低渗砂岩储层测井评价与应用

2014-06-27苏明飞中石油大庆油田有限责任公司大庆钻探工程公司测井公司市场管理中心印尼项目部黑龙江大庆163000

长江大学学报(自科版) 2014年32期

苏明飞(中石油大庆油田有限责任公司大庆钻探工程公司测井公司市场管理中心印尼项目部,黑龙江大庆 163000)

低渗砂岩储层测井评价与应用

苏明飞(中石油大庆油田有限责任公司大庆钻探工程公司测井公司市场管理中心印尼项目部,黑龙江大庆 163000)

大庆外围低渗储层主要为陆相碎屑岩沉积,岩性致密,孔隙结构复杂,非均质性较强,横向可对比性差,用传统解释方法对其储层的正确评价比较困难。根据岩心特征和油井储层电阻率特征分析的结果,对大庆油田外围存在的低渗透储层油井进行整体研究,提出了一套利用普通测井资料进行组合分析评价的方法,以此来解释评价低渗透碎屑岩油井储层,涉及储层泥浆浸入污染程度评价、油井开采产量计算和预测等技术。该方法在大庆外围低渗透油田实际应用结果表明,效果较好,能有效地指导低渗储层的勘探开发。

低渗砂岩储层;测井评价;应用

我国低渗透油田分布较广、油气总资源量丰富,但是低渗透油气田钻井完井和开采开发效果整体较差。进一步提高我国低渗透储层的分析研究水平具有十分重要的意义[1]。运用常规测井资料和传统的测井解释方法对低渗储层进行评价十分困难,经常会出现测井解释符合率低、产量预测误差大等问题,给后期的开发带来较大困难,制约了低渗油气田的高效开发。经过国内外学者的研究,近年来逐步形成了一系列低渗储层测井评价方法,如交会法产量预测、钻井泥浆污染对储层产能影响评价、有利油气区块预测方法,已在低渗油气田勘探开发中应用,效果明显,取得了良好的经济效益。下面,笔者就储层产量预测和钻井液污染评价2个方面进行了阐述。

1 储层产量预测

在低渗油气田开发过程中,油气储层的生产能力是各种影响因素的综合反映。影响油田油井开采产油量的因素很多,一般分为2大部分:一部分是油气储层方面的因素,包括储层岩石岩性、含油气特性、物料性质、流体特征等;另一部分是施工工程方面的因素,包括油井井口半径、钻头半径、表皮系数等。就大庆油田外围低渗储层而言,油井相关地层能力一般较低,几乎普遍需要采取抽吸方式增产,而且各个井口的射孔方式方法、井口参数等都基本一样。根据现有研究结果和实验成果表明,钻井液对储层造成的污染程度有限,油气储层开采产量主要由油气储层本身参数和性质特征决定。

反映油井孔隙结构情况的胶结指数m和储层含油指示参数OID是影响低渗储层油气产能的2个最主要参数,油气储层产油量和上述2个参数的交会面积S值相互之间呈现正相关关系[2],分别根据相关共识计算出低渗储层上述参数结果,然后据此计算得出交会面积S的大小,就可以由此计算得出油气井储层产量Q和储层本身物性相互之间的理论关系。储层含油指示参数OID(相当于单位厚度储层的最开始产油量)与油井深测向电阻率Rt、储层孔隙度POR、泥浆含量VSH相互之间的的关系如下:

m与标准化转换后得到的自然伽马GR的关系式:

根据上述储层油气产量Q和交会面积S之间的关系式分析可以确定:在油气储层测井趋势图上对OID与m进行一定的刻度重叠设置,就可以由此得到每一层OID与m之间的交会面积S的大小。对此进行拟合分析可以得到Q与S相互之间的关系式:

2 储层钻井液污染评价

大庆油田外围低渗储层地质录井油气情况好,但是在实际生产中产量低,主要原因在于储层在二开钻井过程中浸泡时间较长,储层被钻井液严重污染,导致孔渗降低所致。为了提高油井产量,保护油气层,对于大庆油田外围低渗透储层钻井勘探的油井,尝试对其二开完井进行整改成为三开完井,而W29-7号井是第1口进行三开完钻井的油井,这口井在油藏储层测试和投产产量获取上都取得了良好的效果,因此在之后需要钻探的油井均采用三开完井,虽然如此但仍然有部分井的产量比较低,同时三开完钻的井与二开完井相比,周期较长,开采费用增加,开发过程效率比较低下,所以对钻井液对储油层的污染情况和对油田产量的影响程度进行研究十分重要。

一直以来研究领域缺乏科学有效的油气储层泥浆污染情况的评价方法,为此,笔者根据分析泥浆侵入造成其对电阻率测井效果的影响,经过理论推导和经验分析,提出一种直接运用油层深、中、浅电阻率相互组合测井信息资料对泥浆侵入污染情况进行计算评价的方法,根据数据拟合出的泥浆污染深度与泥浆侵入深度的关系式,得到储层泥浆污染程度评价定量指标。

2.1 泥浆侵入油气储层当中的深度Dm

要得到泥浆侵入油气储层的深度(又称泥浆侵入延伸半径Dm,大小从井轴开始计算),首要取得的参数是侵入带直径Di的大小,采用谭氏求解方法根据电阻率相互组合测井资料进行求取。谭氏求解方法理论提出对侧向测井的情况来说,泥浆侵入深度校正情况仅仅由双侧向测井电极系数以及所测量地层的视电阻率大小2个因素决定,据此提出了只根据深、浅双侧向、冲洗带视电阻率等参数进行计算求解油井地层真电阻率Rt和泥浆侵入带直径Di,对双侧向测井的泥浆侵入校正的计算理论公式为[3]:

