南海X 油田测试层产能评价指标分析及校正

夏 欣

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

在提交探明储量阶段，矿场上通常采用DST（钻杆测试）折算日产油除以生产压差计算采油指数，采油指数除以射孔厚度计算米采油指数。南海X 油田探井测试层产能评价时存在三方面问题：一是部分测试层在多个油嘴求产后计算采油指数差异大，采油指数选取时具有较大不确定性，个人主观性较强。二是部分测试层段受井斜、部分射孔、钻井污染影响，矿场计算方法未对上述影响因素校正，不能反映测试层的真实产能。三是6 个测试层中只有2 个测试层能够通过流入动态曲线确定合理生产压差；4 个测试层的流入动态曲线未出现明显拐点，合理生产压差难以确定。

本文应用表皮系数分解法计算出污染表皮、斜井拟表皮及部分射孔拟表皮[1-6]，通过三因素综合校正得到油层真实采油指数；通过井斜及部分射孔校正得到油层真实米采油指数，从而实现对采油指数及米采油指数两个产能指标的评价，形成的米采油指数校正图版，为本区未测试层产能类比提供了依据。

本文根据污染表皮与生产压差之间波动变化特点，推测地层出砂是造成该现象的原因。通过调研，南海西部油田群中孔中高渗储层存在着出砂风险，部分井出砂严重[7]，根据测井资料进行了出砂可能性分析[8]。应用污染表皮与生产压差曲线拐点法确定已出砂层临界出砂压差；应用出砂层临界出砂压差与储层渗透率之间的关系图，确定未出砂层临界出砂压差。上述方法联合应用确定了南海X 油田所有测试层的临界生产压差。

本文较好地解决了南海X 油田探井测试层产能评价时存在的问题，对海上类似井型、储层、测试工艺条件下探井测试层产能评价具有借鉴意义。

1 南海X 油田探井基础数据

南海X 油田共包括X1、X2、X3、X4 共4 个断块6 口探井&评价井，其中5 口井为斜井。发现油层层位以古近系渐新统涠洲组涠三段为主，储层物性以高孔中渗为主，孔隙度中值为25.0%，渗透率中值为177.0×10−3μm2。6 个测试层段基础数据见表1。

表1 X 油田测试层段基础数据Table 1 Basic data of test layers in X oilfield

2 表皮系数分解计算

2.1 斜井、部分射孔、流度变化、油藏形状拟表皮计算

计算公式如下:

式中：S斜井为斜井拟表皮系数；S射孔为部分射开拟表皮；S流度为流度变化拟表皮；S形状为油藏形状拟表皮；rw为油井半径，m；L为油层斜厚，m；h为油层垂厚，m； θ为井斜角，°；kh，kv分别为储层水平渗透率、垂向渗透率，10−3μm2。Lp为油层射孔段斜厚，m；M为内区与外区流度比，λ=，为流度，10−3μm2/(mPa·s)；k内、k外分别为内、外区渗透率，10−3μm2；kx、ky分别为x、y轴方向渗透率，10−3μm2； μ内、 μ外分别为内、外区流体黏度，mPa·s ；rb为内区半径，m；CA为油藏形状系数。

本区未进行岩心垂向渗透率分析，因此kh/kv分别取值2、5、10，rw=0.11 m，根据式（1）和式（2）计算出4 个测试层斜井拟表皮（表2）。对比kh/kv分别为10、2 时，各层段计算斜井拟表皮差异介于14.7%～23.3%。因此在无岩心分析的情况下，权衡选用中间值kh/kv=5 条件下的拟表皮作为计算结果。

表2 斜井拟表皮计算结果Table 2 Calculation results of inclined well pseudo-skin

应用试井解释方法，采用径向复合模型拟合确定M和rb，rw=0.11 m，应用式（4）计算出各测试层的流度变化拟表皮系数。应用压力恢复试井，双对数曲线后期表现为矩形边界或平行不渗透边界特征，各测试层CA取值后，应用式（5）计算出各层S形状介于0.94～2.46。

X 油田测试层的计算参数及拟表皮计算结果见表3。

表3 斜井、部分射孔、流度变化、油藏形状拟表皮计算参数及结果Table 3 Inclined well, partial perforation, mobility change, reservoir shape pseudo skin calculation parameters and results

2.2 污染表皮计算

通过压力恢复试井曲线拟合得到测试层的总表皮系数，污染表皮通过式（6）确定。

式中：S污染为污染表皮，通过式（6）计算得到不同油嘴下的污染表皮，各测试层污染表皮变化见图1。

6 个测试层均表现出在小油嘴工作制度下的污染表皮较大，随着二开求产放大油嘴，污染程度减轻，最大油嘴下的污染表皮介于1.23～4.33。随着生产压差逐步增大，污染表皮变化特点不尽相同，其中3 个测试层的污染表皮逐步减小，3 个测试层的污染表皮波动变化不大。

