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1、砂泥岩储层测井产能预测方法及应用谢关宝赵文杰(中国石化石油工程技术研究院北京100101)摘要：储层产能预测对油田勘探和开发有着重要意义。本文基于渗流力学基本原理，研究了砂 泥岩储层测井产能评价及预测方法，建立起预测砂泥岩储层产能的数学模型，实现了利用测井资 料预测砂泥岩储层产能的技术方法，对影响产能的主要因素进行了分析。实际资料处理结果表明， 测井产能预测技术在优化储层改造方案、缩短海上测试周期等方面有着重要应用前景，对今后勘 探和开发实践提供了有意义的指导和借鉴。 关键词：砂泥岩储层；产能预测；流入产能；测井资料；影响因素1引言随着油气勘探目标日益复杂，以及勘探开发程度的不断提高，如何发挥
2、测井资料在石油工程 和油藏管理等领域的作用，是摆在测井技术人员面前的艰难挑战。应用测井资料对储层的油、气、 水的产量做出预测和评价，既可有效提高勘探效果，又可为开发部署与规划提供重要的基础数据【】。测井产能预测是测井学科的一项前沿应用技术，尚处于探索阶段。在进行储层产能预测时， 需解决两个关键问题：一是建立符合实际的产能预测模型；二是校正各种影响因素，提高储层产 能预测精度。国外一些著名的服务公司如斯伦贝谢等，已经把产能预测作为油气层测井解释的一 项重要内容，其方法是基于测试及测井资料进行产能预测。近几年国内已陆续开展了这方面的基 本方法研究工作，目前还没有形成一套较为成熟的技术【5-9】。2
3、预测方法分析21概念模型储层产能是表征储层产液能力的重要参数，可分为理想产c油井协调产能能、井底流入产能和油井协调产能，如图1所示。井口(1)理想产能储层理想产能(A点)也称为最大潜在产能，为最大畅喷情 况下的产量。此时假设储层被完全打开，并且不受储层射孔方式、井筒 储层损害的影响。理想产能受到的影响因素有储层的物性、流体粘度、储层压力、启动压力及含油饱和度等。_储层_ 肉弓理想产能-BPH，(2)井底流入产能蕉储层井底流入产能(B点)是指油气由储层流向井底时的产荚能。影响储层井底流入产能的因素很多，如储层物性、流体粘度、能储层压力、启动压力、含油饱和度、储层损害程度、射孔因素及图1产能关系示
4、意图井底流压等。正确地分析储层流入产能，校正各种影响因素，对储层产能研究具有重要的实际意义。(3)油井协调产能油井中，油气混合液(多相流)在由井底向地面流出时，流体的物理性质及动力学性质会对 油井的产量造成影响，此时油井地面产能(c点)并不同于井底的实际产能。如果要计算油井的 产能，则就需要利用节点分析法进行井的流入动态特性分析和井的流出动态特性分析，利用二者 之间关系计算井口协调产量，来指导油井的优化生产。三者之间的关系为：油井协调产能井底流入产能理想产能 综合分析各种资料，基于测井资料提高井底流入产能的计算精度，达到对储层产能的准确评价，然后综合分析井筒多相流特性，计算井口的协调产能，可为
5、实现优化储层改造方案、缩短建井周期、指导油井科学生产提供重要依据。本文主要以井底流入产能为研究对象。22井底流入产能预测221产能预测模型 流体在储层中流动遵循流体渗流模型。通过各种假设条件，可利用达西定律和状态方程，建立产能预测公式：g：堡型口=o(1)11)肛(1n上+S)式中，g一产能，m3d；足一渗透率，103“m2；蝴层厚度，m；尸广地层有效压力，MPa；尸!旷一并底压力，MPa；忙一供油半径，m；一井径，m；s一表皮系数；一流体粘度，InPas；岳一体积系数。(1)式为产能计算的理论模型基础，它为储层产能预测提供了依据和参考，在利用各种方法得 到储层产能参数的基础上，采用合理的产能
