碳酸盐岩储层酸压停泵压降特征与缝洞规模关系

郜国喜，田东江，牛新年，罗彩明，范文同，刘永林

（中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000）

0 引言

酸化压裂是碳酸盐岩储层改造的主要手段［1］。近年来的勘探开发实践和理论研究表明，对于塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩储层，60%以上的油井完井后不能自然建产，需要通过酸压改造来达到建产目的［2-4］。但由于缝洞型碳酸盐岩油藏的非均质性［5-6］，目前还无法确定酸压改造所形成的人工裂缝的延伸状况及其与天然缝洞体系的沟通情况［7-11］。

1979年，Nolte首次建立了PKN（裂缝）压降曲线分析模型，利用压裂停泵后的压降曲线来确定裂缝几何尺寸、滤失系数、闭合时间等参数，系统地提出了压降曲线分析方法［12］。目前，国内外对压降曲线分析方法的研究基本上都是基于Nolte方法，其理论模型都是假设滤失系数为常数，因此，只有储层为均质介质时，其分析结果才较可靠，这一假设对缝洞型碳酸盐岩储层的压降分析会造成很大误差。本文在总结经典G函数压降曲线分析方法的基础上，根据缝洞型碳酸盐岩油藏的非均质特征，利用注水压降试井模型和物质平衡原理，建立了适合缝洞型碳酸盐岩油藏的停泵压降评价方法。

1 停泵压降曲线评价方法

停泵压力是停泵瞬间的井口压力，此时摩阻压力已经消除，它是井底压力与静液柱压力之差，也是停泵后测定压力降落曲线的起始点。停泵压力值的高低和压降的快慢及其双对数曲线形态反映了储层压力传导能力的差异，这种差异与储层缝洞发育特征有着十分密切的联系［13］。通过对停泵压降曲线进行分类分析，可有效判断人工裂缝沟通缝洞体的规模、层位和流动特征，从而准确评价酸压改造效果。

1.1 水平直线型

该类酸压井的停泵压降曲线呈水平直线（见图1）。在人工裂缝向前延伸，排量和液性不变的情况下，施工泵压大幅下降，酸液与人工裂缝表面灰岩大面积接触反应，酸蚀形成一条高导流的泄压通道，净压力持续下降，停泵井口压力基本不下降或有微小变化。

图1 塔北区块部分井停泵压降曲线

人工裂缝在延伸的过程中直接与缝洞体主体沟通，缝洞体内流动具有管流的特征，井底压力与缝洞体油藏压力瞬间达到平衡。由物质平衡原理可知任何外界流体的进入都会引起缝洞体内油藏压力的变化，由于缝洞型碳酸盐岩基质基本不具备渗透能力，可将缝洞体视为封闭单元，酸压后井底压力与原始油藏压力差值Δp的大小代表缝洞体容纳外界流体的能力。

式中：pwf为酸压后井底油藏压力，MPa；pp为停泵时的井口压力，MPa；ps为静液柱压力，MPa；Δp 为酸压前后油藏压力差值，MPa；pi为原始油藏压力，MPa；Vz为酸压液体总注入量m3；V为缝洞体体积，m3；Ct为综合压缩系数，MPa-1。

在注入地层液体体积一定的情况下，Δp越小，缝洞规模越大，停泵时的井底压力越接近原始油藏压力，酸压后产能越高；Δp越大，则缝洞规模越小，停泵时的井底压力远高于原始油藏压力，酸压后产能越低。该类型酸压井测井解释多为Ⅰ，Ⅱ类储层，天然裂缝比较发育。缝洞体内部以管流为主，油水易分离，适合单井吞吐注水替油［14］。

1.2 直线下降型

该类型酸压井的停泵压降曲线呈快速直线下降（见图2）。在人工裂缝向前延伸，排量和液性不变的情况下，施工泵压下降不明显，净压力保持稳定，采用“注水压降”试井模型进行分析，双对数曲线呈45°斜率变化（见图3），具有无限导流能力裂缝特征，说明停泵后注入液体主要沿某一条或几条天然裂缝进行滤失扩散。

图2 直线下降型停泵压降曲线

图3 直线下降型停泵压降双对数曲线

根据Darcy公式，通过一条裂缝的流量为

式中：qf为通过裂缝的流量，m3/d；Kf为裂缝渗透率，10-3μm2；wf为裂缝宽度，m；hf为裂缝高度，m；μ 为流体黏度，mPa·s；L 为流动段长度，m。

