低渗透油田储层综合评价方法

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net　第27卷　第2期2006年3月石油学报ACTAPETROLEISINICAVol.27　No.2Mar.2006　基金项目:中国石油天然气股份公司重点科技攻关项目(030151Ο2Ο1)成果。作者简介:杨正明,男,1969年1月生,1991年毕业于石油大学(华东)开发系,2004年获中国科学院博士学位,现为中国科学院渗流流体力学研究所高级工程师,主要从事渗流理论、低渗透油田开发和三次采油方面的研究工作。E2mail:yzmhxj@263.net

文章编号:0253Ο2697(2006)02Ο0064Ο04

低渗透油田储层综合评价方法杨正明　张英芝　郝明强　刘先贵　单文文(中国科学院渗流流体力学研究所　河北廊坊　065007)摘要:根据低渗透储层特点,利用恒速压汞、核磁共振、低渗透渗流理论和物理模拟实验研究手段,将喉道半径、可动流体百分数、启动压力梯度、有效驱动因子4个参数作为低渗透油储量的评价指标,建立了与之对应的分级评价方法和分级界限。同时以丰度、有效厚度、喉道半径、可动流体比率、启动压力梯度和有效驱动因子6个参数作为低渗透油田储量综合评价指标建立了评价新方法。该方法成功地应用于大庆油田外围低渗透储层评价,为低渗透储层的合理开发提供了理论依据。关键词:低渗透油田;储层评价;评价参数;综合评价方法;大庆油田中图分类号:TE311 文献标识码:A

Comprehensiveevaluationofreservoirinlow2permeabilityoilfieldsYangZhengming　ZhangYingzhi　HaoMingqiang　LiuXiangui　ShanWenwen(InstituteofPorousFlowandFluidMechanics,ChineseAcademyofSciences,Langfang065007,China)Abstract:Therate2controlledmercuryinjection,nuclearmagneticresonance,porousflowtheoryoflow2permeabilityreservoirandphysicalsimulationwereusedtoevaluatethereservesoflow2permeabilityreservoirs,takingthroatradius,percentageofmobileflu2id,start2uppressuregradientandeffectivedrivefactorastheevaluatingindexes.Thecorrespondinghierarchicalappraisalmethodandhierarchicaldemarcationlineweresetup.Acomprehensivemethodforevaluatingthereservesoflow2permeabilityreservoirswasproposed.Forthenewmethod,reservoirπsabundance,effectivethicknessandthroatradius,aswellasthepercentageofmobileflu2id,start2uppressuregradientandeffectivedrivefactoraretakenastheevaluatingindex.Thismethodhasbeensuccessfullyappliedtotheevaluationoflow2permeabilityreservoirsinDaqingperipheraloilfield.Keywords:low2permeabilityoilfield;reservoirevaluation;evaluatingparameter;comprehensiveevaluationmethod;DaqingOilfield

在目前探明的石油地质储量中,低渗透储量占了很大的比例。在对中、高渗透储层进行评价时,常常用渗透率、孔隙度、中值半径、丰度和产能等几个重要参数来表征[122]。但对于低渗透储层,其渗透率低,原油存在边界层,流动过程中存在非线性、启动压力梯度,并受到液固界面影响[326],若沿用中、高渗透储层的评价方法,选取的评价参数不能完全反映低渗透储层的本质特征,因此迫切需要补充新的低渗透油田储层评价参数和建立新的储层评价方法。1　低渗透油田储层评价新参数111　喉道半径喉道半径是表征低渗透储层岩心孔隙结构的重要因素,它影响低渗透油田流体的渗流能力。喉道半径越大,渗流阻力越小,储层流体的开发潜力越大;反之,如果喉道半径越小,流体的渗流阻力就越大,储层流体的开发难度越大。实验采用恒速压汞仪来测定低渗透储层的喉道半径。利用恒速压汞技术可以对多孔介质的孔隙和喉道大小和数量进行直接测量,同时给出孔隙中孔道和喉道的信息,这对于孔、喉性质差别很大的低渗透、特低渗透储层尤其重要。图1是大庆外围8块低渗透岩样孔道半径和喉道半径的分布曲线。从图1可以看出,对不同渗透率级别的岩心,其孔道大小及分布性质差别并不大,其差别主要体现在喉道大小及分布上。它说明低渗透率、特低渗透率储层性质主要受喉道的控制,正是喉道大小决定了储层流通性质的好坏,并进而影响开发效果。图2为不同油区低渗透岩心孔道半径和喉道半径与渗透率的关系。从图2可以看出:当渗透率相同时,油区Ⅱ岩心的孔道半径与油区Ⅰ岩心的孔道半径相差不大,而油区Ⅱ的喉道半径比油区Ⅰ的喉道半径要大。这表明,对于不同的油区,只用渗透率来进行低渗透储© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