式中,Kd、Rd分别表示深侧向测井电极系数和深侧向电阻率;Ks、Rs分别表示浅侧向测井电极系数和浅侧向电阻率,电阻率单位为Ω·m;Di表示泥浆侵入储层造成的侵入带直径,cm;D0表示实际测量得出的井径,cm;Rxo表示冲洗带电阻率,Ω·m,该数据可用微球型聚焦测井得到的电阻率值进行近似代替;Rt表示储油地层实际真电阻率值,Ω·m。

根据公式左右关系情况可得出,如果Rd=Rs时,则相应有Rd=Rt=Rs,此时公式变为Di≈D0。这个近似式表明此时泥浆侵入基本没有或者很少。

充分考虑实际钻井时钻头直径对泥浆侵入带来的影响,对式(5)进行进一步改进,得到更加贴切反映油层实际情况下的泥浆侵入后造成的侵入半径Dm计算公式为:

式中,C表示侵入半径计算校正系数;Bits表示钻具钻头直径,cm。

2.2 储层泥浆侵入污染深度半径Dr

根据我国许多学者对钻井液污染低渗透油气储层情况研究经验总结分析表明,油气储层被污染的面积大小随泥浆侵入半径的增大而增大,如果泥浆侵入半径和深度进一步继续增大,油气储层被污染情况将增大十分缓慢基本趋于不变,同一块被污染的面积基本变化为一个不再变化的定值,如图1所示。油气储层被泥浆侵入污染的深度半径一般要低于30cm,根据经验公式[4],储层被污染的深度Dr和泥浆侵入储层深度半径Dm存在以下关系:式中,泥浆侵入深度半径Dm＜65cm。

根据式(6)对大庆油田外围低渗储层的18口井全部都进行泥浆侵入情况评价计算分析,评价结果表明,当采用不一样的钻井方式进行完钻的井,储层的浸泡时间设置不一样时,储层被泥浆侵入污染深度半径全部低于15cm,均显示为泥浆轻度污染,测井评价结果与岩心分析(或地层测试)结论一致。

其他油田类似储层通过岩心对浸泡时间、储层孔隙度和储层污染深度半径相互之间的关系分析研究可以得出,对于岩心孔隙度小于13%时,浸泡时间小于20d大于10d,泥浆侵入污染深度半径结果基本一样,差别较小,均小于10cm;而且此时若浸泡时间相同,泥浆侵入深度变化较小,如图2所示。对比分析式(6)评价计算得到的储层污染程度情况与上述分析结果表现一致。

图1 泥浆污染深度与泥浆侵入深度关系图

图2 孔隙度、浸泡时间与污染深度关系图

3 应用实例

3.1 预测产量产能

图3 W8-23井、T6-11井产量预测图

W8-23井是大庆外围低渗油藏中的一口评价井,通过录井显示,在1611～1614.2m段为灰黄褐色油浸粉石英砂岩(见图3),用传统普遍的测井评价和解释方法对改进产量进行预测可达到5～7t/d,为了达到尽快完井并进行开采投产,只测井分析得出了其中几条主要参数曲线。但经测试及抽汲等作业后,发现该井产量极低,经一次补射孔和连续2次进行酸化处理,油井开发投产的开采数量没有得到显著增加,对其进行封井并回复压力,待到50d过后从新开采捞出13.9t原油(按照日产油量计算为0.31t/d),在以后相当长的时间里,认为该井潜力较差,未再进行相应的增产措施。在新一轮老井挖潜过程中,对该井重新进行评价,用交会法对产量进行了重新预测,根据测井解释结果,并综合分析了邻井试采等情况,认为该井具有一定的潜力,可对储层进行压裂改造作业,以提高油井产能。

通过使用交会法计算出W8-23井测试井段1608.4～1615.4m的S为1.36,而且其中只有测试井段1611.7～1612.9m之间井段部分为有效油气储层,该段储层厚度大小只有1.2m,比原解释得到的3.2m小很多,预测产量为0.37t/d,产量预测结果与实际产量比较吻合。该井物性最好的1611.7～1612.9m为石英砂岩,对该井段采用酸化措施效果不明显,如果压裂改造,产量会有明显提高。根据重新评价结果,对W8-23井压裂改造,获得了日产油2.5t的产量。

对T6-11井测试井段2271.9～2274.3m进行产量评级计算和预测,结果如图3所示。采用交会法对其进行计算得到该层的S值大小为2.4,评价预测该井的产量大小为0.95t/d,井段为油层。该井进行投产开采后产量可达0.9～1.15t/d,没有含水,测试评价得到的结论为油层,测试结果和交会法计算预测得到的油井产量基本保持一致。

3.2 确定合理井身结构

储层泥浆污染评价结论可以作为优化射孔作业的依据,如选择射孔方式、参数等。通过对该区的储层污染评价发现,选用不一样的钻井方式进行完钻的油井,储存的浸泡时间不一样,油井储层受到泥浆污染情况均表现为轻度污染。储层产量主要是受储层的物性、含油饱和度和厚度影响,而泥浆污染对产量的影响不大。为此,新开油井全部采用二开完井方式进行钻井的井身结构,仅仅从钻井技术和套管方面单井费用成本就可以节约近20万元,而且大大减短了完井时间和工程周期,经济效益十分显著。目前该地区的新开发的一批生产井均采用二开井身结构,其中已完钻的T5-12、T3-2井预测产量和实际产量基本相当,说明了井身结构选择是合理的,测井技术为井身结构的优化提供了可靠的技术支持。