試井解釋方法在上古盒8氣藏中的應用

田婉玲 洪 鴻 齊二坡 吳茂富

長慶油田第一采氣廠測試中心，陜西 靖邊 718500

1 盒8氣藏基本地質特征

2000～2002年長慶氣田在已發現的上古區塊內進行了大規模試采工作，試采的重點是盒8氣藏，盒8屬于上古生界下石盒子組，廣泛分布于鄂爾多斯盆地，在它上面的石千峰組和上石盒子組大面積連續分布的泥質巖是上古生界含氣系統的區域性蓋層；在它下面的本溪組鋁土質泥巖，巖性致密，橫向分布穩定，不僅分割了上、下兩套含氣系統，而且是上古生界含氣系統良好的區域性底板和下古生界含氣系統的區域性蓋層。在長慶氣田盒8氣藏主要分布在烏審旗區、靖邊區和蘇里格區。其中烏審旗區屬低滲透砂巖孔隙型巖性氣藏，氣層的分布嚴格受砂體展布控制，砂體發育中心氣層厚度大，砂體邊緣氣層薄；靖邊區儲層多而薄，且連片性差；蘇里格區石盒子氣層分布廣，具有砂體厚度大、儲層物性好、單井產量高、儲量豐度高的特點。

2 試井解釋方法

通常采用的試井解釋方法為圖版擬合法。針對各種不同類型的地層，制作各式各樣的圖版。這些圖版反映了地層的特征，實際解釋過程就是將實測曲線與這些圖版曲線做對比，以辨別地層類型，劃分流動階段，得出相應地層參數。

這種利用曲線進行對比、分析和判別的過程，在試井解釋中稱為“診斷”。其過程一般是在雙對數圖上，結合壓力曲線和壓力導數曲線進行判別。另外，在其它圖上（如單對數圖和直角坐標圖），地層特征也有它獨特的反映，有時這種特征還更明顯，常稱這種曲線為 “特種識別曲線”[1]。如圖1徑向流在單對數圖上表現為直線，圖2為雙對數圖。

診斷曲線按不同流動段可分為三個階段：

圖1 壓力恢復曲線單對數圖

圖2 壓力恢復曲線雙對數圖

2.1 早期段

指井筒儲集影響段。當井筒儲集系數C為常數，這一段的壓力曲線和壓力導數曲線，在雙對數坐標圖上均表現為斜率為1的直線（常稱為45°線）。

早期段壓差與時間的關系畫在直角坐標圖上是一條過原點的直線，稱為早期段的特種識別曲線。

2.2 中期段

又稱為無限作用徑向流段，其壓力導數是一條水平線。中期段的特種識別曲線是單對數曲線。

2.3 晚期段

這一段往往反映邊界特征，其邊界的類型一般分為：

反映氣頂、活躍的邊水或底水及注入水的恒壓邊界；反映致密斷層或存在地層的不滲透邊界；封閉系統，如果不滲透邊界把一個氣藏圈閉起來，則形成封閉系統。

下古生界馬家溝組儲層試井解釋結果表明，大部分為復合氣藏模型（或帶邊界模型），少數為均質地層模型及雙孔介質模型，模型簡單且較規則。例如1號井從雙對數圖上可直接反映出該井儲層是復合氣藏，近井地層較差，外圍地層變好，其單對數、雙對數擬合圖見圖3～4。此解釋方法適用于較規則的雙對數曲線圖，這在大多數下古碳酸鹽巖儲層氣井中得到了較好的應用。

圖3 1號井單對數擬合圖

圖4 1號井雙對數擬合圖

隨著勘探開發的深入，長慶氣田鉆探的氣井逐漸由下古轉向上古，而上古砂巖氣藏由于橫向和縱向上的非均質性，加之每口井都需工藝改造，呈現出與下古不同的特點。如盒8氣藏為河流相沉積，存在河道邊界，非均質性強，進行過壓裂改造，導數曲線后期上翹，形態各異，不僅地質特征復雜，而且模型選擇困難，其導數與雙對數曲線多為線性流型，見圖5～6。

圖5 壓裂井壓力恢復曲線單對數圖

對盒8氣藏進行解釋，首先根據實測導數曲線進行圖形分類，大體識別地層反映形式；再結合作業方式或地質特征，選擇與之相匹配的模型；然后是參數擬合，通過早期段、中期段和晚期段所控制的基本參數，對照實測導數曲線進行優選，使之反映真實的地層情況，同時結合半對數擬合、壓力歷史擬合對整個流動狀態進行反復驗證，使理論值與實測曲線達到較好的擬合；最后通過地質綜合分析來減少試井解釋結果多解性的影響，讓解釋結果能反演單井儲層的變化規律，在此基礎上進一步運用試井動態預測法對氣井的配產和穩產性進行模擬以指導氣井有效開發。

