渤南探区明化镇组探井产能评价方法

许峰

(中法渤海地质服务有限公司，天津 300452)

高科超

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

卢中原

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

陈鹏

(长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100)

我国海上油气资源丰富，开发潜力巨大，是近年来油气勘探的重点领域之一[1,2]。在油气田勘探过程中，油气井测试是评价勘探成果的有效手段，在油气田勘探中得到广泛应用[3,4]。由于海上测试成本高昂，需提前对测试所需工具及作业进行规划，以降低作业成本[5]。油层产能是影响海上油井测试工具及装置准备的主要因素，如能在测试前根据测井资料了解油层产能，将有助于海上测试准备工作的开展，提高测试资料获取率，对海上油藏勘探具有重要意义。下面,笔者以渤南探区明化镇组探井为研究对象，通过测井方法和渗流力学理论分别建立了综合指数产能模型和径向流产能模型。

1 渤南探区地质概况

渤南探区是指119°20′以东、38°20′以南的渤海海域，是渤海盆地主要的油气富集区，发育着多套生油层系，勘探潜力巨大[6,7]。明化镇组是渤南探区油气勘探的主要目的层，其沉积相类型以河流相和浅水三角洲相为主[8,9]。明化镇组可细分为明化镇组上段和明化镇组下段[10]，含油气层位主要发育于明化镇组下段。明化镇组下段划分为6个油层组，自上而下依次为Nm0、NmⅠ、NmⅡ、NmⅢ、NmⅣ和NmⅤ，各油层组分布较稳定，对比关系较好，含油气潜力巨大。

2 综合指数产能模型

油井产能的高低与油藏自身孔隙度、渗透率、泥质含量、岩石压缩系数及流体黏度等参数密切相关，大量文献对采用测井参数预测油层产能进行了研究[11～14]。产能指数法预测产量是目前应用最多、最普遍的方法，是一种基于物性、电性、含油性参数的综合指数法。现有测井参数有自然伽马、自然电位、声波时差、电阻率及井径，测井计算参数有孔隙度、渗透率及含油饱和度，通过上述参数或参数组合，可以建立测井参数与油层产能之间的关系，进而实现探井产能的预测。

图1 电阻率、渗透率、孔隙度、含油饱和度与比采油指数关系

图2 综合产能指数与比采油指数之间的关系

渤南探区明化镇组含油面积大，原油物性变化大，储层分布复杂，勘探阶段储层物性资料和原油物性资料相对缺乏，需从反映储层物性和原油物性的相关参数出发，构建产能模型。综合指数产能模型是利用测井参数与原油黏度，构建储层孔隙度、渗透率、含油饱和度及原油黏度与比采油指数之间的关系[15]。油井产能受储层物性与原油物性控制，主要受地层压力、渗透率、含油饱和度及原油黏度等因素影响。为分析上述因素对油井产能的影响，根据渤南探区油井已有资料和测试井比采油指数建立了相关关系，图1为渤南探区明化镇组电阻率、渗透率、孔隙度、含油饱和度与比采油指数关系。从图1可以看出，测试获得的比采油指数与电阻率、渗透率、孔隙度、含油饱和度之间的相关性较弱，反映出该区域储层物性、流体性质变化大，油井比采油指数受多重因素共同影响。为实现测井参数对油井产能的预测，利用测井参数与原油物性参数进行组合建立产能方程，最终选择了相关性较好的综合产能指数：

F=φ·K·So/(10000μo)

式中：F为综合产能指数，1；φ为孔隙度，1；K为渗透率,mD;So为含油饱和度，1；μo为原油黏度，mPa·s。

建立综合产能指数与比采油指数之间的关系。图2为该区综合产能指数与测试比采油指数之间的关系，其关系式为：

J=0.788F-0.482R2=0.527

(1)

