渤中19- 6 氣田變質巖潛山儲層基巖滲透率計算方法

陳 迪

（中法渤海地質服務有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518000）

渤中19-6 氣田是渤海灣盆地最近發現的規模最大的變質巖潛山凝析氣藏,探明地質儲量超過千億立方米[1],其高效經濟開發對保障我國能源安全有著重要意義。該區域變質巖潛山儲層經歷了多期構造運動和長期的風化作用,形成了以風化淋濾孔(縫)、構造裂縫和礦物顆粒晶內裂縫為主的大量次生儲集空間[2],使儲層表現出了以裂縫為主要滲流通道、孔隙為主要儲集空間的雙重孔隙介質特征。針對裂縫系統滲透率的確定方法,相關學者進行了大量研究[3-4]；而關于基質系統滲透率的確定方法相關報道較少[5-6]。在分析渤中19-6 區塊儲集空間特征的基礎上,結合測井資料與試井資料確定了儲層雙孔孔隙介質特征,構建了雙重孔隙介質油氣藏試井解釋模型并對某測試井測試資料進行了解釋,給出了基巖滲透率計算方法。

1 儲層儲集空間特征

渤中19-6 區塊潛山儲層經歷了長期風化作用和構造運動影響,形成了以風化殼類型和裂縫型儲層為主的油氣藏[7]。儲集空間類型包括微裂縫、溶蝕孔、溶蝕裂縫及少量粒間孔。微裂縫在儲層中不均勻發育,主要與斷裂帶伴生,平行于斷裂帶；溶蝕孔為次生孔隙,在長期的風化作用下流體隨斷裂- 裂縫進入地層內,溶蝕礦物溶解,形成溶蝕孔；溶蝕縫可以分為兩種,一種是構造帶經溶蝕形成的,另一種是在風化作用下形成的枝狀散發裂縫；粒間孔主要在構造作用下形成,孔隙大小規模不等。上述四類儲集空間構成了研究區的主要儲集空間,控制著油氣的儲集和運移。

2 測井響應特征

渤中19-6 太古界變質巖潛山儲層在早期經歷漫長的構造運動以及后期斷層活動下,形成了大量構造裂縫和碎裂巖；當隨著構造抬升,風化淋濾運動和古地貌也開始作用于潛山頂部產生大量風化溶蝕縫以及沿裂縫發育的溶蝕孔,部分的碎裂巖會有粒間孔隙存在,渤中19-6 潛山儲層形成了以碎裂粒間孔、溶蝕孔及溶蝕縫、構造縫組合的雙重孔隙介質儲集層?；诔Ｒ帨y井與成像測井資料對雙重孔隙儲集層的響應特征與裂縫型儲集層響應特征對比后來進行其識別和預測。

2.1 裂縫型儲層測井響應特征

儲集空間以裂縫為主,裂縫發育程度發育且多為多角度裂縫。由于儲層多位于內幕裂縫帶,溶蝕作用弱,導致儲層孔隙度較低。常規測井資料顯示裂縫發育處電阻率較低,相對背景值高,密度值略低,聲波時差對高角度裂縫不敏感值略高,周波跳躍不明顯,電成像測井有多條高角度裂縫分布。

2.2 孔隙-裂縫型儲層測井響應特征

該類儲層儲集空間主要有裂縫和孔隙。由于儲集層多位于風化帶上部或中部存在風化溶蝕作用,沿裂縫發育的暗色礦物、脆性礦物中可見溶蝕孔隙和溶蝕縫發育,儲層孔隙度較大。常規測井曲線上表現為電阻率值略高,密度值較低,聲波時差高,電成像上有暗色斑狀分布在裂縫周圍,整體偏暗。

3 基質滲透率計算模型

在雙重孔隙介質的油氣藏中一般包含高滲透性的裂縫系統和低低滲性的基質巖塊系統,由于基質系統孔隙體積遠大于裂縫系統,是主要的儲集空間,因此基質系統的流動性直接決定著油氣井中后期產量。假設儲層內流體的流動服從達西定律,流體微可壓縮。流體在裂縫中流動時,考慮流體在裂縫中的壓縮性及基質向裂縫系統的竄流,根據質量守恒原理,建立了裂縫系統的連續性方程

