非常规致密砂岩储层产能模拟分析——以西湖凹陷Z构造为例

徐 发 时 琼 鹿克峰 黄导武

（中海石油（中国）有限公司上海分公司）

西湖凹陷位于下扬子地区东部东海陆架盆地的东北部，面积约5.9×104km2，新生代最大沉积厚度超过10 000 m［1-2］。位于该凹陷西部次洼带Z构造的中深层（埋深3 500 m以下）渐新统花港组已被钻探证实为致密砂岩储层，属于非常规致密砂岩气储层［3-4］，压裂改造前实测产能较低，达不到工业产能。统计资料表明，Z构造花港组储层自上而下依次分为H1～H12等12个储层段，其中H5以上以低孔-中低渗储层为主，平均孔隙度为9.2%～11.7%，平均渗透率为8.46～15.87 mD；H6～H12以特低孔-特低渗储层为主，平均孔隙度为8.30%～9.56%，平均渗透率为0.10～0.60 mD。由于气井产能是一个地区天然气开发投资决策的重要依据，对于进一步指导该区油气勘探开发具有重要意义［5］，因此以西湖凹陷Z构造为例深入开展非常规致密砂岩储层产能模拟分析，可以不断深化对该凹陷致密砂岩储层特征的认识，为该区域天然气的勘探开发提供科学依据。

1 实验条件

本次实验研究是在成都理工大学“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室研制的 WS-2000全岩心产能模拟综合测试系统［6-9］上完成的，该系统可在上覆压力70 MPa、地层压力40 MPa、模拟温度140℃条件下进行油-水、气-水两相渗流实验，实验步骤为：将已制备好的岩心烘干称重；抽真空加压饱和地层水并称重，以确定孔隙总体积；在隔板装置上作油（气）驱水的束缚水饱和度测定，以模拟岩心原始状态；将岩心放入全模拟实验流程密封，系统升温至地层温度，岩石饱和油（气）至模拟地层压力，同时提高上覆压力至模拟上覆压力并保证地层压力在模拟值，维持上述条件3 h至系统温度、压力达到模拟条件并维持系统平衡；调节出口回压装置，按照预先设定的模拟生产压差作采油（气）试验，分别测定相应压差下的流速。

本次研究所选用的模型都是西湖凹陷Z构造花港组井下实际产层岩心，在磨床上磨制成正圆柱体并测定常规物性后作为实验样品。为了研究不同物性储层的产能，分别选择花港组的6块岩心在全模拟条件（上覆压力、地层压力、地层温度、束缚水饱和度）下作弹性气驱产能模拟，参数见表1。

表1 西湖凹陷Z构造产能模拟实验条件

2 实验结果及其处理计算

根据产能模拟资料，计算出样品在不同的模拟生产压差下、不同产层厚度时的单井产量，如表2所示。

从表2可以看出，同一岩样计算出的单井产量与有效厚度有关，即有效厚度越大，单井产量越大。为验证二者的线性关系，将单井产量除以有效厚度，可知同一岩心在相同模拟生产压差下的单位有效厚度产量几乎完全一致，也就是说若不考虑实验误差的影响，单井产量qsc与有效厚度h成正比，即对于某个岩样而言，在模拟生产压差Δpi下，qsc／h=C（常数），只需考虑单位有效厚度下的产量与模拟生产压差及储层物性的关系。

表2 西湖凹陷Z构造花港组岩心在不同生产压差、不同产层厚度下产能模拟单井日产量表

产能模拟实验是在全模拟条件下沿平行层理方向由低至高分别建立不同的模拟生产压差做单向渗流模拟实验，然后再转换成径向流动条件下的单井日产气量［10］，因而可认为整个实验过程服从线性渗流规律下的气体稳定渗流。由稳定状态流动的达西产能公式可知，气体体积流量与产层渗透率和压力平方差均呈线性关系［11-12］。由此绘制出的单位有效厚度下的产量qsc／h随岩心渗透率K与压力平方差p2R-p2wf的乘积变化关系曲线如图1所示，拟合得到该地区花港组单位产层厚度下的产量和渗透率与压力平方差的乘积的经验关系式为

式（1）、（2）中：qsc为标准状态下的产气量，104m3／d；h为产层有效厚度，m；K为产层渗透率，mD；pR为地层压力，MPa；pwf为井底流压，MPa；qAOF为无阻流量，104m3／d；psc为气体标准状态下的压力，psc=0.101 MPa。

上述关系式是在实验室条件下测定而得，因此qsc和qAOF可认为是在地层无污染情况下求得的产量和无阻流量。实际上，钻井过程会产生钻井液污染，会对井底附近储层的渗透性造成伤害，因此需要对利用回归公式求得的产量和无阻流量做校正，其校正方法如下：针对该区域在花港组产层做过DST测试的3口井，首先应用公式（1）求得该产层在不同生产压差下的单位有效厚度产量，再将计算值与实际测试值进行比较（表3），并拟合出实际测试值对于计算值的校正的回归关系式（图2）。

图1 西湖凹陷Z构造花港组单位产层厚度下的产量和渗透率与压力平方差的乘积的关系曲线

表3 西湖凹陷Z构造花港组产能模拟计算值与实际测试值对比表

图2 西湖凹陷Z构造花港组产能模拟计算值与实际测试值的关系曲线

由表3及图2可知，Z构造花港组产能模拟计算值大致是实际测试值的4倍左右，其回归关系式为

将式（1）、（2）代入式（3）得

3 储层产能预测

利用上述拟合的不同生产压差、不同有效厚度、不同渗透率储层日产气量表达式，对该区域某井花港组各储层段进行了产能预测，并与实测资料的计算结果进行了比较，结果见表4。

表4 西湖凹陷Z构造某井花港组各气层产能预测结果与实测资料计算结果对比

由表4可以看出：

（1）产能模拟实验法求得的计算无阻流量（未校正）与利用实测资料计算得到的表皮系数为零（S=0）时的无阻流量值相近，说明实验室产能模拟法可作为无DST测试产层的无阻流量（S=0）的取值参考方法。

（2）产能模拟实验法求得的理论无阻流量远大于实测无阻流量（S=5），说明该区域测试过程中地层均受到不同程度的污染，产能分析需要进行表皮校正。

4 结束语

气井产能大小是决策一个地区天然气开发投资的重要依据，而且对于分析该区域天然气分布特征、认识储层渗透特征，从而进一步指导该区油气勘探开发具有重要意义。以西湖凹陷Z构造为例，深入开展非常规致密砂岩储层产能模拟分析，可以不断深化对西湖凹陷致密砂岩储层特征的认识，从而为该区域天然气勘探开发提供科学依据。

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