则通过n条裂缝的总流量为

裂缝与基质的总的流量公式表达为

式中：qm通过基质的流量m3/d；Km为基质渗透率，10-3μm2；A 为流动的横截面积，m2。

裂缝的流量贡献比为

式中：φf为裂缝孔隙度。

对于缝洞型碳酸盐岩，基质渗透率很低（（0.1～0.5）×10-3μm2），基质对总系统压力扩散贡献很小，基本可忽略不计。由式（4）—（7）可以看出，通过天然裂缝的流量与裂缝条数、裂缝宽度、裂缝高度以及裂缝渗透率有关，在裂缝各项参数一定的情况下，早期压力扩散与时间呈线性关系，因此停泵压力曲线快速直线下降是由于人工裂缝沟通了天然裂缝造成的，天然裂缝与缝洞主体相连通，为泄压通道，而缝洞体为存储空间［15-16］。

对于直井，人工裂缝在受力方向影响下，主要以横向延伸为主，纵向延伸较差，如果缝洞体位于人工裂缝的下方，则人工裂缝在延伸过程中无法与缝洞主体直接沟通，只能沟通缝洞体顶部的洞顶缝。因此，沟通天然裂缝的发育程度会对压力扩散的速度造成较大的影响，沟通的天然裂缝越发育，渗流能力越强，压力扩散的速度就越快，井底压力达到平衡的时间就越短。该类型酸压井改造目的层测井解释多为Ⅱ类孔洞型储层，酸压改造沟通的主要为底部缝洞体的洞顶缝。

1.3 弧形曲线下降型

该类酸压井的停泵压降呈弧形曲线下降（见图4）。在人工裂缝向前延伸，排量和液性不变的情况下，施工泵压具有缓慢下降的特征，采用“注水压降”试井模型进行分析，双对数曲线呈现均质特征（见图5）。

图4 弧形曲线下降型停泵压降曲线

人工裂缝在延伸的过程中直接与缝洞体沟通，缝洞体内具有均质油藏的渗流特征，井底压力与地层压力通过渗流扩散达到平衡。由于渗透率较低，不具备管流特征，油水不易分离，这类油藏不适合单井吞吐注水替油。测井解释孔隙度较低，天然裂缝为油气主要渗流通道。该类储层主要发育在大型缝洞储集体高部位，距离油水界面较远，开发后期可进行大规模重复酸压改造以达到增产的目的。

图5 弧形曲线下降型停泵压降双对数曲线

2 实例应用

HA-X井是塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起上的一口开发井，完钻标定显示井底正中“串珠”中心，波阻抗反演预测距一间房组顶面30 m左右发育较好储层，目标“串珠”周围有多个小“串珠”。该井测井综合解释Ⅱ类差油层1层6.5 m，储层平均孔隙度为2%；从电成像测井解释上看，裂缝不发育，一间房组储层仅解释一条裂缝。该井酸压井段位于一间房组，从酸压施工曲线看（见图6），在排量和液性一定的情况下，施工泵压变化不明显，没有直接沟通缝洞体的迹象，拟合净压力曲线保持稳定，拟合人工裂缝缝长71 m，说明酸压目的层储层发育较差，与测井解释结果基本吻合。

图6 HA-X井酸压施工曲线

HA-X井停泵压降曲线前期呈直线下降型，后期达到稳定后呈水平直线型（见图7），采用“注水压降”试井模型进行分析，前期双对数曲线呈45°斜率变化，后期快速下掉（见图8）。说明停泵后注入液体主要沿天然裂缝进行滤失扩散，压力扩散速度较快，说明沟通的天然裂缝较发育，渗流能力较强，井底压力达到稳定后与原始油藏压力较接近，Δp较小（2.5 MPa），说明缝洞体规模较大。

综合分析认为，该井改造目的层一间房组，储层发育较差，底部鹰山组缝洞体发育，人工裂缝沟通了底部缝洞体的洞顶缝，缝洞体规模较大，油气通过洞顶缝向井筒供液。酸后平均产油62.2 m3/d，累计产油超过2 104 m3，实现了高产稳产，与评价结果相吻合。通过对停泵压降曲线进行分析，能准确判断该井缝洞体发育的规模、层位、距井筒的距离，加深了地质认识，对该区块井位部署具有很好的指导作用。

图7 HA-X井停泵压降曲线

图8 HA-X井停泵压降双对数曲线

3 结论

1）根据缝洞型碳酸盐岩油藏特征，建立了适合缝洞型碳酸盐岩油藏的停泵压降曲线评价方法。该方法可有效判断人工裂缝沟通缝洞体的规模、层位和流动特征。

2）不同类型的停泵压降曲线代表不同的缝洞体特征：水平直线型说明缝洞体内流动具有管流特征，井底压力与缝洞体油藏压力瞬间达到平衡；快速直线下降型说明人工裂缝沟通了底部缝洞体的洞顶缝，天然裂缝为泄压通道，而缝洞体为存储空间；弧形曲线下降型说明缝洞体具有均质油藏的渗流特征，井底压力与地层压力通过渗流扩散达到平衡。

3）在注入地层液量一定的情况下，停泵后井底压力与原始油藏压力的差值代表了缝洞体规模的大小。其差值越大，沟通的缝洞体越小；差值越小，缝洞规模越大。

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