分流動單元平均毛管壓力曲線歸一化方法及應用

黃新波

(中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083)

分流動單元平均毛管壓力曲線歸一化方法及應用

黃新波

(中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083)

摘要：當油藏儲層結構復雜、非均質性較強時，通過常規平均毛管壓力得到的毛管壓力曲線不能很好地反映油藏非均質性，因此引入流動單元聚類分析方法，對油田取心井目的層段巖樣進行聚類分析，劃分流動單元；將有毛管壓力數據的每個巖樣進行歸類，運用 J 函數處理方法，得到不同流動單元平均化 J函數及平均毛管壓力曲線。實例分析結果表明：分流動單元平均化毛管壓力曲線能更好地反映油藏的非均質性，可用于計算油藏含水飽和度等參數，其結果精度較高。

關鍵詞：流動單元；聚類分析；毛管壓力曲線；J 函數

實驗室能夠測定油氣藏特定巖心的毛管壓力曲線，但是由于毛管壓力曲線受滲透率、孔隙度等因素影響，具有不同滲透率和孔隙度的巖心毛管壓力曲線是不同的，在整個油藏儲層巖石孔隙結構特征研究和油藏數值模擬中，希望得到的是全油藏范圍內不同物性參數下的毛管壓力[1]。目前，為了消除滲透率和飽和度的影響，可以用J函數方法處理，得到油氣藏平均J函數曲線，進而根據油藏實際的物性參數得到不同的毛管壓力。

1流動帶指標法劃分流動單元

通過對Kozeny-Carman的孔滲關系式修改，可推導出劃分流動單元的流動單元指數FZI。利用FZI提高滲透率的解釋精度是目前國內外研究及應用較為廣泛的方法[2-4]，其表達式為：

(1)

(2)

(3)

式中：FZI——流動單元指數，μm；RQI——儲層質量指數，μm；φz——孔隙體積φe與顆粒體積之比，無量綱；K——滲透率，10-3μm2。

具有相同FZI值的樣品，具有相同的孔滲性質，屬于同一類型流動單元。通過對眾多樣品的FZI值進行聚類分析，可對水力流動單元進行分類。對每類流動單元的電測響應進行多元回歸，建立相應流動單元的預測模型，進而預測非取心井的流動單元。

2J函數計算飽和度方法介紹

巖石的毛管壓力是巖石中流體飽和度的函數[5-6]，可以表述為下式：

Pc=f(Sw)

(4)

式中：Pc——毛管壓力，MPa；Sw——流體飽和度，%。

J函數表達式為：

(5)

計算飽和度方法如下：

(1)將實驗室測得的毛管壓力曲線轉換為油藏條件下毛管壓力曲線：

(6)

式中：Pc——毛管壓力，bars；σ——界面張力，dyn/cm；θ——潤濕接觸角，(°)；下標res表示油藏條件下測量值，lab表示實驗室條件下測量值。

(2)對巖心毛管壓力曲線進行J函數處理：

(7)

(3)對樣品的J(Sw)和Swn進行回歸[7]，可以得到：

J(Swn)=a(Swn)b

lnJ(Swn)=lna+blnSwn

(8)

將得到的每條毛管壓力曲線回歸系數a、b值進行平均化[8](幾何平均或算術平均)，即得平均毛管壓力曲線。

(9)

(4)已知油藏中任一點的高度，由式(10)計算該處毛管壓力：

(10)

式中：H——自由水面以上的高度，m；ρw,res、ρo,res——油藏條件下水、油密度，g/cm3；Pc——毛管壓力，0.1 MPa；再結合該高度的孔隙度和滲透率，由式(6)至式(10)可得：

Sw=Swi+(1+Swi)Swn

(11)

3實例應用

某海上E油田主力儲層為Gamba砂巖和Dentale砂巖，儲層之間為角度不整合接觸。Gamba層為近海沉積，儲層厚度5～40 m，埋深1 770～1 810 m。該儲層物性極好，孔隙度0.3%～36.0%，平均25.0%；滲透率(0.2～11 200)×10-3μm2，平均1 020×10-3μm2。Dentale層為河流湖泊沉積，儲層厚度20～160 m，埋深1 810～1 970 m。該儲層物性較好，孔隙度6%～32%，平均18%；滲透率(0.1～530)×10-3μm2，平均52×10-3μm2。

