殊的孔滲條件，大多數單井產量低，常規測試無法獲得工業油氣流，需要通過壓裂改造才能獲得工業油氣流。壓裂改造后單井產能可以得到大幅度的改善。產能是油氣田開發方案編制的重要依據，因此對致密油儲層單井進行壓后的產能預測具有重要意義。對于致密油藏單井產能預測，前人根據各個地區自身特點已做了大量研究工作。大慶油田結合致密油儲層地質特征和滲流特征，通過裂縫基質流動耦合求解，建立一種考慮儲層垂向非均質性的致密油直井多層縫網壓裂產能預測方法[3]，在該地區效果較好；吉木薩爾凹陷蘆草溝組利用采油指數作為產能指標，通過多元回歸分析建立了采油指數與5個優選主要影響因素之間關系的預測模型[4]，預測結果與試油結論符合率較高，在目的層段應用效果良好；鄂爾多斯盆地合水長7致密油藏從地質和工程兩個方面對致密油水平井產量進行分析和效果評價。采用灰色關聯分析法，將水平段地質參數(標準錄井氣測全烴值、滲透率、脆性指數)、油層包絡面面積、儲層橫向非均質系數作為影響儲層含油性、滲透性、可壓性和非均質性的敏感牲參數，將施工參數的單井總入地液量作為產量的工程敏感性參數，通過擬合回歸，建立對數預測模型對致密油水平井產量進行預測，效果顯著[5]。筆者在遼河坳陷雷家地區致密油地質背景及儲層特征研究的基礎上，研究儲層品質和工程品質兩方面因素對致密油單井產能的影響，進而建立致密油儲層產能預測模型，并與實際生產情況相比對，取得了不錯的效果，為今后致密油儲層壓后產能預測提供一項重要的參考指標。

1 地質背景

雷家地區位于遼河西部凹陷中北段，曙北-高升斜坡帶，面積約為400 km2。該帶為一長期繼承性發育的古斜坡，并被北東向斷層切割，節節南掉。區內油氣資源豐富，構造復雜。沙四沉積時期，雷家地區總體為一封閉的湖灣環境，發育濱淺湖-半深湖-深湖沉積體系，形成杜家臺和高升兩套碳酸鹽巖沉積物。沙四段由于缺少物源注入，在封閉湖灣背景下大范圍沉積湖相碳酸鹽巖，與烴源巖緊密接觸，形成源儲一體致密油。該地區沙四段杜家臺油層和高升油層為該區致密油主力含油層段，如圖1、圖2所示。

2 單井產能影響因素分析

致密油單井壓后產能受諸多因素的影響。筆者主要從兩大方面因素考慮對致密油單井壓后產能的影響。一是儲層品質因素的影響，它是儲層自身的內在因素，也是主要影響因素，包括孔隙度、孔喉半徑、油層厚度等?？紫抖仁菐r層成為儲層的必要條件，其數值的大小是影響和決定儲層所含流體多少及產能高低的重要因素[6]；孔吼半徑是對儲層滲透率的表征，儲層滲透率是儲層的固有特征，直接決定著儲層中流體流動能力的大小[7]。一般隨著地層滲透率的增加，水平井累計產量同步增加[8]。油層厚度是儲層重要的物性參數之一，其直接關系到儲層的油藏豐度，對油井產能有著重要影響[7]。油層厚度越大，越有利于提高壓裂后的累計產量，壓裂水平井產能越高[8]。二是工程品質的影響，主要包括裂縫屬性、脆性指數、地應力、斷裂韌性等。天然裂縫的存在是體積壓裂的有利條件，天然裂縫的發育程度(密度、縫長)是工程品質的重要表征。裂縫長度和密度越大，油的流動通道就越長，能夠溝通到的區域就越大，也就越有利于致密油井壓裂后油產出[9]，因此裂縫屬性為單井產能的主要影響因素；脆性指數用以刻畫巖石的脆性特征。巖石脆性是指其在破裂前未覺察到的塑性變形的性質，亦即巖石在外力作用(如壓裂)下容易破碎的性質。脆性間接反映了天然裂縫的發育程度，與致密油工程品質相關性差，為單井產能的間接影響因素；在致密油水平井井眼軌跡優選和壓裂方案設計中，地應力方位、大小及其各向異性是重要的參數指標，其直接影響壓裂效果，壓裂效果影響單井產能，因此地應力為單井產能的間接影響因素；斷裂韌性主要影響天然裂縫的擴展，是從裂縫屬性的角度為出發點，因此斷裂韌性為單井產能的間接影響因素。

