碳酸盐岩水平井产能影响因素计算与对比

2016-12-05汪鑫季晓红单峰

长江大学学报(自科版) 2016年28期

关键词：酸压信息量碳酸盐岩

汪鑫，季晓红，单峰

(中石油塔里木油田分公司塔中油气部，新疆库尔勒 841000)

陈岩

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北武汉 430100)

史文洋

(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

黄锐

(长江大学计算机科学学院，湖北武汉 430100)

碳酸盐岩水平井产能影响因素计算与对比

汪鑫，季晓红，单峰

(中石油塔里木油田分公司塔中油气部，新疆库尔勒 841000)

陈岩

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北武汉 430100)

史文洋

(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

黄锐

(长江大学计算机科学学院，湖北武汉 430100)

T油田属于低渗裂缝-孔洞型碳酸盐岩储层，主要采用水平井大规模多级交替酸压技术进行改造、建产，但酸压改造有效率较低，建产不明显。为提高水平井酸压工艺改造效果，快速找出影响水平井产能的主控因素，采用信息量分析法和灰色关联度分析法2种方法对T油田水平井产能影响因素进行了计算与对比分析，确定了各个影响因素对产能影响程度的大小。结果表明,水平井酸压工艺、储层反射类型、储层有效厚度和酸压施工段数是影响T油田水平井产能的主要因素。

碳酸盐岩；水平井；产能；影响因素；信息量分析法；灰色关联度分析法

碳酸盐岩储层赋存超过1/3的油气资源量，我国碳酸盐岩类储层分布广泛，油气资源前景十分广阔[1]。T油田目标储层属于低渗透裂缝-孔洞型储层，而且目标储层的总体连通程度比较差，加之当前物探技术未能对目标储层进行精准描述，所以无法指导钻井作业时直接钻遇缝洞体并迅速投产。大部分的水平井钻完井后并不能够有效的建产，需要依靠酸压工艺进行储层改造。

T油田水平井主要采用大规模多级交替酸压的改造方式，但酸压改造效果差异较大，有效率偏低，严重地限制了油田的生产开发。为提高后续酸压改造效果，笔者以T油田奥陶系碳酸盐岩储层为主要研究对象，对区块地质资料以及施工数据研究分析，结合信息量分析法和灰色关联度法的分析方法，计算各参数对产能的影响程度的主次性。并综合对比2种方法的计算结果，判断出主要的地质影响因素和施工因素，以期指导T油田水平井设计部署和酸压施工方案设计。

1 区块概况

T油田位于K盆地T隆起北斜坡，东西长220km，南北宽2～30km，矿权面积9314km2。油田主要产层为上奥陶统良里塔格组礁滩型储层和下奥陶统鹰山组层间岩溶储层，油藏横向上准层状分布，纵向上多套油气层叠置，是受非均质碳酸盐岩缝洞型储层控制的大型油气藏(见图1)。T油田油气资源丰富，探明储量当量4.76×108t，二级储量9.54×108t，其中奥陶系良里塔格组三级储量油当量2.52×108t；鹰山组三级储量油当量6.61×108t。

T油田物性较差，平均孔隙度、渗透率均较低，工区基质孔隙度小于1.8%，渗透率分布在0.01～3mD。

良里塔格组产层地面凝析油，凝析油密度0.7716～0.8224g/cm3，50℃动力黏度0.9202～2.6900mPa·s；鹰山组产层地面凝析油密度0.8231～0.8265g/cm3，凝固点31～42℃，含硫量0.27%～0.37%，含腊量17.45%～23.44%。

良里塔格组产层地面天然气CH4含量83.72%～93.21%，CO2含量1.60%～4.37%，N2含量3.00%～10.12%，相对密度0.61～0.8；鹰山组产层地面天然气CH4含量93.10%～94.57%，CO2含量3.24%～4.91%，N2含量1.2%～3.11%，相对密度0.60～0.8。

图1 T油田油藏分布示意图

地层水平均密度1.0794g/cm3，总矿化度116294mg/L，pH值介于4.94～7.65，平均值6.77；Cl-含量47300～101500mg/L，平均值63673mg/L，地层水均为CaCl2型。

东部井区压力系数1.11～1.20，压力梯度0.09～0.12MPa/km，地温梯度2.49～2.77℃/km；西部压力系数1.06～1.11，压力梯度0.37～0.57MPa/km，地温梯度2.21～2.52℃/km；平均地层压力70.19MPa，平均压力系数1.14，平均地温135.02℃，平均地温梯度2.36℃/km。属于正常的温压系统。

2 产能影响因素分析

将水平井产能的各个影响因素，运用信息量分析法和灰色关联度分析法进行计算对比分析，根据计算对比分析的数值结果进行产能影响因素的主次因素的排序，某一因素排序越靠前，说明该因素对产能的影响越大。

需要计算的地质参数有地层压力、储层有效厚度、钻时、声波时差、深/浅侧向、孔隙度、全烃值和储层反射类型；施工参数有酸液施工长度、酸压施工段数、酸压工艺、注液量、注酸量、酸液比、泵压和排量。除了地质参数中储层反射类型，施工参数中酸压工艺外，其他参数均为数值，为了便于分析比较各个参数对产能的影响，故将储层反射类型与酸压工艺进行归一化数值处理。