圖6 壓裂井壓力恢復曲線雙對數圖

3 試井解釋方法的應用

3.1 圖形分類法

上古氣井主要分布在烏審旗氣田、蘇里格氣田，同時包括靖邊氣田的上古氣井。2000～2002年對上古16口氣井進行了試井，取得了壓力恢復資料。

從圖形分析角度反映出上古氣井的壓力恢復曲線主要為線性流類型，其特征為早期段不明顯的井儲和表皮效應，到中期段，壓力和導數曲線表現為1/2或1/4斜率的直線。氣井在試氣前一般進行了壓裂改造，加入了支撐劑，因而上古氣井解釋模型主要為壓裂井模型，具體可分為壓裂井和壓裂+邊界反應兩類。

3.1.1 壓裂井類型

此類氣井中期段為線性流，后期無明顯的邊界反應。

壓裂井類型分為無限導流垂直裂縫和有限導流垂直裂縫，前者由于實施壓裂，在井底形成長度很大的無限導流垂直裂縫，此時無因次裂縫導流能力Fcd大于500，中期段壓力和壓力導數曲線表現為1/2斜率。后者由于裂縫中充填物的影響，使導流能力有所降低，壓力和導數斜率均有所降低，形成1/4斜率的裂縫和地層雙線性流[2]。

3.1.2 壓裂＋邊界反應類型

此類氣井壓力恢復曲線在表現出線性流特征的同時，后期的邊界反應明顯；同時有個別氣井無線性流特征，但后期邊界反應明顯，主要情況有：

徑向復合地層，外圍變差，曲線后期上翹；外圍存在平行邊界；外圍存在矩形不滲透邊界，曲線后期上翹；徑向復合地層，外圍變好，導數曲線后期下翹，此類氣井較少，目前在盒8氣藏中暫未遇到。

3.2 模型選擇法

對試井資料進行解釋時，一個關鍵步驟就是“模型診斷”，即通過圖形判斷，結合對油氣田地質情況的了解和分析，來選擇合適的解釋模型。在試井分析中，常常采用雙對數“診斷曲線圖”和“特種識別曲線圖”來進行解釋模型的識別。試井分析解釋模型包括井的模型、儲層模型和邊界模型。

3.2.1 井的模型

井的模型主要根據壓力恢復早期曲線來確定，其影響因素有井儲效應、表皮效應、井底裂縫等。結合地質資料可知，上古盒8砂巖氣藏的氣井在完鉆后采取了不同程度的壓裂措施，在進行解釋時多考慮為壓裂井模型。

3.2.2 儲層模型

儲層模型是對儲層定量描述的一個偏微分方程組，一般由控制方程、初始條件、邊界條件（有時包括連接邊界條件）等組成。儲層受滲透率、表皮因子、井筒存儲系數、裂縫性質、斷層距離、雙孔隙介質中的竄流系數和彈性儲容比以及單井注采比等參數的影響[3]。

儲層模型包括均質儲層模型、雙重孔隙介質儲層模型、雙重滲透介質儲層模型、三重介質儲層模型、復合儲層模型。上古砂巖氣藏多屬于均質或復合儲層模型[4-5]。

3.2.3 邊界模型

邊界模型包括定壓邊界模型（單一定壓邊界、多條定壓邊界、矩形或圓形定壓邊界）、封閉邊界模型（不滲透邊界：一條直線斷層或多條直線斷層、矩形或圓形封閉邊界）、半滲透（泄漏）斷層模型和高滲透生成不同的模型等。邊界模型可根據壓力恢復晚期曲線確定。上古砂巖氣藏多屬于矩形或平行邊界。

通過圖形分類法與模型選擇法對盒8氣藏進行了初步解釋，解釋步驟見圖7。

圖7 盒8氣藏解釋步驟示意圖

3.3 參數擬合法

在正確選擇試井解釋模型的基礎上，求得準確的地層參數。首先根據早、中期曲線特征，初步確定井筒儲集系數C、表皮系數S、滲透率K，使曲線早、中期段達到近似擬合。 然后對不同模型調整R、M、D、L、ω、λ、Fcd、Xf等參數使理論曲線與實測曲線充分擬合，在此基礎上進行壓力歷史擬合檢驗，并結合地質情況綜合分析，獲得與實際情況相符的解釋參數。

多數情況下，初步擬合后理論曲線與實測曲線并不完全重合，這需要對參數做進一步調整。下面針對上古盒8砂巖氣藏的氣井儲層模型，做進一步的分析。

2號井為蘇里格氣田1口開發井，生產層位為盒8，該井于2002年進行了修正等時試井。終關井雙對數和導數曲線見圖8。

圖8 2號井終關井雙對數和導數曲線

3.3.1 模型選擇

根據導數和雙對數曲線形式，該井在續流段結束后出現徑向流直線段（即0.5直線段）為均質表現，但后期導數曲線有上翹反映，結合物探、地質資料，證實井周圍無明顯溝槽邊界存在，其導數上翹為物性變差反映，因此可以選擇復合氣藏模型進行解釋。

