不同尺度滲透率評價方法研究

李 昊，張海茹 (中國石油大學(北京)石油工程學院，北京 102249)

不同尺度滲透率評價方法研究

李 昊，張海茹 (中國石油大學(北京)石油工程學院，北京 102249)

在油氣田開發過程中，滲透率是非常重要的參數之一。常用的滲透率評價方法有巖心分析、測井解釋和試井等。利用化驗分析和測試資料總結了幾種不同尺度滲透率評價方法的相互關系。實際資料處理結果表明，巖心滲透率直觀準確，但是一般僅限于小尺度范圍探測，由于分析數據的代表性差，因而必須與其他動態資料結合進行綜合分析;測井解釋滲透率通過測井資料間接獲取滲透率，能反映井筒附近較大區域的地層平均滲透率，也能很好地反映儲層物性在縱向上的變化規律;試井計算一個區塊的平均滲透率能反映該區塊地層的真實滲透率，多用于大尺度探測范圍，因而該方法在油氣田開發的中后期可以廣泛應用。

滲透率；巖心；測井；試井

在油氣田勘探開發過程中，儲層的滲透性是進行儲層評價的一個重要參數[1]。儲層滲透率評價對正確認識儲層特性、確定油氣井產能以及進行開發方案設計和調整工作具有重要意義[2]。目前，獲得儲層滲透率主要途徑有巖心分析[3]、測井計算滲透率[4]和地震解釋滲透率、電纜地層測試滲透率、鉆桿地層測試滲透率以及試井滲透率等方法[5]。由于滲透率獲取的方式不同，所得到的意義不同，現場應用條件也有區別。巖心分析滲透率反映的是幾厘米范圍內的巖石滲透性，屬于小尺度范疇；測井分析得到的滲透率反映幾十厘米范圍內的巖石滲透性，屬于中尺度范疇；試井分析探測范圍較大，屬于大尺度范疇。在某一特定區塊選用哪種方法計算滲透率，是油氣田勘探開發儲層評價的關鍵問題。筆者結合油田實際資料，在對巖心分析、測井及試井等常用滲透率評價方法研究的基礎上，基于以上3種不同尺度，探討其滲透率適用性及其相互關系。

1 不同尺度滲透率評價方法

目前國內對滲透率尺度劃分還沒有統一的標準，以儀器探測深度所反映的巖石滲透性范圍為標準，分別將巖心分析、測井、試井歸為小、中、大尺度滲透率評價方法。

1)巖心分析 通過鉆井取心，在室內對巖心分析滲透率時，一般以空氣為滲濾流體對巖樣進行直接測量得到取心處巖心的絕對滲透率。巖心分析的缺點是成本較高，探測范圍有限。根據目的區塊的巖石類型，用巖心樣品分析滲透率和孔隙度的對應關系，其相關式形式如下：

lgK=AΦ+B

(1)

式中，K為巖心分析得到的滲透率，10-3μm2；Φ為巖石孔隙度，%；A、B表示地區經驗系數。

2)測井 測井分析針對已勘探地區，利用取心所得的巖心滲透率與常規測井信息，通過數學統計等方法建立儲層滲透率與巖石孔隙度、束縛水飽和度、粒度中值等參數的統計回歸關系來計算滲透率。用測井資料可以連續確定縱向上的滲透率，但確定方法及結果依賴巖心分析結果，另外也受測井儀器探測范圍及表皮效應的影響。

利用斯倫貝謝公司生產的RFT儀器進行地層測試時會產生壓力降落，停止測試時壓力得到恢復，利用壓降法所得的滲透率為[6]：

(2)

式中，q為流量，cm3/s；μ為流體粘度，相當于鉆井液濾液的粘度，mPa·s；Δp為恢復后期壓力減去下降后期壓力，psi。

通過分析壓力在均勻無限大地層中球坐標系下的擴散方程，得到球形壓力恢復計算平均滲透率的公式為[6]：

(3)

式中，q1為流量，cm3/s；ms為壓力差與球形時間函數的斜率；Ct為未污染地層總壓縮系數，1/psi；φ為地層孔隙度，%。

鉆柱測試(DST)以鉆桿作為油管，利用封隔器和測試閥把井筒鉆井液與鉆桿空間隔開，在不排除井內鉆井液的前提下，對測試層段進行短期模擬生產。為獲取儲層物性參數，一般采用Horner法[7]：

(4)

式中,pws為井底壓力，MPa；pi為原始地層壓力，MPa；μ為液體粘度，mPa·s；K為試井解釋得到的滲透率，10-3μm2；B為液體地層體積系數；tp為開井生產流動時間，h;Δt為開井生產流動時間，h；h為儲層有效厚度，m。

