复杂碳酸盐岩气藏储层类型动态综合识别方法

2014-06-15成友友郭春秋王晖

断块油气田 2014年3期

成友友，郭春秋，王晖

（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500；2.中国石油勘探开发研究院，北京100083）

0 引言

碳酸盐岩储层类型十分复杂，常常表现为不同尺度的孔、缝、洞交错发育［1-3］。不同类型储层的生产动态特征差异巨大，需要采取不同的开发策略［4-5］，因此，储层类型识别是复杂碳酸盐岩储层高效开发的先决条件。常规的储层研究方法可分为静态和动态2 种，岩心、测井等静态手段的探测范围过小［6-7］，这在复杂碳酸盐岩储层的研究中更为不利；动态资料综合反映了压力波及范围内储层的流动特性，更具代表性。

目前的储层类型动态识别方法，局限于根据试井双对数曲线的不同形态特征来推断储层情况，这面临的是试井本身的多解性问题［8］，同时也难以应对各种主客观原因造成的双对数曲线异常状况。本文建立了一套储层类型动态综合识别的方法，并引用实例进行了详细阐述。该方法在现有测试资料上，深入挖掘潜力，丰富了储层动态研究的方法和内容，具有重要的理论和现实意义。

1 常用识别方法

1.1 双对数曲线法

现代试井解释主要借助于双对数曲线，其压力导数曲线上的特征流动段能鲜明地显示出不同储层的流动特征。在复杂碳酸盐岩储层中，双对数曲线方法的主要难题是对缝、洞的识别。

对于裂缝性碳酸盐岩储层，其理论基础为双重介质渗流模型，将研究对象抽象为裂缝和基质2 大系统，即广泛发育的裂缝系统作为渗流通道，基质作为储集空间，整个储层中的流动是一个从储集空间经由渗流通道流向井筒的过程［9］。实际的地层情况往往更为复杂，许多文献都进行了深入的研究［10-13］，大多是将双重介质进行“串联”以形成多重介质模型或“并联”以形成双孔双渗模型。根据裂缝发育程度的不同，前者一般对应于裂缝-孔隙型储层，后者对应于孔隙-裂缝型储层。在此基础上，可以进一步拓展出多孔多渗储层模型［14］，该模型的曲线形态十分复杂，其流动机理的研究尚处于初期阶段。

对于井钻遇溶洞的情况，大体分为2 种：一是按径向复合地层的思路把溶洞处理为高渗透性的内区［15］；二是将溶洞考虑为一个等势体，即认为流体进入溶洞则等同于进入井底［16-17］。一般来说，中小型溶洞一般选择前者，大尺度溶洞选择后者，这样更接近实际。

为了系统地将现有不稳定试井理论用于复杂碳酸盐岩储层，许多学者提出了流动模式分类思想［6，18-19］，比较典型的是将流体在地层中的流动概括为均质、多重介质和径向复合模型。这3 种模式很好地概括了地层中几种最基本流动情形，对比储层类型，多重介质流动模型一般适用于裂缝广泛连通的储层，某些特定的径向复合模型适用于局部发育孔洞或溶洞的储层。

1.2 压力恢复历史曲线法

压力恢复历史包含了压力恢复速度和压力恢复水平。压力恢复水平是指某次关井的理论最高恢复值（外推地层压力）占原始地层压力的百分比，反映了地层压力的衰竭程度。地层流动特征参数包含了流度和储能系数［20］，对于其他性质都相同的地层，渗透率决定了压力恢复速度，而孔隙度决定了压力恢复水平。因此，不同类型储层的压力恢复历史动态不同。

1.3 采气指数曲线法

不同储层的产量变化规律不同，产量受压力的制约，一般用单位压差下的产量（采气指数）来表征这一变化。孔隙型储层的物性比较均匀，采气指数逐步达到稳定；裂缝-孔隙型储层，开井之后裂缝中的储量首先快速动用，初期采气指数较高，一定压差之后，基质开始供给而使得采气指数趋于稳定［21-24］；裂缝型储层的渗透率较高但储集能力有限，因而采气指数递减很快。