3.3.2 參數擬合

首先進行初步擬合，即確定K、S、C值。在擬合的過程中會出現以下幾種情況：若歷史擬合，理論曲線的ΔP大于實測曲線的ΔP。半對數分析，理論曲線的直線段斜率偏高，且理論曲線高于實測曲線。雙對數分析，主要表現為壓力與壓力導數的理論曲線略高于實測曲線（主要在中、晚期段），且壓力導數的理論曲線的駝峰形狀比實測曲線拱度（即駝峰的寬度）小，則說明S值偏大。S值大時壓力與壓力導數的理論曲線略高于實測曲線 （主要在中、晚期段），且壓力導數的理論曲線的駝峰形狀比實測曲線拱度（即駝峰的寬度）小；而S值小時壓力與壓力導數的理論曲線略低于實測曲線（主要在中、晚期段），且壓力導數的理論曲線的駝峰形狀比實測曲線拱度（即駝峰的寬度）大。若雙對數分析及半對數分析，理論曲線落后于實測曲線，歷史擬合差異不大，說明C值偏大。

其次，擬合后半段，即調整Ri、M，調整過程中注意以下幾點：若雙對數分析，壓力導數的理論曲線值上翹部分低于實測曲線，半對數分析，理論曲線上翹部分低于實測曲線，歷史擬合，主要表現為理論曲線的ΔP減小，說明M、D值偏小；若雙對數分析，壓力導數的理論曲線值上翹比實測曲線晚，半對數分析，理論曲線上翹部分上翹比實測曲線晚，歷史擬合，主要表現為理論曲線的ΔP減小，說明Ri值偏大。

最后進行壓力歷史檢驗即在調整參數過程中兼顧壓力歷史擬合，最終使雙對數和壓力歷史得到較好擬合。

3.4 地質綜合分析法

通過采用修正等時試井法進行產能試井，并在產能試井的穩定點后，進行延時的關井壓力恢復試井，求得較好的導數曲線。利用導數曲線，求得基本的地質參數（K、S、C等），同時可以結合該地區的地質條件進一步判斷地層的某些特征。上古盒8砂巖氣藏屬于河流相砂巖沉積，是低滲透砂巖儲層，井底具有壓裂裂縫，河流相沉積，具有條帶形阻流邊界。這些地質特征必然對試井資料解釋產生影響，因此將試井軟件分析與地質研究緊密結合，對測試井附近的地質情況、產層的發育、裂縫發育等加以綜合考慮，得出更準確的地層參數，提出影響氣井滲流特征的地質依據。

在對2號井的解釋過程中，徑向復合模型和平行邊界模型均能得到較好的擬合，這就是試井的多解性影響。但由地質研究可知，蘇里格氣田河流相沉積，具有條帶形阻流邊界，所以選擇平行邊界模型解釋更符合實際。

3.5 動態預測法

通過以上四種方法的應用可以得到試采井的曲線反映類型、地質模型和地層參數，以此為依據對生產進行預測，動態預測法就是一種試井模擬技術。表1為3號井應用壓恢試井資料對不同產量進行的預測，動態預測見圖9。根據不同配產下的穩產年限預測結果，結合開發方案及生產動態可對氣井配產進行調整，為開發方案實施及氣井配產提供依據。

表1 3號井動態預測表

圖9 3號井動態預測圖

4 結論

a）通過試井分析加深了對盒8氣藏的認識。試井解釋結果反映出盒8上古氣藏16口井試井解釋平均滲透率0.71×10-3μm2，最大為2.08×10-3μm2，最小僅0.016 1×10-3μm2，為低滲砂巖氣藏。其中烏審旗區5口試采井滲透率K值差別較大，大于1×10-3μm2的只有1口，其余4口井均小于0.2×10-3μm2。蘇里格區10口井試井解釋表皮系數S平均在-4.82，表明壓裂措施使近井地帶儲層得到改善；井區平均滲透率0.63×10-3μm2，最大為2.08×10-3μm2，最小0.016 1×10-3μm2，顯示出地層非均質性特征。

b）壓裂措施雖使近井地帶儲層得到改善，但部分氣井壓裂裂縫較短，未能起到貫穿低滲邊界的作用。

c）通過近幾年的試井解釋工作，總結出一套適用于上古盒8氣藏的解釋方法，主要有圖形分類、模型選擇、參數擬合、地質綜合分析、試井動態預測等方法。這些方法能有效解釋上古盒8氣藏各類氣井的試井資料，為新區開發方案的編制和單井動態模擬提供可靠依據，同時利用試井解釋結果對氣井進行動態預測，可以有效指導氣井開發。

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