试井裂缝评价方法在AS油田WY区块开发中的应用

2013-01-06孙晓瑞郭康良孙瑞娜

长江大学学报(自科版) 2013年8期

孙晓瑞，郭康良，任婷，孙瑞娜

景欢，李婧，王彬（长江大学地球科学学院，湖北武汉430100）

AS油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的中东部，构造活动十分微弱，地层产状平缓。WY区块所处的区域构造单元属于鄂尔多斯沉积盆地陕北斜坡东部，在局部形成起伏较小轴向近东西或北东-西南向的鼻状隆起。由于该区块天然微裂缝的存在，增加了注水开发的难度。为此，笔者对试井裂缝评价方法在AS油田WY区块开发中的应用进行了探讨。

1 裂缝特征

1．1 天然裂缝

AS油田区域构造稳定，水平主应力方向在整个区域上变化不大。在对其构造应力场［1］研究中，认为现今最大主应力方向为北东东方向，其中WY区块块具体为NE67°，该区块主要发育EW、SN、NE、NW方向的4组裂缝。就长6油层组而言，根据岩心古地磁测试证实在该区块NE向的裂缝最为发育。

1．2 人工裂缝

人工压裂缝的产状和走向主要受到该地区目前地应力的控制，同时受到天然和人工裂缝的影响。WY区块块垂向应力σv约为27．6MPa，水平最大地应力σH和水平最小地应力σh分别为23．3MPa和20MPa，目前水平最大地应力方向为NE方向。当σv＞σH＞σh时，形成垂直裂缝，因而该地区人工压裂缝主要为垂直裂缝，且裂缝方NE向居多。同时，由于受到天然裂缝和人工压裂缝的影响，部分区块裂缝方向也呈NW向。

2）化学示踪剂监测分析 2004年至2010年在WY区块开展了18口注水井示踪剂监测，结果显示：①注入水推进速度快，示踪剂的见剂时间为7～39d。该区平均渗透率2．29×10-3μm2，油井监测到示踪剂最短时间为7d。②注入水推进方向性极强，以北东向推进为主。由此认为WY区块裂缝发育，表现出裂缝性油藏的特征。

3）注采动态判断分析对近些年来的开发动态资料统计及示踪剂与脉冲试井结果分析表明，该研究区油井见水和水淹方向性较强，表现为注水井在北东方向上的油井见水比例较高，含水上升较快。全区已有64口油井含水率达100% （其中东部17口，中西部26口，西南部16口，塞107区5口），且大部分井为北东向见水。上述特点反映研究区中西部含水率较高，水淹程度较大，且北东向井的连通性比其他方向的连通性要好［2］。

2 试井曲线裂缝模型及特征

2．1 无限导流裂缝

无限导流裂缝模型的典型压力曲线通常分为4个阶段［3］（见图1）：

图1 无限导流裂缝压力及其导数双对数曲线

1）续流段该段双对数压力和压力导数曲线合二为一，呈45°的直线。纯井筒储集效应的影响结束后，导数出现峰值后向下倾斜。峰值的高低取决于参数CDe2s值的大小，若CDe2s值越大，则峰值越高，下倾越陡，而且峰值出现时间越迟。

2）线性流段线性流动是指在某一区域内流体流动方向相同，流线呈平行线。线性流段是最能反映压裂井特征的数据段，其裂缝半长计算公式如下：

式中，m″为直角坐标系中成过原点的一条直线的斜率；Xf为裂缝半长，m；μ为流体粘度，mPa·s；φ为地层孔隙度；Ct为综合压缩系数，MPa-1；k为地层渗透率，μm2；h为地层厚度，m；q为井的地面产量，m3／d；B为原油的体积系数。

3）过渡段该段压力及其导数曲线近乎平行。

4）拟径向流段在拟径向流段，随着时间的延长，压力波向更远处传播，裂缝的影响减弱，形成拟径向流，压力导数呈现水平段。该段裂缝半长计算公式如下：

式中，rw为井半径，m；为rwe折算半径，m；s为表皮系数。

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W29-021油井压力双对数曲线图和压力历史拟合图分别如图2和图3所示。由图2和图3可以看出，W29-021井的解释模型为具有C（井筒储集系数）和S（表皮系数）的无限导流垂直裂缝均质油藏加无限大作用边界。解释结果如下：地层系数为8．36×10-3μm2·m，井筒储集系数为3．49m3／MPa，渗透率为0．48×10-3μm2，表皮系数为0，地层压力为7．69MPa，裂缝半长为31．7m。

图2 W29-021油井压力双对数曲线图

图3 W29-021油井压力历史拟合图

2．2 有限导流裂缝

典型有限导流裂缝的曲线形态可分成5段，即续流段、双线性流段、线性流段、过渡段和拟径向流段［4］（见图4）。

1）续流段续流段与无限导流裂缝续流段相似。

2）双线性流段在裂缝内部存在朝向井的不稳定的线性流动，在裂缝表面存在垂直于裂缝表面的地层线性流动，是存在有限导流裂缝时的特征段，其压力曲线和导数均为1／4斜率的平行线，两线纵坐标距离为0．602（对数周期）。

3）线性流段线性流段与无限导流裂缝线性流段特征相似，其压力和导数均为1／2斜率的平行线，两线纵坐标距离为0．301（对数周期）。

4）过渡段该段与无限导流裂缝过渡段相似。

5）拟径向流段该段与无限导流裂缝过渡段拟径向流段相似，在双对数曲线图上为水平直线，在半对数图上表现为一条直线。

W20-15油井压力双对数曲线图和压力历史拟合图分别如图5和图6所示。由图5和图6可以看出，W20-15井的解释模型为具有C和S的有限导流垂直裂缝均质油藏加无限大作用边界。解释结果如下：地层系数为4．64×10-3μm2·m，井筒储集系数为1．43×10-5m3／MPa，渗透率为0．341×10-3μm2，表皮系数为0，地层压力为16．1995MPa，裂缝半长为11．1m。

图4 有限导流裂缝压力及其导数双对数曲线

图5 W20-15油井压力双对数曲线图

图6 W20-15油井压力历史拟合图

3 裂缝分级

利用测试前日产液量和渗透率等参数对裂缝进行分级。WY区块油井、水井裂缝半长与产液关系图分别如图7和图8所示。从图7和图8可以看出，其产液量和裂缝半长整体上虽然呈正相关［2］，但是相关系数不高（分别为0．579、0．464）。

图7 WY区块油井裂缝半长与产液关系图

图8 WY区块水井裂缝半长与产液关系图

根据WY区块油井、水井渗透率和裂缝半长关系图（分别见图9和图10），将WY区块裂缝分为小缝（裂缝半长小于60m）、中缝（裂缝半长大于60m且小于150m）和大缝（裂缝半长大于150m）。小缝所在区域的渗透率一般小于1，其对储层的渗流能力提升不大，主要是基岩影响油井的生产；中缝所在区域主要受裂缝和基岩的共同影响；大缝一般出现在水井处，这是由于强注水在地层中形成了长裂缝，且井周围渗透率较大，因而裂缝对注水井的渗流能力影响较大［5］。