2 动态综合识别方法

双对数曲线特征段明确，可以实现储层的精细诊断，具有不可代替的作用，但是试井双对数曲线只反映了气井在某个特定状态下（如某次开井或关井）的压力动态，无法全局把握气井的生产历史，这就要求引入压力历史曲线；产量资料是动态方法的另一项重要资料，能够直观地反映出气藏的动态特征。因此，对于复杂碳酸盐岩储层，必须综合双对数曲线、压力恢复历史曲线和采气指数曲线等动态资料的响应特征才能实现储层类型的准确识别。同时由于压力导数较为敏感，双对数曲线常出现异常，而产量和压力历史是每个测试井都会取得的资料，可以作为双对数曲线方法的有效补充。

运用储层类型动态综合识别的思路，结合大量碳酸盐岩气藏生产实例的研究，归纳出几种基本碳酸盐岩储层类型的动态识别模版（见图1），可为复杂碳酸盐岩储层类型的识别提供可靠借鉴。

从图1中看出，孔隙型采气指数曲线特征为随生产时间的延长，曲线缓慢趋于稳定；溶洞型采气指数曲线快速达到稳定，基本呈一条直线；裂缝-孔隙型采气指数曲线为初期短暂下掉，后期逐渐走平；裂缝型采气指数曲线初值很大，衰减极快、难以达到稳定。孔隙型压力恢复曲线特征为压力缓慢爬升，最终逐渐走平，压力保持程度高；溶洞型压力恢复曲线为生产压差小，恢复速度极快，基本呈一条直线；裂缝-孔隙型压力恢复曲线为受裂缝物性控制，恢复水平受基质孔隙影响；裂缝型压力恢复曲线为压力恢复速度较快，但恢复水平较低、地层压力衰竭快。孔隙型双对数曲线特征为明显的水平径向流段，表现为均质地层的曲线；溶洞型双对数曲线为续流段短，呈“内好外差”径向复合特征，内外区的“落差”较大；裂缝-孔隙型双对数曲线为出现明显的“凹子”，措施后可出现裂缝线性流特征；裂缝型双对数曲线为续流段很长，压力难以恢复平稳，无明显流动特征段。

3 应用实例

3.1 A-2 井

A-2 井在关井194 h 的情况下，双对数曲线始终处于类似井筒储集段，无法显现储层特征（见图2a）；开井的采气指数始终处于快速递减状态（见图2b）；初关井地层压力为58.22 MPa，经过2 次开井生产后的一关和二关，虽然关井时间很长，但是最终的压力已经出现了非常明显的降低，分别变为50.76 MPa 和31.84 MPa（见图2c）。综合以上信息，依据动态综合识别方法，可判断A-2 井所在储层为裂缝型储层。

图1 常见储层的动态综合识别模板

图2 A-2 井数据

A-2 井的具体测试流程为“初关+一开一关+酸化+二开二关”，测试过程中最为直观的特点就是开井产量衰减极快，特别是对于酸化后的二开井，用同一个工作制度开井90 h，产量从19.5×104m3/d 下降到4.9×104m3/d，最终产量仅为初始产量的25%。

由于裂缝的渗透率较高但储集能力有限，所以裂缝型储层储量会被快速动用，造成产量和地层压力的递减。也正是由于关井后地层补给不足，压力难以恢复平稳，造成双对数曲线始终处于上升阶段，无法出现类似径向流水平段的储层特征段。从静态资料来看，测井层段平均孔隙度为3.59%，渗透率为0.16×10-3μm2，显示基质物性差；岩心分析显示该层岩性为深灰褐和灰褐色泥-粉晶灰岩，性脆、致密、质纯，取心段发育裂缝共计342 条，静态分析也印证了该层符合裂缝型储层的特征。对于这种裂缝型储层，很容易误判为低渗储层。但稍加分析就会发现，即使渗透率再低，井筒储集段也难以持续接近200 h；更为重要的是，其表现出的初始产量（采气指数）较高而又快速递减、地层压力衰减很快等特征明显不符合低渗储层的特征。

3.2 G-1 井

G-1 井共计关井147 h，但20 h 后的关井压力数据出现异常的“倒恢复”现象（见图3a）。其采气指数，开井后迅速稳定，整个过程中基本不变，终值为167×104m3/（d·MPa）-1，为其他区块井的35 倍以上。压力恢复速度极快，关井0.2 h 的恢复程度就已达到地层压力的98%（见图3b）。根据关井前20 h 的数据进行试井解释，地层渗透率高达4 875×10-3μm2（见图3c）。以上反映出G-1 井所在储层为溶洞型储层。