潜山缝洞型碳酸盐岩油藏产能评价模型及影响因素分析

2020-10-17徐铜浩耿少阳

石油化工应用 2020年9期

徐铜浩，耿少阳，李瑶，胡罡

（成都理工大学能源学院，四川成都 610059）

碳酸盐岩油藏在中国范围内有广泛的分布，已探明的石油地质储量已有29.3×108t，是不可或缺的油气勘探开发对象[1，2]，胜利油田潜山缝洞型潜山油藏未动用储量资源比较丰富，但由于潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间形态复杂多样[3-5]，组合关系和渗流场分布非均质性强且潜山油藏储层产能差异大，所以无法合理有效的对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏进行开发[6]。

为实现潜山缝洞型碳酸盐岩油藏的稳产、高产和有效开发，本文通过开展潜山缝洞型碳酸盐岩油藏产能模型测试，从渗流力学基本原理出发，建立潜山缝洞型碳酸盐岩油藏产能预测模型并分析产能影响因素，研究表明，分析井筒储集系数、表皮系数、储容比和窜流系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏直井单井产能的影响，并通过现场数据验证本文建立数学模型的可靠性。本文的研究结果能够为合理有效的潜山储量动用评价技术提供支撑，对于潜山缝洞型碳酸盐岩油藏的稳产、高产和提高采收率具有十分重要的意义。

1 潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能预测数学模型

假设储层中心一口井，顶底为封闭边界，水平方向封闭边界Re（m），垂向等厚h（m），地层压力均为Pi（MPa），基质系统和裂缝系统的渗透率分别为Km、Kf（10-3μm2）[7]，孔隙度分别为φm、φf，基质系统向裂缝系统为拟稳态窜流[8]，流体在基质系统和裂缝系统中的流动均满足达西定律；流体和岩石微可压缩，且压缩系数为常数；井以恒定产量Q（m3/d）生产，忽略重力和毛管力的作用。

引入拟压力的定义：

无因次时间：

无因次井筒储集系数：

无因次裂缝导流能力：

无因次溶洞体积：

导压系数比：

渗透率比：

无因次距离：

对各变量进行无因次化，得到无因次化后的各方程为：

裂缝扩散方程：

基质扩散方程：

初始条件：

封边外边界条件：

潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层瞬时点源基本解为：

根据前面的推导，利用级数函数性质、泊松叠加公式、拉普拉斯变换等方法对考虑顶底边界条件瞬时点源函数进行化简，顶底封闭潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层的瞬时源函数基本解为[9]：

潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层井底压力响应函数拉氏解为[10]：

利用Muskat 的方法获得考虑径向边界条件影响的井底压力响应函数，则顶底封闭、外边界封闭的潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层井底压力响应函数拉氏解为[11-13]：

根据无因次压力定义，潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层井底产能响应模型：

2 潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响因素

从双重介质渗流模式图可以看出，潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层直井双重介质渗流模式可以分为：井筒储集阶段、裂缝径向流动阶段、裂缝到基块窜流阶段、边界反映阶段：井筒储集阶段压力和压力导数曲线重合，斜率为1，该阶段出现的时间早晚受井深、井身结构、流体性质等多种因素影响；过渡流动阶段主要受钻井、试油、开采过程中各类型液体侵入伤害影响，表皮系数越大，驼峰越高，压力和压力导数的差值就越大；裂隙系统的径向流动阶段主要反映在裂隙中游离气的渗流过程，在双对数曲线上表现为一水平台阶；基质和裂隙系统的径向流动阶段主要反映游离气和吸附气的共同渗流过程，该过程既含有解吸过程，也存在渗流过程；边界反映阶段主要体现压力波波及到封闭边界时的渗流特征，双对数曲线上压力和压力导数重合，且曲线的斜率为1。需要说明的是，在实际过程中由于不同参数的相互影响，某些渗流阶段可能掩盖。

2.1 表皮系数对油藏产能的影响

表皮系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的双对数影响关系图（见图1），表皮系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的笛卡尔坐标影响关系图（见图2），从不同表皮系数对比图可以看出，表皮系数对产量有一定影响，表皮系数越大，无因次产量越高；表皮系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层无因次产量递减速率影响较小，不同条件下，无因次产能导数曲线几乎重合。

图1 表皮系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（双对数坐标）

图2 表皮系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（笛卡尔坐标）

2.2 井筒储集系数对油藏产能的影响

井筒储集系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的双对数影响关系图（见图3），井筒储集系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的笛卡尔坐标影响关系图（见图4），开采阶段的开始阶段，井筒储集系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产量的影响主要体现在：井筒储集系数越大，产量递减速率越快，无因次产量曲线值越大；之后井筒储集系数对产量几乎没有影响，产量递减曲线几乎重合，产量递减速率无明显差异。

图3 井筒储集系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（双对数坐标）

图4 井筒储集系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（笛卡尔坐标）

图5 储容比对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（双对数坐标）

图6 储容比对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（笛卡尔坐标）

2.3 储容比对油藏产能的影响

储容比对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的双对数影响关系图（见图5），储容比对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的笛卡尔坐标影响关系图（见图6），储容比对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产量具有重要影响，在开采阶段前中期，储容比越大，产量递减速率越大，无因次产量曲线值越大；在开采阶段后期，储容比越大，无因次产量曲线值越小。

图7 窜流系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（双对数坐标）

图8 窜流系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能影响关系图（笛卡尔坐标）

2.4 窜流系数对油藏产能的影响

窜流系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的双对数影响关系图（见图7），窜流系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产能响应的笛卡尔坐标影响关系图（见图8），窜流系数对潜山缝洞型碳酸盐岩油藏储层产量的影响明显，开采阶段前期窜流系数对产量影响较弱，影响强度随时间的增加而增加，阶段前中期，窜流系数越大，产量递减速率越小，总体上看，窜流系数越大，无因次产量曲线值越大。

3 现场应用

Z6 块位于利津县明集乡郑家村西北约3 km 处，构造位置为东营凹陷北部边缘郑家潜山南部。Z6 潜山为下古生界寒武系和奥陶系灰岩油藏，其主要含油层系为寒武系，含油面积3.47 km2，地质储量383.0×104t。潜山顶埋藏深度1 197.6 m～1 179.0 m，目前钻遇潜山井8 口，其中试油8 口井11 层，有2 口井3 层获得工业油流（Z601、Z601-5），气举或泵抽求产，日产油4.13 t～103.0 t，含水0～25.0 %。试采井8 口，目前开井6 口，平均单井日产液24.9 t，平均单井日产油17.8 t，含水17.0 %～46.5 %，采油速度0.93 %，采出程度2.78 %。

经过本文的产能评价模型进行计算，评价该区块Z601、Z7、Z601-5、Z605、Z603、ZG601、Z6-P1、Z6-P2 八口井的单井产能，单井产能分布范围在19 t/d～97 t/d，平均值在61.375 t/d，得到的产能结果与现场实际情况相吻合，证明本文所建立的产能评价模型可靠，对实现现场的储量动用具有一定的实际意义（见图9）。