电缆地层测试资料在低渗气藏产能预测中的应用*

杨 冬 张海荣 吴一雄 张恒荣 谭 伟

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057)

海上低渗气藏DST测试较少，对于未测试井段的产能评价难度较大，影响了气田商业性评价，制约了勘探及开发决策部署[1-4]。电缆地层测试通过动态抽吸地层流体获取地层渗流表征参数，即测压流度[5-8],而测压流度为小尺度渗流参数，实际表征近井带钻井液滤液渗流特征，因此直接利用测压流度进行产能评估可能会带来较大误差。本文以南海莺琼盆地为研究区，选取10口典型低渗气井开展电缆地层测试资料(下文称测压资料)分析与处理，对测压流度进行动静态渗透率转换计算，得到储层绝对渗透率及气相有效渗透率，实现了测井渗透率由井筒条件向油藏条件的跨越，为未测试井段储层产能预测提供了更精确的渗流参数。

1 利用测压流度进行产能预测的方法

1.1 近井带渗流关系式的建立

海上过平衡钻井过程中，近井带一般存在钻井液滤液驱替，而且对于低渗气藏，储层潜在的毛细管能量较强，会吸附钻井液滤液进入近井带[9-10]，钻井液的动态侵入过程本质上就是滤液(水相)驱替近井地层可动气体的两相动态渗流过程[11-12]。钻井液近井带侵入与岩心水驱气相对渗透率实验测量机制具有相似性，不同之处在于钻井液侵入过程中除了滤液侵入，钻井液中微小颗粒也会被带入近井地层，产生储层污染。本文为了定量研究低渗气藏渗流规律，实际研究中忽略钻井液污染对储层渗流的影响。

电缆地层测试一般为钻后进行，实际作业时近井带受钻井液驱替影响，电缆压力预测试作业时间短、流体抽吸量少，实际测压波及范围局限于冲洗带。因此，可利用测压流度表征经钻井液滤液驱替后的近井带水相(滤液)渗流特性[13-15](图1)。

近井带一般有由井筒侵入的钻井液滤液及残余的地层原始流体两相流动，其渗流关系可借图2所示的气水两相(水驱气)相渗曲线表示。图2中端点A代表残余气条件下水相(钻井液滤液)的有效渗透率，基于流度定义有

图1 电缆压力预测试作业时近井带流体分布示意图Fig .1 Schematic diagram of fluid distribution near wellbore during wireline pressure test

图2 XX 13-1-1井岩心水驱气下气水两相相渗曲线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 静态渗透率的求取

储层绝对渗透率也称静态渗透率，主要表征岩石固有属性，与孔隙流体无关，只受岩石孔隙结构的影响；在本区储层参数解释中，均以岩心气测渗透率Kg为储层绝对渗透率刻度标准。只有获取静态渗透率后，才能得到特定渗流条件下的有效渗透率[16-17]。因此，首先考虑通过测压流度转换得到储层绝对渗透率。

(2)

将式(1)代入式(2)，可得

K=14.079(Mμw)0.766 1

(3)

从式(3)可知，确定地层条件下钻井液滤液黏度后，依据电缆测压获得的流度，便可得到静态渗透率K。

图3 莺琼盆地低渗气藏相渗曲线水相端点渗透率与 静态渗透率(气测)关系Fig .3 Relationship between water end permeability and static permeability of low permeability gas reservoirs in Ying-Qiong basin

1.3 动态(有效)渗透率的求取

对于未进行钻杆地层测试的地层，可结合区域岩心相渗驱替关系，基于测压流度转换得到对应深度储层的有效渗透率。

由气水两相相对渗透率Krg、Krw定义，纯气层段气相有效渗透率Kg表达式为[16-17]

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

(4)

结合式(4)、式(1)及相对渗透率定义，得到地层条件下气相有效渗透率的计算式

(5)

由式(5)可知，计算气相有效渗透率的关键在于确定气水两相的相对渗透率比值。

图4为气水两相流体相对渗透率比值Krg/Krw与含水饱和度关系图，其中B区近似满足下式[17]：

图4 含水饱和度与气水两相流体相渗比值关系 ( 以XX34-3气田岩心相渗实验为例)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为B区关系趋势线截距；b为B区关系趋势线斜率；Sw为测井计算所得储层含水饱和度。

由图4可知，只有B区满足式(6)，而A区及C区均不满足，这是由于两相渗流实际上会受到残余气及束缚水的影响，气水两相相对渗透率比值的相关参数实际并非只有含水饱和度，还应将残余气及束缚水饱和度考虑进来。引入可动水指数Iw[17],通过该参数对式(6)进行修正，考察Iw与气水两相相对渗透率比值关系。通过分析研究区的相渗资料，确定了储层可动水指数Iw与气水两相相对渗透率比值的表征关系式，即

(7)

(8)