6、计算模型就可得到储层的产能。理论模型是理想条件 下的计算方法，尽管不能直接利用其计算储层产能，但它为实际产能计算提供了理论指导【l】【21。 222产能指数法预测井底流入产能在产量模型计算公式中，可将产量视为产能指数科与井底压差厶p(井底压差=储层压力一井底流压一启动压力)的乘积，即：q=PI厶p(叭式中，g一产量，m3d，如折算为td，则需要乘以油气的密度；一产油指数，m3(d脚a)；4p井底压差，御a。产能指数为各产能参数(如渗透率K、有效厚度办、流体粘度肌井眼半径供液半径表皮系数s等)的函数【21，不同类型的油藏模型其具体表达式不同，但可统一表示为PI=f呸，h，p，re，rW，s，23
7、产能指数修正法在不能直接获得储层井底压差的情况下，利用产能指数法得到的产能计算结果可能与实际试367油结果误差较大，分析原因主要有如下几方面【1】【2】： 1)该方法的理论基础主要是基于线性、径向渗流理论得到的，并且储层的边界情况复杂，模型的理想化与复杂多变的油藏类型不匹配。 2)储层异常压力影响了储层产能预测的精度。3)储层非损害性因素(如井斜、完井程度等)影响了产能预测结果。 系统误差的产生影响了产能预测的精度，因此，有必要探讨其他方法来提高产能预测精度。在产能指数法的基础上，对(2)式两边取对数：lgg=lg+lg卸由此可见，产量的对数与产能指数的对数及井底压差的对数均呈线性关系。考虑到
8、实际参数 计算误差及实际地区的情况，三者之间关系会变得相对复杂一些，如下所示：lgg=口lg肼+6lg卸+cf41即g=y。卸6f5、式中，y一与储层损害、流型、边界条件、工程因素等有关的参数，尸10。；口一与产能参数计算有 关的参数：6一与储层压差计算有关的参数。这三个参数的使用实际上是对储层产能预测结果进行了校正，使得结果精度更加可靠：如果 产能预测过程中各参数的求取都比较准确，那么三参数y、口、6的值均为1：由于产能影响因素 较多，影响因素的复杂性与产能参数计算结果的相对简单化是一对矛盾，因此计算过程中肯定会带来较大的误差，利用含误差的川和彳p回归得到的三参数实际上起到了校正的作用，这时
9、三参 数的值都不为l，这样就有效地起到了对结果校正的作用。3影响因素分析31储层沉积、构造特性对产能的宏观控制作用前人研究成果表明，储层的沉积微相类型对于储层产能具有重要的决定性作用【31。从沉积特 征本身来看，沉积微相的几何和物理特征决定了水力 单元的轮廓、尺寸和渗流特征【4】，进而控制了储层产 能的分布。在沉积和构造特征分析的基础上，可以从宏观方面入手分析储层的产能分布。罩暑 V32储层物性嘲L有效渗透率与产能关系如图2所示，可以看出相 同情况下，储层的渗透率越高，产能越大，渗透率与蚰加如加m 产能呈线性关系。 00OlO1llO 100储层物性对储层产能的影响表现为：有效渗透率(lOum
10、2)相同条件下，孔隙度越大，有效渗透率越高，图2有效渗透率与产能的关系孔隙结构越好，则储层的产能越高；通常情况下，中高孔渗储层的产能要高于低渗透储层的产能；由于低渗透特性，使得低渗透储层只有经过产能改造才能形成工业产能，所以低渗透储层 的开采成本要高于中高孑L渗储层。33储层含油气品质储层含油气品质包括储层有效厚度和烃类的饱和程度等。在其他条件相同的情况下，储层有 效厚度越大，产能越大，有效厚度和产能呈线性关系【”。储层烃类的饱和程度(含油气饱和度)是影响储层产能的另一重要因素，在含油气情况下， 如果其他条件相同，油浸、油斑、油迹、荧光等所指示的储层产能是不一样的，如果只关注储层 的其他特性而