2.1 数据归一化处理

由于含油气的储集岩与圈闭周围其他岩性对地震波的阻抗存在差异性，因此当地震波在不同岩石界面发生反射时，不同的反射振幅强度就表征为不同的储层反射类型。笔者借鉴文献[2]研究成果，采用分层组分反射类型的方式，根据地震波的平均均方根振幅大小来评价不同反射类型对应储层物性的优劣性。并以鹰山组片状反射波的平均均方根振幅为基准，计算其他层组、其他地震反射类型的均方根振幅比值，计算结果如表1所示。

表1 储层反射类型归一化处理

酸压工艺是低孔低渗碳酸盐岩储层酸压改造的决定性因素，由于酸压工艺与储层反射类型不能直接作为计算评估的数值参数，因此，需要对酸压工艺赋值并进行数值化处理。鉴于不同酸压工艺下储层形成的沟通裂缝形态不同，因此，选取室内闭合条件下酸蚀裂缝导流能力作为酸压工艺的数值参数，酸压工艺归一化处理结果如表2所示。

表2 酸压工艺归一化处理

2.2 信息量分析法

信息量分析法是一种比较不同参数信息量大小的统计分析法，信息量越大说明参数所含信息的价值越高。首先选取某一研究对象(产能)作为分类标准，然后以此标准将其他研究对象(影响因素)划分为Ⅰ类和Ⅱ类，计算其他研究对象分布区间在Ⅰ类和Ⅱ类的频率分布，最后对比分析这些频率在Ⅰ类和Ⅱ类的分布差异性，分布差异程度越小，说明信息量越小。选取酸压后产能作为分类标注，计算各个影响因素信息量的大小，信息量越大表明该因素对产能的影响程度也越大[5，6]。

T油田选取水平井及对应产能和影响因素如表3所示(共选取区块37口井，由于篇幅有限，只列举其中8口井参数)。水平井产能数值标准为95t/d，大于95t/d的记作Ⅰ类，小于95t/d记作Ⅱ类。

表3 T油田所选水平井及影响参数表

各个影响参数信息量计算步骤为：

1)将投影在Ⅰ类和Ⅱ类的频率转换为概率分布形式yⅠδ和yⅡδ，δ为区间序号；

当个别区间频率计算结果为0时，无法计算平均概率比值，笔者针对平均概率频率进行一次迭代计算；

6)计算总信息量I=∑Iδ。

对这些因素进行信息量计算，以储层的有效厚度参数为例，计算结果如表4所示，各个影响因素的信息量分布如图2所示。

表4 储层有效厚度信息量分析计算

从信息量计算结果分来看，酸压工艺、储层反射类型、储层有效厚度和酸压施工段数是影响T油田水平井产能的主要因素。

图2 各参数信息量分布图

2.3 灰色关联度分析法

灰色关联法通过对比2个序列几何形态的相似程度来判断2个序列发展趋势是否具有一致性的方法。若某一序列A影响另一序列B，则2个对比序列的空间变化趋势具有一定的相似性，相似程度越高，说明影响程度越大。由于该方法对样本数量大小没有过高的要求，分析序列也不需要满足典型的分布规律，分析结果与定性分析结果比较相符，因此具有较广泛地实用性。

设X0={X0(k)|k=1,2,…,n}为参考序列；Xi={Xi(k)|k=1,2,…,n},i=1,2,…,m为比较序列。其中,n为参数的取值个数；m为对比参数的个数。则X0(k)和Xi(k)的关联系数ξ为：

式中，ρ为分辨系数， ρ∈(0，+∞)。分辨系数ρ数值越小，表示分辨能力越强，ρ的一般取值区间为(0，1)，若不做特殊要求，通常取值0. 5。

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|为第k个时刻X0和Xi的绝对差，据此可求出X0和Xi的关联系数为ξi={ξi(k)|k=1,2,…,n}，再利用平均值法求关联度：

为消除参考序列与对比序列由于数量级差异带来的误差，可将参考序列和各个对比参数序列进行归一化处理：

以产能作为参考序列X0，其他对比参数为对比序列Xi，归一化处理后数据如表5所示。

表5 各对比序列归一化处理

计算各个对比序列与参考序列的关联度并进行排序，结果如图3所示。从各个参数关联度排序可以看出，酸压工艺、储层反射类型、储层有效厚度和酸压施工段数是影响T油田水平井产能的主要影响因素。

图3 各参数灰色关联度排序结果图

2.4 结果对比分析

从对比结果来看，虽然信息量分析法和灰色关联度分析法的计算过程与分析原理不同，但是两者的计算结果较一致，2种方法对比分析结果如图4所示。综合分析可知，酸压工艺、储层反射类型、储层有效厚度和酸压施工段数4个因素的影响程度较大，这是由于碳酸岩类储层缝洞发育程度差异较大、储层非均质性较强。储层缝洞发育程度是产能高低的主要地质因素，对于物性较差、裂缝不发育的储层，酸压工艺的选取是油井与储层沟通与否的决定性施工因素。