西湖凹陷储层保护施工门限探讨

2021-07-02王家航褚道余李基伟董文秀方华良

海洋石油 2021年2期

王家航，褚道余，李基伟，董文秀，方华良

（1. 中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司，上海 200120；2. 中石化海洋石油工程有限公司，上海 200120）

随着西湖凹陷勘探开发力度不断加大，井深逐渐增加，目前已发现的油气层主要在垂深3 500 m以下，储层物性由中孔-中高渗向低孔-低渗过渡。深部地层纵向上非均质性强，实钻最高井温179 ℃，最大井底压力超过103 MPa，给钻完井作业及储层保护带来了极大的技术挑战。

近年来，西湖凹陷各个油气田采用了多项储层保护技术措施，如定向井段采用反渗透低自由水钻井液体系，储层段采用EZflow免破胶钻开液体系、油基钻井液体系，室内岩心渗透率恢复值均大于90%；采用隐形酸完井液体系扩大渗流孔道；针对高压层采用高密度螯合金属复合盐压井液；引进一趟式射孔生产联作管柱和后效体射孔工艺减少射孔压实效应，缩短压井时间等[1]。从产能上看，各井基本达到了开发的配产要求。然而部分井仍然存在诱喷不活、低产低效的特征。一方面是由于设备、天气、现场施工等原因导致，另一方面是储层本身物性较差不具备自然产能。因此，有必要开展储层动用门限值研究，明确储层保护和改造的界限，为储层保护的实施提供理论参考。

1 基本情况

对西湖凹陷探井试油资料进行统计，渗透率与孔隙度的关系见图1，数据见表1。从图1中可以看出花港组储层渗透率与孔隙度成良好的相关性，即孔隙度越大，渗透率越高。

表1 西湖凹陷探井试油数据表Table 1 Well test production of exploration wells in Xihu Sag

从表1中可知，储层保护措施的效果与储层物性息息相关。污染对气井产能有一定的影响，

但产能主要受储层本身物性影响，对于那些物性较好的储层，仍具有自然产能。

为了明确储层物性与污染程度的关系，做表皮系数与渗透率关系图（图2）。

图2 表皮系数与渗透率关系曲线图Fig. 2 Relationship curve of skin factor and permeability

从图2中可以看出：

（1）当渗透率较小时，表皮系数较小；低孔低渗储层的孔喉小或连通性差，胶结物含量高，容易受到外来液相侵入引起的水敏、水锁以及贾敏效应的损害，而受工作液（钻井液、完井液、射孔液等）固相颗粒侵入影响较小；

（2）随着渗透率的增大，岩石允许一部分外来工作液中的固相侵入，造成污染，加之液相等双重影响，表皮系数逐渐变大；

（3）当渗透率较大时，储层渗流条件好，侵入地层的固相可以通过射孔、返排和生产逐渐解除，表皮系数也逐渐变小。

2 储层保护施工门限评价方法

取储层物性动用下限作为储层保护施工门限，即低于门限值，储层在不改造的情况下，无法自然生产。

储层物性动用下限为储层有效厚度起算时对应的孔隙度、渗透率、饱和度值。现有的方法归纳起来主要是基于岩心资料、试油资料和测井资料。以岩心资料为基础的方法[2-14]主要包括经验统计法、最小流动孔喉半径法、束缚水饱和度法、孔隙度渗透率交会法、核磁共振法、相渗曲线与含水饱和度-孔隙度关系组合法、启动压力梯度法、储层品质指数法等；以岩心与试油资料相结合的方法主要包括测试法、含油产状法、分布曲线函数法等。

以岩心资料为基础的方法属于静态法，与开采的工艺无关，主要受储层本身物性的影响。为了结合实际情况，研究采用动态法中的测试法。

测试法[2]是以试油资料为基础，通过回归得到渗透率与产能的关系式，进而计算储层物性动用下限。具体方法如下：

（1）做每米采油（气）指数随渗透率变化的关系曲线；

（2）当每米采油（气）指数降为0时，所对应的渗透率值，即为储层动用的渗透率下限；

（3）当渗透率低于某个值时，每米采油（气）指数不随渗透率的变化而变化（即曲线不相交而出现平缓段），可把此渗透率值作为有效储层物性下限。

此处的渗透率可取室内岩心实验所得绝对渗透率或是测井解释的渗透率。如果每米采油（气）指数与渗透率相关系数较高时（如大于70%），本方法在理论上能较全面地反映储层有效性的主要控制因素。

采气指数[6]是指气井地面日产气量与生产压力平方差之比，是反映气层性质、流体参数、厚度、完井条件及泄气面积与产量之间关系的综合指标。每米采气指数计算见式（1）：

式中：I为每米采气指数，104m3/（MPa2·m·d）；q为日产气量，104m3/d；Pi为地层压力，MPa；Pw为井底压力，MPa；h为测试层厚度，m。

3 储层保护门限值计算

利用公式（1）计算得到各井各层的每米采气指数（表2）。

结合表2中的数据，首先做每米产气指数与渗透率的关系图（图3），通过曲线回归，计算所得相关性低，为0.334 9。为了尽可能拟合更多的数据，剔除严重偏离的数据点2个，重新回归曲线，相关性为0.888（图4）。

图3 每米产气指数与渗透率关系曲线图Fig. 3 Relationship curve of gas productivity index of a meter and permeability

表2 西湖探井每米采气指数表Table 2 Gas productivity index of exploration wells in Xihu Sag of a meter

从图4中可以看出，回归曲线相关性高，为0.975 5，当每米采气指数为0时，计算得到渗透率下限为1.19×10-3μm2。

由图4可知，储层渗透率与孔隙度存在较好的相关性，可通过渗透率与孔隙度的关系直接计算得到孔隙度的下限值。计算孔隙度下限为9.81%。

图4 每米产气指数与渗透率关系曲线图（剔除无效点）Fig. 4 Relationship curve of gas productivity index of a meter and permeability (eliminate the inefficient data)

图5为每米采气指数与含水饱和度关系曲线图。从图中可以看出，含水饱和度曲线回归所得相关性极低。由图6可知，当含水饱和度大于46.2%时，曲线趋于水平，即产气指数不随含水饱和度变化，并且每米采气指数接近0。因此，取46.2%为含水饱和度上限。

图5 每米产气指数与含水饱和度关系曲线图Fig. 5 Relationship curve of gas producitivty index of a meter and water saturation

图6 每米产气指数与含水饱和度关系曲线图（剔除无效点）Fig. 6 Relationship curve of gas productivity index of a meter and water saturaion (eliminate the inefficient data)

取渗透率下限为1.19×10-3μm2，孔隙度下限为9.81%，含水饱和度上限为46.2%。利用计算所得结果，对表2中的数据进行验证（其中每米采气指数低于1的储层不具备商业开采价值），仅G-1井H1层、H-2井H4层、Y-1井H4层不符合，总符合率为86.36%。即当储层物性在门限值范围内，表明储层在自然条件下存在产能，可进行必要的储层保护措施；当储层物性不在门限值范围内，需考虑必要的改造措施获得产能。