不同尺度渗透率评价方法研究

李 昊，张海茹 (中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

不同尺度渗透率评价方法研究

李 昊，张海茹 (中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

在油气田开发过程中，渗透率是非常重要的参数之一。常用的渗透率评价方法有岩心分析、测井解释和试井等。利用化验分析和测试资料总结了几种不同尺度渗透率评价方法的相互关系。实际资料处理结果表明，岩心渗透率直观准确，但是一般仅限于小尺度范围探测，由于分析数据的代表性差，因而必须与其他动态资料结合进行综合分析;测井解释渗透率通过测井资料间接获取渗透率，能反映井筒附近较大区域的地层平均渗透率，也能很好地反映储层物性在纵向上的变化规律;试井计算一个区块的平均渗透率能反映该区块地层的真实渗透率，多用于大尺度探测范围，因而该方法在油气田开发的中后期可以广泛应用。

渗透率；岩心；测井；试井

在油气田勘探开发过程中，储层的渗透性是进行储层评价的一个重要参数[1]。储层渗透率评价对正确认识储层特性、确定油气井产能以及进行开发方案设计和调整工作具有重要意义[2]。目前，获得储层渗透率主要途径有岩心分析[3]、测井计算渗透率[4]和地震解释渗透率、电缆地层测试渗透率、钻杆地层测试渗透率以及试井渗透率等方法[5]。由于渗透率获取的方式不同，所得到的意义不同，现场应用条件也有区别。岩心分析渗透率反映的是几厘米范围内的岩石渗透性，属于小尺度范畴；测井分析得到的渗透率反映几十厘米范围内的岩石渗透性，属于中尺度范畴；试井分析探测范围较大，属于大尺度范畴。在某一特定区块选用哪种方法计算渗透率，是油气田勘探开发储层评价的关键问题。笔者结合油田实际资料，在对岩心分析、测井及试井等常用渗透率评价方法研究的基础上，基于以上3种不同尺度，探讨其渗透率适用性及其相互关系。

1 不同尺度渗透率评价方法

目前国内对渗透率尺度划分还没有统一的标准，以仪器探测深度所反映的岩石渗透性范围为标准，分别将岩心分析、测井、试井归为小、中、大尺度渗透率评价方法。

1)岩心分析 通过钻井取心，在室内对岩心分析渗透率时，一般以空气为渗滤流体对岩样进行直接测量得到取心处岩心的绝对渗透率。岩心分析的缺点是成本较高，探测范围有限。根据目的区块的岩石类型，用岩心样品分析渗透率和孔隙度的对应关系，其相关式形式如下：

lgK=AΦ+B

(1)

式中，K为岩心分析得到的渗透率，10-3μm2；Φ为岩石孔隙度，%；A、B表示地区经验系数。

2)测井 测井分析针对已勘探地区，利用取心所得的岩心渗透率与常规测井信息，通过数学统计等方法建立储层渗透率与岩石孔隙度、束缚水饱和度、粒度中值等参数的统计回归关系来计算渗透率。用测井资料可以连续确定纵向上的渗透率，但确定方法及结果依赖岩心分析结果，另外也受测井仪器探测范围及表皮效应的影响。

利用斯伦贝谢公司生产的RFT仪器进行地层测试时会产生压力降落，停止测试时压力得到恢复，利用压降法所得的渗透率为[6]：

(2)

式中，q为流量，cm3/s；μ为流体粘度，相当于钻井液滤液的粘度，mPa·s；Δp为恢复后期压力减去下降后期压力，psi。

通过分析压力在均匀无限大地层中球坐标系下的扩散方程，得到球形压力恢复计算平均渗透率的公式为[6]：

(3)

式中，q1为流量，cm3/s；ms为压力差与球形时间函数的斜率；Ct为未污染地层总压缩系数，1/psi；φ为地层孔隙度，%。

钻柱测试(DST)以钻杆作为油管，利用封隔器和测试阀把井筒钻井液与钻杆空间隔开，在不排除井内钻井液的前提下，对测试层段进行短期模拟生产。为获取储层物性参数，一般采用Horner法[7]：

(4)

式中,pws为井底压力，MPa；pi为原始地层压力，MPa；μ为液体粘度，mPa·s；K为试井解释得到的渗透率，10-3μm2；B为液体地层体积系数；tp为开井生产流动时间，h;Δt为开井生产流动时间，h；h为储层有效厚度，m。

