层内纵向强非均质性低渗油藏产能评价方法<br/>——以恩平凹陷M油藏为例

层内纵向强非均质性低渗油藏产能评价方法
——以恩平凹陷M油藏为例

2022-10-17侯博恒谢明英孙晓娜

石油地质与工程 2022年5期

侯博恒，谢明英，李伟，宋伟，孙晓娜

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东深圳 518000)

产能评价是油藏工程研究至关重要的环节，不仅决定着油藏的工业开发价值，还决定着油田开发的投资规模。海上油田开发投资巨大，产能评价过高或过低都会影响油田的勘探开发工作。近年来，南海珠江口盆地恩平凹陷和阳江东凹先后发现恩平10A、恩平15B、恩平20A等油田，探明石油地质储量超过 7 000×104m3，其中测井解释平均渗透率小于50×10-3μm2的探明储量超过2 600×104m3。与常规低渗油藏相比，这类低渗油藏具有纵向非均质性强、钻杆地层测试(DST)产能高的特点。海上油田多采用“少井高产”开发策略，对低渗储层的开发相对较少，因此，准确评价该类储层的产能是其开发动用的关键。

目前，油井产能预测的方法[1-10]主要包括公式法、统计分析法以及智能算法等。这些方法具有很强的区域性，预测精度取决于测试样本的代表性和覆盖面。恩平凹陷低渗储层纵向非均质性强，测井解释平均渗透率与试井解释渗透率差异大，利用已有产能预测方法预测效果较差，难以满足海上勘探开发需求。

根据纵向强非均质性低渗油藏特征，提出分段产能评价方法。首先，建立层内纵向强非均质性油藏渗流正演模型，分析不同渗透率级差对产能的影响；然后，根据纵向渗透率级差对储层进行分段测井解释，再根据不同渗透率级别下流度与比采油指数的关系计算各段产能；最后，采用水电相似原理并联求解油藏产能。

1 概况

M油藏为恩平凹陷恩平20A油田的主力油藏，为三角洲前缘河口坝沉积，储层岩性以细砂岩为主，储层局部钙质胶结发育，测井解释平均孔隙度为20.0%，平均渗透率为37×10-3μm2，整体属于中孔、低渗储层。

对探井EP20A-1在M油藏进行了DST测试，射孔井段为1 737.2～1 753.5 m，射孔厚度16.3 m，有效厚度8.9 m，在油嘴直径为19.05 mm下自喷求产，测试折算稳定日产油为245.8 m3，比采油指数为8.71 m3/(d·MPa·m)，试井解释有效渗透率为617×10-3μm2。测试产能、试井解释有效渗透率与测井解释平均渗透率不符。

储层受非均质性和各向异性的影响[11]，不同探测尺度条件下获得的渗透率相差较大，不同尺度渗透率的选取和使用严重影响到产能预测精度。同一射孔层段的测井渗透率和测试渗透率绝对数值存在明显差异，主要原因有以下两个方面：①探测深度不同，常规电缆测井径向探测深度为0.30～2.00 m，微电阻率成像测井深度为厘米级，主要反映冲洗带和侵入带地层的渗透性，而DST探测范围能够达到1 000 m，反映油藏的整体渗透性[12]；②DST渗透率反映的是测试层段有效产出段平均渗透率，测井渗透率反映的是测试层段有效储层(储层参数在有效厚度下限之上)的平均渗透率。上述分析表明，如果直接用测井解释平均渗透率进行产能预测，预测结果存在较大误差。

2 机理模型研究

采用油藏数值模拟软件tNavigator建立不同油藏类型、不同渗透率级差的渗流正演模型，纵向上每个网格为1 m，平面上每个网格为50 m。根据流线分布特征，分析渗透率级差对产能的影响，结果见图1、图2(流向井眼流线的疏密程度表示射孔层段内不同渗透率的储层对产能贡献的大小)。

图1 底水油藏不同渗透率级差储层流线分布特征

图2 边水油藏不同渗透率级差储层流线分布特征

模拟结果表明，当纵向渗透率级差为1时，即为均质储层，射孔层段内的流线分布均匀，上、下段储层对产能的贡献基本相同；当纵向渗透率级差为5时，上部物性较差的储层段流线零星分布，下部物性较好的储层段流线密集分布，即射孔层段物性较差的储层产能被明显压制；当纵向渗透率级差为10时，上部物性较差的储层段流线鲜有分布，射孔层段的产能基本来自物性较好的储层。这与陈民峰、周延军等人[13-14]研究的不同开发层系渗透率级差界限基本一致，即对于边水油藏或者底水油藏，当渗透率级差大于5时，层内压制现象比较明显。

3 分段产能评价方法

针对层内纵向强非均质性油藏，利用流线模拟正演结果，并结合测井曲线形态及渗透率级差在纵向细分小段评价，建议各小段间渗透率级差大于5。在分段测井解释结果基础上，利用不同渗透率级别下流度与比采油指数的关系，求取各小段产量贡献，再根据水电相似原理，求取油藏综合产能。

由于不可压缩流体在地下通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间具有相似性[15-16]，电流与产量相似，层内不同小段产量按并联电路处理，总产量等于不同小段的产量之和，即：

(1)

式中：Q为油藏总产量，m3/d；i为小段序号；n为小段总数；qi为第i小段产量，m3/d。

由平面径向流稳定渗流的产量公式[17]可以得到每小段的产量公式(2)：

(2)

式中：Pe为供给压力，MPa；Pw为井底流压，MPa；Ki为第i小段渗透率，μm2；hi为第i小段油层厚度，m；μ为地下原油黏度，mPa·s；re为油藏供给半径，m；rw为井筒半径，m。

将公式(2)变形，可以得到公式(3)：

(3)

式中：A为流动相关系数，小数；J为比采油指数，m3/(d·MPa·m)。

由公式(3)可知，油藏流度K/μ与比采油指数J呈线形关系。因此，可以根据流度与比采油指数的关系预测油藏产能。

按照储层物性划分标准，结合区域动静态资料，绘制油田群不同渗透率级别下储层流度与比采油指数的关系图版(图3)，并建立相应的计算公式，进而确定不同小层的产能。

图3 不同渗透率级别对应的流度与比采油指数的关系图版

4 实例应用

根据上述分段产能评价方法，将M油藏纵向划分为5小段。其中，第1小段与第3小段为低渗层，渗透率分别为4×10-3μm2、39×10-3μm2；第2小段和第4小段为高渗层，渗透率分别为577×10-3μm2、637×10-3μm2；第5小段为中渗层，渗透率为96×10-3μm2。按照不同渗透率级别下流度与比采油指数关系图版对各段进行产能预测，结果见表1。

表1 M油藏分段测井解释结果与产能预测

由表1可知，M油藏第1小段与第3小段低渗层对油藏产能的贡献不足1.0%，第5小段中渗层对产能的贡献为5.5%，第2小段与第4小段高渗层对产能的贡献占比超过90%。因此，对于层内纵向强非均质性低渗油藏，纵向甜点段为产能的主要来源，该段的测井解释结果与试井解释渗透率也基本一致。

为进一步验证分段产能评价结果的准确性，将测井解释平均渗透率产能预测、分段产能预测与DST测试产量进行对比。结果表明，在相同生产压差下，M油藏DST测试产能为245.8 m3/d，测井解释平均渗透率评价产能仅5.8 m3/d，约是实测产能的2.4%；而分段产能评价方法预测产能为300.6 m3/d，是实际测试产能的1.2倍，有效地提高了预测精度。