测井-测试综合评价方法及产能预测

李戈理

(1.西安石油大学, 陕西 西安 710065; 2.中国石油集团测井有限公司, 陕西 西安 710077)

0 引 言

长庆油田开发过程中,用测井方法预测产量取得了良好的效果[1-2]。在长庆油田姬塬地区测井评价过程中,把产能预测作为主要目的,基于前人成功的做法,同时提出了利用测井资料与测试资料综合评价油气产能的思路。本文分别从认识和流程2个侧面对测井-测试综合评价预测油气产能进行分析。测井-测试综合评价认识方面,在油藏条件下应用达西定律,把渗流面积分为油和水2部分,得出单井产量决定于油气含量、油气分布、渗流特性和油藏压力4个因素。测井-测试综合评价流程方面,利用成像测井和压裂试油分别获得4个因素的关键参数,以油气含量为中心,建立成像测井和压裂试油综合评价方法。同时,把均质化地层电磁场论[3]用于储层油气含量计算,在地层真电导率和孔隙度谱计算含油饱和度的基础上,建立了用地层真电导率、地层水电导率和总孔隙度计算含油饱和度方法,实现了快速成像测井直接计算油气含量的目标。

1 测井-测试综合评价

在地层中r处任取一小区域,面积元为ds=rdφdz,体积元为dv=rdrdφdz,其中的达西定律为[4]

dq=Kμdpdrds

(1)

式中,dq为体积元的流量;dp为体积元的压差;K为渗透率;μ为黏度。将ds分解为骨架面积、产水面积和产油面积3部分,则产油公式和产水公式分别为

dqo=KoφSoμodpdrds

(2)

dqw=KwφSwμwdpdrds

(3)

式中,dqo、dqw分别为体积元的油产量、水产量;Ko、Kw分别为油相、水相渗透率,μm2;φ为孔隙度;So、Sw分别为含油饱和度、含水饱和度;φSo、φSw分别为单位地层油含量、水含量;μo、μw分别为油和水的黏度,mPa·s。

在油层r处以井轴为中心的圆柱面上,对式(2)求面积分

Qo=1μodpdr∬AKoφSods

(4)

式中,Qo为井下油产量,cm3/s,也是流过各个圆柱面的油流量,流过各个圆柱面的油流量相等。将式(4)分离变量并积分

(5)

式中,re为供给半径,cm;rw为井半径,cm;pe是对应re的流体压力,×105Pa;pw是对应rw的流体压力,×105Pa。式(5)可写为

(6)

式(6)表达了油含量(φSo)、油分布(re、Α)及渗透性(Ko)、流体压差(pe-pw)这4个因素的关系。油含量和油分布要用成像测井获得,渗透性和流体压差由压裂试油获得。式(6)是成像测井与压裂试油综合评价公式。在地层孔隙度、饱和度、渗透率均匀分布的情况下[5],式(6)可写为

Qo=2πhKoφSo(pe-pw)μolnrerw

(7)

式中,h为油层射开厚度,m。

从式(7)可看出,钻井提供rw,当rw=0时,Qo=0,即“钻头不到,油气不冒”。同时钻井井眼与油藏的结构还决定了re、rw的函数形式,在井眼穿过水平地层时的函数形式为ln (re/rw),这样的函数可以称为结构函数。测井提供φSo和re,油含量φSo作为一个整体在压裂前后不变,可由阵列感应测井和核磁共振测井联合计算得出,re由阵列声波成像测井得出。射孔提供h,要科学设计射孔孔密和射孔穿深以保证h的有效性。压裂试油提供Qo、μo和压差(pe-pw)。Ko可根据上述测量结果计算,或根据其与测井曲线的相关性计算。

因为钻水平井是为增大井眼和油藏接触面,对储层实施压裂是为改善供给范围内的渗透性,注水开发可提高供给范围内的压差,都是为了提高单井产量。因此,油产量涉及多个方面因素,下面分别给出以油含量为中心、以流体压差为中心的综合评价方法。

1.1 以油含量为中心的测井-测试综合评价

原始地层压力条件下,压裂前后φSo不变,Ko改变,为了在已知油含量的情况下,利用测试资料评价渗流情况,可由式(7)得出第1个综合评价公式

Qo=fohφSo

(8)

fo=2πKo(pe-pw)μolnrerw

(9)

式中,fo为渗流系数。为了实用方便,在式(8)中Qo、h和fo的单位分别为t/d、m和t/(d·m)。

在测井-测试综合评价中,用测井资料计算φSo,作出油含量分布图,对地层含油性进行评价。测井-测试综合评价时计算的油含量和测井解释时计算的油含量有所不同,测井解释用阿尔奇公式,测井-测试综合评价用均质化地层电磁场论公式;测井解释用自然电位计算地层水电阻率,测井-测试综合评价用试油资料计算地层水电阻率;测井解释要先分层再计算,测井-测试综合评价要先计算再分层。

1.2 注水地层压力条件下的测井-测试综合评价

在注水地层压力条件下,可由式(8)得出第2个综合评价公式

Qo2=fohφSo(pe2-pw2)(pe1-pw1)

(10)

式中,Qo2为注水压力条件下的产量;(pe1-pw1)为原始地层压力条件下流体压差;(pe2-pw2)为注水地层压力条件下流体压差。由式(10)求出采油指数J[6]

J=fohφSo(pe1-pw1)

(11)

2 测井-测试综合评价流程

2.1 计算真电阻率

测井-测试综合评价要先利用阵列感应测井曲线计算地层真电阻率[7]。姬源地区长4+52地层真电阻率分布图见图1。由图1可以直观地了解研究区电阻率的分布情况,将该区域可分为东南区与西北区,其中东南区属于高电阻率出油,为常规油层;西北区多为低电阻率出油,划分为低对比度油层。对西北区域作出相应的解释模型与图版。