3)试井 试井解释渗透率是根据压力降落曲线或恢复曲线计算得到的渗透率(有效渗透率)[6]，该方法结果可靠，但在高渗透地层由于压力恢复太快以致不能进行定量分析。压降分析的探测半径大约为几厘米，压力恢复的探测半径约在1m至几米的范围，因而所确定的渗透率只反映探测范围内的有效渗透能力。不足之处是纵向分辨能力较差，目前还不能完全解决多层油藏渗透率的确定问题。

2 不同尺度渗透率的关系

上述方法得到的渗透率代表了不同尺度的探测范围。结合油田实际资料，分别研究岩心分析渗透率与测井解释渗透率、RFT解释渗透率和DST解释渗透率、压降分析渗透率与岩心分析渗透率、测井解释渗透率与试井解释渗透率之间的关系，并了解各种渗透率的适应性。

岩心分析孔隙度和渗透率趋势线与经验公式对比图如图1所示。从图1可以看出，岩心分析的趋势线(圆点线)与几种常用测井分析的经验公式一致性不是很好。图2所示为对某油田通过建立岩心分析渗透率和测井曲线的关系得到的渗透率，结果表明测井计算渗透率与岩心分析渗透率有较好的一致性。因此，在研究该油田时一般使用测井计算渗透率。

图1 岩心分析孔隙度和渗透率趋势线与经验公式对比图[8] 图2 岩心分析与测井解释渗透率对比图

与DST测试方式相比，RFT测试方式不受地层限制，而DST测试的试油层段则不能划分太细，因为通过1口井不能获取多点压力资料。表1所示为某陆上油田和海上油田分别通过DST测试和RFT测试得到的渗透率[6]。从表1可以看出，陆上油田进行了一个层位的DST测试，其渗透率代表较大范围的平均值。通过RFT测试得到的渗透率代表较小范围的有效渗透率，但有较好的纵向分辨率。海上油田通过DST测试得到的渗透率比通过RFT测试得到的渗透率大得多，但两者在纵向上的大小分布较为相符。主要原因是钻井过程产生强烈震动，导致井筒周围岩层破损，因而通过DST测试得到的渗透率通常偏大。

表1 RFT解释渗透率与DST解释渗透率对比

图3 试井解释渗透率与测井解释渗透率对比

压降法的探测范围和岩心分析的范围基本相当，都属于小尺度范畴，两者有较好的相关性。下式是某油田由压降法和岩心分析获得的渗透率对比关系式[6]：

lgKcore=0.8719+0.9601lgKd

(5)

式中,Kcore为岩心分析得到的渗透率，10-3μm2；Kd为利用压降法得到的渗透率，10-3μm2。

将试井渗透率与测井渗透率进行对比发现，在裂缝性储层和疏松砂岩储层两者没有相关性，试井渗透率通常要比测井渗透率大许多倍；在致密低渗透储层，整体渗透率性差，测井渗透率通常大于试井渗透率(见图3)。

3 结 论

1)岩心渗透率直观准确，但是一般仅限于小尺度范围探测，由于分析数据的代表性差，因而必须与其他动态资料结合进行综合分析。

2)测井解释渗透率通过测井资料间接获取渗透率，能反映井筒附近较大区域的地层平均渗透率，也能很好地反映储层物性在纵向上的变化规律。

3)试井计算一个区块的平均渗透率能反映该区块地层的真实渗透率，多用于大尺度探测范围，因而该方法在油气田开发的中后期可以广泛应用。

[1]黄华,王艺景.确定不同岩性储层渗透率参数的方法研究[J].国外测井技术,1999,14(3):15-17.

[2] 安小平,李相方.不同方法获取渗透率的对比分析[J].油气井测试,2005,14(5):14-17.

[3] Wingen N.Field application of core analysis and depth-pressure methods to the determination of mean effective permeability[J].SPE942063，1984.

[4] 杨胜来,魏俊之.油层物理学[M].北京:石油工业出版社,2004.

[5] Boutaud J L，Combe R M.Deboaisne and S.Thibeau.Heterogeneous formation assessment of vertical permeability through pressure transient analysis- field example[J].SPE36530，1987.

[6] 郭海敏.生产测井导论[M].北京：石油工业出版社，2003.

[7] Horner D R.Pressure build-up in wells[J].Proceeding third world petroleum congress, 1951(2):503-521.

[8] Hunt E R，Pursell D A.Fundamentals of log analysis.Part 7: Determining shaliness from logs[J].World Oil, 1997(3):55-58.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.010

TE311

A

1673-1409(2011)07-0027-03

2011-05-25

李昊，男，现主要从事石油工程专业方面的学习。