式中：J为比采油指数，m3/(d·MPa·m)。

3 径向流产能模型

在油气藏勘探过程中，获取的地质资料及地层流体物性资料都非常有限，研究油井产能的方法很多，但适用于勘探阶段的产能预测方法很少[16,17]。平面径向流是地层原油向井底聚集的流动过程，离井筒越近，渗流面积越小，渗流速度越大(图3)[18]。因径向流产能模型是基于渗流力学理论，模型理论依据强，且所需资料少，所以广泛应用在油气田勘探阶段及开发早期。为此，笔者采用平面径向流法建立了勘探阶段油井径向流产能模型，并结合渤南探区明化镇组油井实际情况，通过对已有资料进行综合分析，探讨了油井产能预测方法。

图3 平面径向流模型

对于勘探井，井投入生产前地层压力处于稳定，开始生产后流体向井筒流动产生径向流。假设地层水平且均质等厚，定井底流压生产，考虑钻完井过程中储层损害的影响，油井稳定生产后油井产量与压差之间的关系可以用裘比公式进行表征[19,20]：

(2)

式中：Qo为产油量，m3/d；Ko为油相渗透率，mD；h为储层厚度，m；pe为地层压力，MPa；pw为井底流压，MPa；re为储层供油半径，m；rw为油井井眼半径，m；Bo为原油体积系数，m3/m3；S为表皮因数，1。

在油藏测试作业中，通常用比采油指数衡量油井产能，比采油指数定义为单位生产压差下单位厚度油层的产量。比采油指数可以写为：

(3)

在油藏孔隙中通常包含油水两相，根据油气藏开发经验，油相渗透率是含油饱和度的函数，可以表示为[21]:

(4)

式中：Kro为油相相对渗透率，1；K为地层渗透率，mD；Sw为油藏含水饱和度，%；Swi为油藏储层束缚水饱和度，%；Sor为油藏储层残余油饱和度，%；n为常数,1。

将方程(4)代入方程(3)可以得到：

(5)

由于受储层伤害及流动速度等因素的影响，造成了流体在储层中发生非达西流动，比采油指数与流动系数之间呈非线性关系，于是有：

(6)

式中：a，b为系数。

原油黏度是影响原油流动能力的重要参数，对于地面原油样品，有黏温曲线，用Beggs公式计算地层原油黏度:

(7)

A=4.4044·(ρoa·Rs+17.7935)-0.515

B=3.0352·(ρoa·Rs+26.6904)-0.338

C=-0.1767·lg(μod)+2.1146

式中：μod为脱气原油黏度，mPa·s；ρoa为脱气原油密度，g/cm3；Rs为溶解气油比，m3/m3。

图4 明化镇组产能模型比采油指数与流动系数拟合曲线图

为确定径向流产能模型中的相关参数，根据渤南探区明化镇组已有27井层测试资料进行回归(见图4)。根据回归结果，可以得到渤南探区明化镇组产能方程为：

(8)

4 现场应用

将上述2种方法用于对2个测试井层比采油指数进行计算，井所在油藏及流体基本参数见表1。将计算结果与实测结果进行对比，结果如表2所示。由表2可知，综合产能指数产能模型预测结果与实际测试比采油指数的误差分别为10.24%和14.21%，径向流产能模型预测结果与实际测试比采油指数的误差分别为8.98%和14.11%，误差在可接受范围内，预测结果对现场施工有一定指导意义。

表1 2个测试井层基本参数表

表2 预测结果与实测结果对比表

5 结论

1)由于渤南探区单个测井参数与比采油指数相关性差，利用孔隙度、渗透率、含油饱和度及原油黏度组合建立了综合产能指数，利用综合产能指数建立了渤南探区明化镇组探井产能预测模型。

2)基于渗流力学理论和油藏工程方法，推导了流动系数与比采油指数之间的关系模型，结合渤南探区明化镇组测试数据，建立了渤南探区明化镇组探井产能预测模型。

3)利用综合指数产能模型和径向流产能模型对渤南探区明化镇组2个测试层产能进行了预测，预测结果与实测结果之间误差较小，验证了模型的准确性。研究结果对现场施工有一定指导意义。