式(7)、(8)中：Sw是储层含水饱和度；Swi是残余水饱和度；Sgr为残余气饱和度；A为Iw与气水两相相对渗透率比值的地区关系系数。

特别需要指出的是，对于单相气藏(纯气层)而言，Iw可等同于0，即气水两相相对渗透率比值实际上等同于未知系数A。那么式(5)可进一步简化为

Kg(1-Sw)=AMμw

(9)

在实际探井勘探阶段，岩心实验时效性差，需要借用本区域岩心相渗驱替资料，建立区域相渗关系图版得到系数A，进而快速地基于电缆地层测试流度计算有效渗透率，用于储层渗流评价及指导下一步作业部署。

以莺琼盆地XX34-3气田为例，利用丰富的气水相渗分析资料(图5a)，建立纯气层段气水两相相对渗透率比值计算模型图版(图5b),从而利用测压流度资料由式(9)计算得到本区气相有效渗透率公式,即

Kg(1-Sw)=56.5Mμw

(10)

需要注意的是,对于不同区块，由于其相渗驱替关系的差异，需要建立各自系数A的求取图版，从而提高渗透率转化精度。

图5 XX34-3区块岩心相渗驱替关系图Fig .5 Relationship between core permeability and flooding in XX34-3 block

1.4 产能评价应用

产能预测的核心在于对储层渗流能力的评价[18]，而测压流度转换的气相有效渗透率能更好地表征储层渗流特性，可以尝试替代试井渗透率应用于产能评价中，提高未测试储层段产能预测精度,从而经济有效地解决未测试井段产能评价难题[19]。

图6为莺琼盆地6口低渗气井测压气相有效渗透率与实测每米无阻流量的关系图,可以看出，两者具有良好的对应关系，关系式如下：

(11)

利用上述产能评价模型，可以对盆地内新钻井进行产能评价预测,实现对中低渗储层产能快速评价，为现场作业决策提供指导。

图6 莺琼盆地低渗气藏有效渗透率(流度转换)与 每米无阻流量关系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 应用效果

将转换得到的动静态渗透率与常规测井(岩心)渗透率及试井渗透率对比，以评价转换效果及论证方法的可行性。图7为测压流度转换绝对渗透率与岩心刻度后的测井渗透率对比效果图，可以看出二者匹配效果较好，整体误差在半个数量级之内，说明对于中低渗储层，本文方法具有较好的适用性。

莺琼盆地新钻井的应用表明，测压流度计算的气相有效渗透率整体上与气藏DST测试渗透率相近。以XX13-1气田为例，图8为XX13-1-6井测试段经转换得到的气相有效渗透率与多种渗透率信息对比图，第8道为渗透率道，分别代表静态渗透率(测井、岩心、测压绝对渗透率)、动态渗透率(测压流度、试井渗透率、气相渗透率)。由图8可见，经测压流度转换得到的气相有效渗透率与同一测试段内试井渗透率数值最接近，这表明经过转换后的气相有效渗透率基本能表征气藏真实的有效渗透率。

图7 莺琼盆地不同井测压绝对渗透率与测井渗透率对比Fig .7 Comparison of absolute permeability calculated by mobility and logging permeability of different wells in Ying-Qiong basin

基于莺琼盆地区域产能快速评价模型，利用测压流度转换后的有效渗透率，对研究区其他井区5口低渗气井(其中4口井已进行DST测试，1口井未测试)进行产能预测，结果见表1。由表1可以看出，预测结果与实测结果误差在-17.3%～27.8/%，平均误差为10%。从实际应用效果看，电缆地层测试资料产能评价结果精度较高，可推广应用于类似未测试井段的产能快速评价。

图8 莺琼盆地XX13-1气田XX13-1-6井DST测试段不同渗透率信息与试井渗透率对比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 莺琼盆地电缆地层测试资料产能预测应用成果Table 1 Application results of productivity prediction of wireline formation test data in Ying-Qiong basin

井号射孔井段/m有效厚度/m测井渗透率/mD测压有效渗透率/mD无阻流量/(104m3·d-1)预测值实测值相对误差/%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(实际)3003.5～3010.0(模拟)27.944.63568687727.8XX10-3-14096.3～4123.3270.150.1313.36--

3 结论

1) 对于低渗气藏，冲洗带受钻井液滤液驱替影响，而测压流度测量尺度小、其波及范围局限于冲洗带，主要表征水相渗流特征,并不能代表地层实际流体渗流参数，因此基于测压流度的产能评价结果误差较大。

2) 岩心驱替相渗实验反映了两相流体渗流驱替关系，可以用于表征钻井液滤液与原状地层的流体驱替渗流，应用于测压流度与有效渗透率的转换计算中，从而实现电缆地层测试资料由井筒条件下转换至油藏条件下。

3) 实例应用结果表明，利用电缆地层测试资料评估有效渗透率，结合区域产能评价模型可以为区内没有测试段产能快速预测提供更准确参数。