3 测试层产能评价指标计算

3.1 临界生产压差计算

对于埋藏较浅的高孔渗砂岩油藏，临界生产压差的确定需要同时考虑地饱压差及出砂压差。X2-1 井DST1 层、X2-1 井DST2 层、X3 井DST2 层随着生产压差增大，污染表皮系数呈现先下降后上升的特征。推测该现象的产生原因，胶结疏松地层在较大生产压差下开始出砂，地层出砂后砂粒堵塞原油流动通道，井底形成附加渗流阻力，造成流体渗流阻力局部提升而引起生产压差增加，一些细微颗粒不断随流体运移达到井筒[9-11]。根据DST 测试现场记录，X2-1 井DST2 层在测试时观察到少量出砂。X 油田所处海域研究成果也为本文的推论提供了佐证，南海西部海域某油田群存在着出砂问题，在73 口筛管防砂油井中，7 口井出砂严重[7]。

因此将X 油田各测试层的最小表皮系数对应的生产压差作为临界出砂压差。X2-1 井DST1 层、X2-1井DST2 层及X3 井DST2 层临界出砂压差分别为2.24、1.57、2.78 MPa。

X 油田涠洲组涠三段砂岩胶结类型以接触式胶结为主，成岩作用较弱，胶结强度低。孔隙度及渗透率越高，砂岩强度越低，油层越容易出砂。3 个出砂层渗透率与临界出砂压差之间均存在负相关关系（图2）。

图2 渗透率与临界出砂压差关系Fig.2 Relationship between permeability and critical sanding pressure difference

通过临界出砂压差与渗透率回归关系式，计算得到未出砂层的临界出砂压差。通过生产压差与表皮系数拐点法、临界出砂压差与渗透率关系式法结合，综合确定X 油田涠洲组涠三段6 个测试层出砂压差，并取临界出砂压差及地饱压差中的低值作为临界生产压差，结果见表4。

表4 X 油田测试层临界生产压差结果Table 4 The results of critical production pressure difference of test layers in X oilfield

3.2 采油指数校正计算

通过污染表皮、部分射孔拟表皮、斜井拟表皮校正得到直井低污染、完全射孔状态下的采油指数。流度变化表皮及油藏形状表皮属于油藏特征，不进行校正。

以拟稳态流公式为基础，通过式（7），首先计算出表皮校正后的日产油，进而计算出校正后的采油指数，计算结果见表5。

表5 测试层校正后采油指数Table 5 Oil production index after correction of test layers

式中：Jo为采油指数，m3/d·MPa；Qo为地面日产油，m3/d；Pe为供给边界压力，MPa；Pwf为井底流压，MPa； μo为地下原油黏度，mPa·s ；Bo为原油体积系数；re为供给边界半径，m。

3.3 米采油指数校正计算

3.3.1 直井米采油指数计算

矿场米采油指数Jom定义为DST 测试采油指数Jo与射孔厚度LP（斜厚）比值。通过对斜井拟表皮系数校正，计算得到的采油指数为直井采油指数Jov，直井采油指数除以测试层有效厚度，计算得到直井米采油指数Jovsm；经过部分射孔拟表皮系数校正后，计算得到直井完全射孔条件下米采油指数Jovpm；污染表皮系数校正后，得到直井、完全射孔及低污染条件下米采油指数Jovm。校正前后米采油指数对比见表6。

表6 测试层校正前后米采油指数对比Table 6 Comparison of specific oil production index before and after correction of test layers

3.3.2 直井、斜井条件下米采油指数换算公式建立

图3 井斜角与直井米采油指数/矿场米采油指数关系Fig.3 Relationship between well deviation angle and vertical well specific production index

回归公式为：

应用式（8）可以简便地将不同井斜角下的Jom转换为Jovsm。

3.3.3 部分射孔与完全射孔条件下米采油指数换算公式建立

在部分射孔条件下，采油指数/射孔厚度定义为Jom，完全射孔下的采油指数/油层有效厚度定义为Jovpm。

(Jovpm－Jom)/Jom与之间存在着负相关关系（图4），回归公式为：

图4 射孔程度与（完全射孔米采油指数-矿场米采油指数）/矿场米采油指数关系Fig.4 Relationship between perforation degree and (difference between specific production index of completely perforated and field method) /field specific production index

应用式（9）将不同射孔程度下的Jom转换为Jovpm。射孔程度高于82% 时，（Jovpm－Jom）/Jom为负值；射孔程度低于82%时，（Jovpm－Jom）/Jom为正值。

4 结论

（1）从污染表皮、井斜拟表皮及射孔拟表皮分解计算入手，评价多种产能影响因素对采油指数及米采油指数的影响，对采油指数及米采油指数实施校正，实现测试层精细产能评价。

（2）污染表皮与生产压差关联分析，推测本区部分测试层地层存在出砂现象。应用表皮系数与生产压差关系图版确定出砂层临界出砂压力；应用已出砂层临界出砂压力与渗透率关系图，计算未出砂层临界出砂压力，两种方法综合应用确定出测试层临界出砂压差。

（3）应用校正直井米采油指数作为产能统一评价尺度，制作井斜角（垂厚/斜厚）与米采油指数增产倍数关系图；制作射孔程度与米采油指数变化率关系图，实现矿场米采油指数到直井校正米采油指数的快速转换。

（4）本文研究方法不仅解决了本油田探井产能评价中存在的问题和难点，也为海上类似油田探井产能评价提供了借鉴。