3 產能預測模型

3.1 孔隙有效性評價模型

根據壓汞實驗的孔喉半徑分布以及核磁測井的T2分布譜資料可知，半徑大于吸附層厚度的孔隙所對應的T2大概為3 ms，因此可以確定核磁的致密油孔隙有效性評價模型(見圖3)。

通過模型可見，致密油儲層與常規油氣不同，致密油儲層的可動孔隙度包括兩部分：常規孔隙和非常規可動微孔。這兩部分都是可動流體，并且都含有油氣。通過壓裂改造后，“常規孔隙”和“非常規可動微孔(毛管潛在可動孔隙)” 均可成為有效孔隙。

3.2 儲層品質指數模型

儲層品質評價不僅需要進行單點和單層評價，而且需要進行壓裂層段的整體評價，縱向的累計量更能反映壓裂層段的整體品質，更加利于尋找儲層品質與壓裂層段壓后產能的規律。因此考慮“常規孔隙”和“非常規孔”、考慮孔喉半徑、考慮縱向累計量構建綜合品質指數。

具體計算公式如下：

式中：pori為孔隙分量，%；ri為喉道分量,μm；h為厚度,m

據此對雷家地區多口井進行儲層品質指數評價，以雷88井為例。

3.3 工程品質指數模型

通過本次研究，明確了致密油儲層各工程品質因素與壓后產能的相關關系：

1)天然裂縫是體積壓裂取得成功的前提；

2)脆性間接反映了天然裂縫的發育程度，與致密油工程品質相關性差；

3)地應力差是工程品質的重要考慮因素；

4)斷裂韌性影響天然裂縫的擴展。

巖石工程品質影響因素包括裂縫、脆性、地應力差及巖石的斷裂韌性，其中縫長和裂縫密度為最重要影響因素。故以裂縫為主要參數，綜合考慮其他參數建立工程品質指數評價模型：

3.4 單井產能預測模型

產能預測實際上可以分為產量預測和產能指數預測，產能指數可以是單位厚度產能或者單位厚度、單位壓差下的產能。本次研究主要是指產量預測，具體的產能選取標準為壓裂后放噴階段產液量穩定，含水率穩定后的產液量為刻度井產能。

通過前文單井產能影響因素分析，將儲層品質指數和工程品質指數相結合，擬合不同工程品質指數條件下，致密油單井產能和儲層品質指數之間的關系，建立致密油單井產能預測模型，如圖4所示。

4 應用效果

以雷家地區雷88-59-85井為例，如圖5所示，試油井段3 519～3 529 m，儲層品質指數8.2，工程品質指數12，根據單井產能預測模型預測該井壓后日產液10.4 m3，實際試油壓后日產油9 m3，累計產油33.4 m3，試采期穩定產液量9 m3，預測產能和實際產液量較為接近，證實該方法準確度較高。

應用產能預測模型開展雷家地區10口重點探井11層進行壓后產能預測，并與實際試油結果相比對，研究認為產能預測值與穩定日產液值絕對誤差小于等于2 m3的為符合預測標準層，其中符合預測標準的有9層，符合率達到82%(見表1)。

表1 刻度井日產量及累計產量統計表

5 結論

通過分析儲層品質和工程品質兩方面因素對致密油單井壓后產能的影響，篩選出主要影響因素，通過數值模擬建立致密油儲層單井壓后產能預測模型。該產能預測模型具有計算簡單、結果可靠的優點，利用本文模型對致密油單井產量進行預測,可以達到降低致密油規模開發投資風險,提高產建效益的目的。