图1 姬源地区长4+52地层真电阻率分布

2.2 计算油含量

砂岩地层整体电导率公式为[8]

σM=σcφSwλMλM〈sin2(m,n)〉+λc〈cos2(m,n)〉

(12)

1λM=∑iφiλM〈sin2(m,n)〉i+λi〈cos2(m,n)〉i

(13)

式中,σM为岩石整体电导率;σc为地层水电导率;φ为孔隙度;Sw为含水饱和度;λM为岩石整体的λ值;λi为第i种成分的λ值;〈cos2(m,n)〉i为结构参数;λ=ε(1-a);ε为介电常数;a为形成电偶极子的部分表面占颗粒表面的比率,在导体颗粒上a=0。

导体混合物电导率公式为[9]

1σM=∑iφiσM〈sin2(m,n)〉i+σi〈cos2(m,n)〉i

(14)

式中,σM为整体电导率;σi为第i种成分的电导率;〈cos2(m,n)〉i为第i种成分的结构变量。

通过阵列感应测井可以得到地层的真电导率,同时用核磁共振测井得到孔隙度谱,包括可动流体孔隙度和不可动流体孔隙度2部分。这样就可以在实际测井过程中或测井以后计算出油气饱和度,达到测井直接显示油气的目的。这种方法的特点是不需要根据试验或经验设定测井解释参数,直接把核磁共振测井微观孔隙结构测量结果用作饱和度计算,从而实现了地层宏观电阻率和孔隙结构微观参数的直接结合,相当于在地层中为地层进行了实验室水平的整体电阻率测量和整体核磁共振测量。

图2为元1×9井长4+5储层基于均质化地层电磁场论利用核磁共振测井、阵列感应测井联合计算油含量的解释成果图。第1段:2 049.0～2 052.0 m井段属于三叠系延长组长4+52段,录井为油斑显示,压裂施工后,日产油11.39 t,产水5.9 m3;第2段:2 070.0～2 074.0 m井段属于三叠系延长组长61段,录井为油斑显示,压裂施工后,日产油21.42 t,不产水。

图2 元1×9井核磁共振测井和阵列感应测井联合计算油含量

在没有孔隙度谱测井资料的情况下,根据均质化地层电磁场论,建立了用地层真电导率和总孔隙度计算含油饱和度方法。由阵列感应测井曲线得到地层真电导率,由常规测井得到总孔隙度,用自然伽马测井得到泥质含量,在这样的情况下就可以计算油气含量。

图3所示为安1×6井长4+5储层计算油含量的解释成果图。安1×6井2 156～2 160 m层段试油,日产油10.8 t,日产水0 m3,计算结果与试油结论一致。

在测井解释评价中,用测井资料计算φSo,分别作出油含量分布图(见图4),其中长4+52基于158口井绘制。

图4 长4+52油含量分布图

2.3 建立渗流系数图版

测井-测试综合评价中,利用试油资料日产油量Qo、射孔厚度h、测井计算油含量φSo计算渗流系数fo,制作渗流系数分布图(见图5),对油藏渗透性进行综合评价。综合评价时计算的渗透系数和测井解释时计算的渗透率有很大不同,首先是定义不同;其次是代表的范围不同, 渗透系数代表了供给范围整体的渗透性,渗透率通常是岩心的渗透性。在测井解释中, 试油资料主要用来衡量测井解释符合率。在测井-测试综合评价中,试油资料主要用来评价地层的渗透性, 并建立测井资料与渗透系数的相关关系。

2.4 预测油产量

在测井-测试综合评价中,要用油含量和渗流系数计算油产量。在长庆油田姬塬地区选取了10口井,计算出油含量。从图5中查出相应的渗流系数,计算出油产量。长庆油田姬塬地区重点井产能预测效果分析对比结果见表1。

表1 姬塬地区重点井产能预测效果分析对比表

3 结束语

(1) 由于开发复杂油气藏的需要,推动了测井进入以油气藏为工作对象、以油气含量为中心、以单井产量为目标的新阶段。在测井评价方面,和以往的测井+岩心预测油气产能的评价方法不同,提出了成像测井+压裂试油预测油气产能的测井-测试综合评价方法,并取得了初步效果。

(2) 长庆油田姬塬地区由于核磁共振测井资料比较少,主要运用阵列感应测井和常规测井计算油气含量,其精度受到一定影响,由此计算的渗流系数平面分布图不够精确,预测产量的效果还不十分理想。随着核磁共振测井资料的增多,今后将继续补充完善渗流系数平面分布图,以进一步提高预测的精度。

(3) 本文预测方法主要是基于渗流系数分布图,给出预测的井的渗流系数。下一步将继续研究探索用阵列声波测井预测渗流系数的方法,以完善测井-测试综合评价方法。

参考文献:

[1] 孙建孟, 运华云, 冯春珍. 测井产能预测方法与实例 [J]. 测井技术, 2012, 36(6): 628-634.

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[3] 李剑浩. 均质化地层电磁场论 [M]. 北京: 石油工业出版社, 2015.

[4] 薛定谔 A E. 多孔介质中的渗流物理 [M]. 北京: 石油工业出版社, 1982: 85-104.

[5] 张建国, 杜殿发, 侯健. 油气层渗流力学 [M]. 东营: 中国石油大学出版社, 2010: 63-69.

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[7] 仵杰, 庞巨丰, 徐景硕. 感应测井几何因子理论及其应用研究 [J]. 测井技术, 2001, 25(6): 417-422.

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