對該區410個巖心樣品進行流動單元聚類分析，劃分6類流動單元，如圖1、表1所示。

表1　流動單元劃分標準

圖1　RQI和FZI聚類結果

該油田15個巖心樣品有實驗數據見表2，依據流動單元劃分標準對其進行歸類，并對同一類型毛管壓力曲線用J函數方法進行平均化，平均毛管壓力公式回歸數據見表3。

將表3中參數帶入式(9)，得到油藏不同流動單元平均化毛管壓力曲線(圖2)。從圖中可以看出，C型、D型、E型和F型流動單元的孔滲結構依次變差。

將該結果在研究區用于計算含水飽和度，并與通過常規平均毛管壓力得到的含水飽和度進行對比，見表4。由表4可以看出：舊方法計算的含水飽和度誤差偏大，普遍大于10%；而采用本方法計算的含水飽和度誤差在10%以內，明顯優于舊方法的結果。

油藏不同區域流體間的界面張力、滲透率、孔隙度、束縛水飽和度是不同的。經過處理后，分流動單元平均毛管壓力曲線更符合油藏實際，能使儲層巖石孔隙結構特征研究和油藏模擬區域劃分更加精細和準確。

4結論與建議

(1)將多塊巖心的毛管壓力曲線基于流動單元劃分結果進行歸類，得到不同流動單元平均毛管壓力曲線及表達式，能更好地反映油藏的非均質性特點，為分區開展油藏數值模擬計算打下基礎，也為毛管壓力平均化提供了一種簡單可行的新思路。

表2　15塊巖心在不同壓汞毛管壓力下的驅替相飽和度

表3　不同流動單元下平均毛管壓力公式

圖2　E油田分流動單元平均毛管壓力曲線

流動單元深度/m含水飽和度測量值/%舊方法含水飽和度/%誤差/%新方法含水飽和度/%誤差/%C類1772353911.432-8.6C類1781283317.9307.1D類1785414612.2422.4E類1791364011.133-8.3E類18045350-5.7589.4D類181355597.352-5.5F類18285751-10.555-3.5F類1835626911.3643.2

(2)根據公式(11)可以計算油藏中油層任一高度的含水飽和度。該方法考慮了巖石孔隙度、滲透率及含油氣高度，不受地層巖性及所含礦物的影響，因而提高了毛管壓力曲線的統計應用范圍。當缺乏密閉取心資料,用電阻率測井資料解釋含水飽和度遇到困難時,可以采用該方法。

參考文獻

[1]陳杰, 周改英. 儲層巖石空隙結構特征研究豐富綜述[J].特種油氣藏, 2005, 12(4): 13-14.

[2]Amaeful J O, Altunbay M, Tiab D, etc. Enhanced reservoir description using core and log data to identify hydraclic (flow) units and predict permeability in uncored interval wells[J].SPE 26436, 1993：103-110.

[3]李陽, 劉建民. 流動單元研究的原理和方法[M].北京: 地質出版社, 2005：80-90.

[4]竇之林. 儲層流動單元研究[M].北京: 石油工業出版社, 2000：120-140.

[5]何更生. 油層物理[M].北京: 石油工業出版社, 2004: 192-215.

[6]李傳亮. 油藏工程原理[M].北京: 石油工業出版社, 2006: 55-63.

[7]羅明高. 毛管壓力曲線分布特征的確定[J].西南石油學院學報, 1988, 10(4):71-85.

[8]繆志偉. 一種計算平均毛管壓力曲線的方法[J].新疆石油地質, 1997, 18(1):67-69.

編輯：趙川喜

文章編號：1673-8217(2016)03-0099-03

收稿日期：2015-11-10

作者簡介：黃新波，碩士研究生，工程師，1980年生，2005年畢業于中國石油大學(北京)油氣田開發專業，現從事油藏工程研究。

中圖分類號：TE112.23

文獻標識碼：A