式中,pf為裂縫系統壓力,MPa；pm為基質系統壓力,MPa；r 為半徑,m；αfm為基質的形狀因子,km為基質系統滲透率,mD；kf為裂縫系統滲透率,mD；μg為氣體粘度,mPa·s為裂縫系統孔隙度；Ctf為裂縫系統綜合壓縮系數,MPa-1；t 為時間,h。

在基質系統中,不考慮基質本身的流動,僅基質向裂縫系統的竄流,根據質量守恒原理,建立了基質系統內的連續性方程

假定氣井定產量生產,于是氣藏的內邊界條件為

式中,rw為井筒半徑,m；Q 為氣井產量,104m3/d；h 為儲層厚度,m。

假設氣藏為無限大邊界地層,其邊界條件可以寫為

在氣藏初始條件下,設氣藏初始壓力為pi,于是其初始條件表達式為

公式（2）、（3）、（4）、（5）構成了氣藏的流動模型,為化簡求解上述流動模型,定義如下無因次式

通過上述無因次定義式,可以得到雙重孔隙介質儲層無因次流動模型：裂縫系統流動方程：

基質系統流動方程：

初始條件

內邊界條件

外邊界條件

式（13）至式（16）中,下標D 為對應變量的無因次量；mfD為裂縫系統無因次擬壓力；mmD為基質系統無因次擬壓力。

根據雙重孔隙介質儲層無因次流動模型,采用數值計算方法對模型進行求解,可以得到壓力降落試井或者壓力恢復試井時的井底壓力,根據井底壓力可以得到壓力和壓力導數雙對數圖版。基于實際測試得到的井底壓力數據得到實測壓力和壓力導數雙對數圖版,擬合理論圖版和實測圖版,可以求得竄流系數 λfm,基質系統滲透率可以表示為

4 實例應用

D 井是渤中19-6 凝析氣田試驗區投產的一口定向井,生產層位為太古界潛山,氣層總厚度235.4 m,其中砂礫巖氣層厚度32 m,強風化帶氣層厚度60.4 m,次風化帶氣層厚度145.9 m。該井開井生產日產氣8x104m3/d,日產液115 m3/d,日產油115 m3/d,含水0.01%。為了解井筒壓力分布、地層物性及儲層損害等情況,對該井進行了流壓+壓力恢復+靜壓測試作業。測試作業結束后,得到了該井的關井壓力恢復測試曲線、半對數曲線、雙對數曲線。壓力雙對數曲線在關井后前期的2 h～8 h 顯現了球形流特征,中后期出現了明顯的雙重孔隙介質的“下凹”特征,后期出現了明顯的系統徑向流水平直線段。基于曲線擬合可以得到如下認識：（1） 試井解釋地層系數4.34 md·m,滲透率約0.0247 md,低滲透儲層；（2） 表皮系數約-1.32,顯示井底沒有污染；（3） 試井特征曲線具有明顯的雙重孔隙介質的下凹特征,儲能比為0.34,顯示探測區域內儲層的儲集能力一般；竄流系數為6.8×10-6,基質向裂縫系統的導流能力較好,壓力和壓力導數雙對數曲線,見圖1。

圖1 壓力和壓力導數雙對數曲線圖

在計算基質滲透率過程中,關鍵是確定地層條件下基質巖塊的形狀因子,根據文獻[5]取基質巖塊形狀因子為10,井筒半徑為0.078 m,可以得到基質滲透率為

5 結論

(1) 根據地層特征,結合成巖作用、測井響應特征,分析了研究區儲集空間特征,研究區儲集空間主要為碎裂粒間孔、溶蝕孔、溶蝕縫與構造縫。

(2) 基于雙重孔隙介質儲層中流體流動模型,構建了雙重孔隙介質氣藏試井解釋模型,根據模型求解得到竄流系數進而計算基質滲透率。

(3) 測試井儲層滲透率約為0.0247 mD,為典型低滲儲層,試井特征曲線具有明顯的雙重孔隙介質的下凹特征,儲能比為0.34,顯示探測區域內儲層的儲集能力一般,竄流系數為6.8×10-6,基質系統滲透率為2.76×10-6mD,研究結果對渤中19-6 井區試井設計及產能預測有一定借鑒意義。