11、忽视储层的含油气品质将会给储层产能的预测带来很大的误差。34储层流体性质储层的流体性质包括流体粘度、溶解气油比及饱和压力等61。在产能计算中，流体性质的影 响体现在粘度和体积系数上，其关系如图3所示，从图中可以看出流体粘度与产能之间的关系， 当流体粘度较小时(低于7rIlPas时)，粘度对产能的影响非常显著，而且产能也非常高；当流体 粘度大于7mPas时，产能比较低，粘度的影响不敏感。体积系数的变化范围比较小，同时对产能 的影响也比较小，如图4所示。图3地层原油粘度与产能关系图4流体体积系数与产能关系35油藏类型及供油面积受沉积特征、构造作用和成岩环境的影响，油藏类型都不尽相同，由此带来的供油
12、面积和供 油边界对储层的产能预测具有重要的影响。通常情况下为了研究方便，产能预测模型中将供油面 积假设为一个理想的圆形，供油半径和井筒半径的影响如图5、6所示，相同条件下，供油半径越 大，产能越高。两者对产能的影响相对比较小。p，fm一枷扎，”4，”：=2。：兮oO255075100125l供油半径(m)图5供油半径与产能的关系图6井筒半径与产能的关系36储层井底压差储层井底压差与产量呈线性关系【7】：相同储层物性条件下，如果储层井底压差较大，则储层 流体产量较高：反之，储层流体产量较低，如图7所示。37工程施工设想在井筒周围有一个很小的环状区域，由于泥浆的侵入、射孔不完善、酸化、压裂等原因，
13、 造成了该区域的渗透率与油层不同，由于我们观测的油层性质参数必然受到靠近井壁处地层状况 的影响，所以表皮系数因素有必要加以考虑，其和产能的关系如图8所示，当表皮系数为负时， 对产能的影响很大，当表皮系数为正时，随着表皮系数的增大，对产能的影响不明显，如图8所 示。5O5101520 25表皮系数图7生产压差与产能的关系图8表皮系数与产能的关系4产能预测测井系列的选择测井产能预测评价存在很大困难，要提高计算参数的精度，首先选择和推荐下列测井新技术： (1)用自然伽马能谱测井确定粘土矿物类型，进行储层损害评价； (2)利用阵列感应资料确定泥浆侵入深度：(3)用核磁共振测井评价储层、确定流体粘度；
14、(4)MDT快速识别储层流体性质、准确获取储层参数。 表1是我们通过研究推荐的裸眼井测井产能预测系列。用这些测井系列所采集的资料能在不同井内流体的条件下较好地鉴别岩性、划分储集层，计算各种地质参数，从而较准确地进行产能评价。3705应用实例51产能预测优化储层改造方案T174井是胜利油田北部陡坡带的一口井，为砂砾岩储层，低孔低渗，一般需要进行压裂改造 才能获得产能。对该井27042718m井段、2878228952 m井段、293529772 m井段进行了产 能预测处理分析。上述井段具有核磁共振测井资料，因此优先利用核磁共振测井资料进行产能预 测，核磁共振测井提供了准确的孔隙度、渗透率、含水饱和度、束缚水饱和度等参数，可提高油 水有效渗透率计算的精度。表1产能预测配套测井系列泥浆条件研究参数常规测井系列存在的问题推荐测井系列自然电位、自然伽马、岩性相渗透率、流体阵列感应测井， 储层参数：岩性、饱和度密度测井、声波、中子、感核磁共振测井，(&、岛6、踮)、孔隙度、应测井或侧向测井、微侧粘度确定困难，淡水泥浆自然伽马能谱测相渗透率、储层压力、有效向、邻近侧向、微球形