3)試井 試井解釋滲透率是根據壓力降落曲線或恢復曲線計算得到的滲透率(有效滲透率)[6]，該方法結果可靠，但在高滲透地層由于壓力恢復太快以致不能進行定量分析。壓降分析的探測半徑大約為幾厘米，壓力恢復的探測半徑約在1m至幾米的范圍，因而所確定的滲透率只反映探測范圍內的有效滲透能力。不足之處是縱向分辨能力較差，目前還不能完全解決多層油藏滲透率的確定問題。

2 不同尺度滲透率的關系

上述方法得到的滲透率代表了不同尺度的探測范圍。結合油田實際資料，分別研究巖心分析滲透率與測井解釋滲透率、RFT解釋滲透率和DST解釋滲透率、壓降分析滲透率與巖心分析滲透率、測井解釋滲透率與試井解釋滲透率之間的關系，并了解各種滲透率的適應性。

巖心分析孔隙度和滲透率趨勢線與經驗公式對比圖如圖1所示。從圖1可以看出，巖心分析的趨勢線(圓點線)與幾種常用測井分析的經驗公式一致性不是很好。圖2所示為對某油田通過建立巖心分析滲透率和測井曲線的關系得到的滲透率，結果表明測井計算滲透率與巖心分析滲透率有較好的一致性。因此，在研究該油田時一般使用測井計算滲透率。

圖1 巖心分析孔隙度和滲透率趨勢線與經驗公式對比圖[8] 圖2 巖心分析與測井解釋滲透率對比圖

與DST測試方式相比，RFT測試方式不受地層限制，而DST測試的試油層段則不能劃分太細，因為通過1口井不能獲取多點壓力資料。表1所示為某陸上油田和海上油田分別通過DST測試和RFT測試得到的滲透率[6]。從表1可以看出，陸上油田進行了一個層位的DST測試，其滲透率代表較大范圍的平均值。通過RFT測試得到的滲透率代表較小范圍的有效滲透率，但有較好的縱向分辨率。海上油田通過DST測試得到的滲透率比通過RFT測試得到的滲透率大得多，但兩者在縱向上的大小分布較為相符。主要原因是鉆井過程產生強烈震動，導致井筒周圍巖層破損，因而通過DST測試得到的滲透率通常偏大。

表1 RFT解釋滲透率與DST解釋滲透率對比

圖3 試井解釋滲透率與測井解釋滲透率對比

壓降法的探測范圍和巖心分析的范圍基本相當，都屬于小尺度范疇，兩者有較好的相關性。下式是某油田由壓降法和巖心分析獲得的滲透率對比關系式[6]：

lgKcore=0.8719+0.9601lgKd

(5)

式中,Kcore為巖心分析得到的滲透率，10-3μm2；Kd為利用壓降法得到的滲透率，10-3μm2。

將試井滲透率與測井滲透率進行對比發現，在裂縫性儲層和疏松砂巖儲層兩者沒有相關性，試井滲透率通常要比測井滲透率大許多倍；在致密低滲透儲層，整體滲透率性差，測井滲透率通常大于試井滲透率(見圖3)。

3 結 論

1)巖心滲透率直觀準確，但是一般僅限于小尺度范圍探測，由于分析數據的代表性差，因而必須與其他動態資料結合進行綜合分析。

2)測井解釋滲透率通過測井資料間接獲取滲透率，能反映井筒附近較大區域的地層平均滲透率，也能很好地反映儲層物性在縱向上的變化規律。

3)試井計算一個區塊的平均滲透率能反映該區塊地層的真實滲透率，多用于大尺度探測范圍，因而該方法在油氣田開發的中后期可以廣泛應用。

[1]黃華,王藝景.確定不同巖性儲層滲透率參數的方法研究[J].國外測井技術,1999,14(3):15-17.

[2] 安小平,李相方.不同方法獲取滲透率的對比分析[J].油氣井測試,2005,14(5):14-17.

[3] Wingen N.Field application of core analysis and depth-pressure methods to the determination of mean effective permeability[J].SPE942063，1984.

[4] 楊勝來,魏俊之.油層物理學[M].北京:石油工業出版社,2004.

[5] Boutaud J L，Combe R M.Deboaisne and S.Thibeau.Heterogeneous formation assessment of vertical permeability through pressure transient analysis- field example[J].SPE36530，1987.

[6] 郭海敏.生產測井導論[M].北京：石油工業出版社，2003.

[7] Horner D R.Pressure build-up in wells[J].Proceeding third world petroleum congress, 1951(2):503-521.

[8] Hunt E R，Pursell D A.Fundamentals of log analysis.Part 7: Determining shaliness from logs[J].World Oil, 1997(3):55-58.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.07.010

TE311

A

1673-1409(2011)07-0027-03

2011-05-25

李昊，男，現主要從事石油工程專業方面的學習。