　第2期杨正明等:低渗透油田储层综合评价方法65　图1　大庆外围8块不同渗透率岩样孔道半径和喉道半径的分布曲线Fig.1　DistributioncurveofthroatradiusandporeradiusforDaqingperipherallow2permeabilitycores

层的分类和评价流体的渗流能力是不准确的。112　可动流体比率可动流体比率是表征低渗透储层孔隙流体赋存特征的一个重要参数。对于低渗透或特低渗透储层而言,由于孔隙微细,孔隙壁面比表面积大,展布在孔隙壁面上的束缚流体含量很大,此时可动流体比率对储层流体渗流性能的影响不容忽视。在我国低渗透油藏开发实践中就存在因为可动流体比率很低而导致油田开发效果不好的例子,如新疆小拐油田的开发[7]。

图2　岩心喉道大小对渗透率贡献关系曲线Fig.2　Relationofpermeabilitywiththroatradiusforlow2permeabilitycores

用研制的低磁场核磁共振岩心分析仪,对大庆外围特低渗透油层岩样进行了可动流体的测试,并进行了水驱油实验。研究结果见图3。由图3可以看出,

在渗透率小于0101μm2时,可动流体比率与渗透率没有很好的相关关系。部分渗透率较低的岩心可动流体比率反而较高;反之亦然。但总体而言,当渗透率小于图3　大庆外围低渗透油田岩心可动流体与渗透率和驱油效率的关系Fig.3　RelationofpermeabilityandoildisplacementefficiencywithpercentageofmobilefluidinDaqingperipherallow2permeabilitycores1×10-3μm2(超低渗透储层)时,可动流体平均值小于20%;当渗透率为(1～10)×10-3μm2(特低渗透储层)时,平均可动流体比率为30%;当渗透率大于10×10-3μm2(低渗透储层)时,平均可动流体比率高于40%。总体上,平均可动流体比率随着岩心渗透率的增大而变大。 实验测试资料表明:在相同的渗透率条件下,不同的油区的平均可动流体比率也不一样。当油区Ⅱ渗透率大于011×10-3μm2时,其可动流体平均值大于30%;而当油区Ⅰ渗透率小于5×10-3μm2时,其可动© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

66　石 油 学 报2006年　第27卷　流体平均值小于30%。可动流体比率与驱油效率间却存在很好的相关关系,可动流体百分比值越大,驱油效率越高。这也说明了可动流体比率比渗透率参数更能反映储层开发潜力的大小。113　启动压力梯度由于低渗透储层孔道微细,流体在渗流过程中受到固液作用的影响很大,呈现非达西渗流现象,其中启动压力梯度是其主要特征。图4为大庆外围低渗透储层启动压力梯度与渗透率的关系。从图4可以看出:当岩心渗透率大于5×10-3μm2时,启动压力梯度值相对较小;当渗透率从5×10-3μm2降到1×10-3μm2时,启动压力梯度上升幅度加大;当渗透率降到1×10-3μm2以下时,启动压力梯度急剧上升,表示注采井间渗流阻力变大,储层更加难以动用。图4　大庆外围低渗透储层启动压力梯度与渗透率的关系Fig.4　Relationofpermeabilitywithstart2uppressuregradi2entinDaqingperipherallow2permeabilityreservoirs114　有效驱动因子根据平面径向渗流理论,并考虑到低渗透储层启动压力梯度特征,导出低渗透储层单井产量公式为[8]Q=0154287EKhΔpμBln(Re/rw)(1)式中　Q为单井产量,m3/d;K为储层渗透率,10-3μm2;h为储层厚度,m;Δp为驱动压差,MPa;μ为原油粘度,mPa・s;B为原油地层体积系数;Re为井泄油半径,m;rw为井筒半径,m;G为启动压力梯度,MPa/m;E为有效驱动因子,可以表示为E=1-G(Re-rw)Δp(2) 从式(2)可以看出,有效驱动因子是一个低渗透储层所特有的反映启动压力梯度与驱动压力梯度综合效应的系数,其物理意义为在克服储层启动压力梯度后所剩余的用于有效驱油的压力比率,它表征开发过程中低渗透储层驱动能量的大小。图5为大庆外围低渗透储层有效驱动因子与产量和渗透率的关系曲线。由图5可以看出,当有效驱动因子较小时,由于用于克服启动压力梯度要消耗较大