長8儲層低滲透油藏壓裂水平井生產動態分析

王麗霞

（華北油田公司第三采油廠地質研究所 河北河間 062450）

關鍵字：低滲透油藏；水平井；應力敏感性；驅動方式；生產動態

1 研究區概況

油田構造位置處于鄂爾多斯盆地西南部西緣天環向斜南段，主要有6套含油層系，主要含油層系為上三疊統延長組長8段，構造整體表現為平緩的西傾單斜。研究區面積約2515.6 km2，目前已探明石油地質儲量為1771.14萬噸。長8油層組沉積相類型為辮狀河三角洲，沉積亞相包括前三角洲和三角洲前緣，沉積微相包括分流河道、水下分流河道、分流間灣以及水下分流間灣等，以水下分流間灣和水下分流河道為主。儲層巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，巖屑砂巖少量。長8段儲層為典型的低孔低滲儲層，實測儲層孔隙度主要分布范圍為7%～13%，平均10.8%；滲透率分布于0.16～0.68×10-3μm2，平均0.40×10-3μm2。自開發以來，該油田經歷了直井開發階段、水平井先導試驗階段以及水平井開發階段，目前正處于水平井開發階段。

2 儲層滲流規律研究

2.1 油水兩相滲流特征

油藏儲層為三相（油、氣、水）飽和，束縛流體主要存在于壁面附近和微小孔隙中，在毛管力作用下，一般難以流動，滲流阻力增大；自由流體流動性較好，主要處于較大孔隙中。可動流體飽和度由束縛流體飽和度決定，對儲層滲流能力有直接影響。相比孔隙度和滲透率，可動流體飽和度更適合作為儲層物性評價的參數。從實驗結果可知，研究區長8儲層束縛水飽和度和等滲點含水飽和度均較高，具有較窄的兩相共滲區，較低的驅油效率。

2.2 啟動壓力梯度

低滲透油藏中，滲流規律一般為低速非達西滲流，不符合達西定律。因此，存在啟動壓力梯度。流體要在儲層介質中流動，必須要克服巖石表面水化膜的阻力和固液兩相界面作用力。研究區長8儲層的擬啟動壓力梯度、最小啟動壓力梯度和滲透率相關性較好，擬啟動壓力梯度、最小啟動壓力梯度隨著滲透率升高而降低，表現為負相關關系，滲透率平均為0.4×10-3μm2，對應的擬啟動壓力梯度、啟動壓力梯度分別為0.189MPa/m和0.071 MPa/m。

2.3 儲層應力敏感性

由于低滲透油藏中啟動壓力梯度的存在，儲層應力敏感性更強，應力變化對儲層滲透率的影響很大。增大所受應力，孔隙喉道變小，部分甚至喪失滲流能力，增大了啟動壓力梯度。

2.4 天然裂縫

低滲透油藏普遍發育天然裂縫，天然裂縫可以提高儲層滲流能力和產能，也會使得油田油水關系變得復雜。一般投產初期，油井含水率升高多與微裂縫相關。

研究區長8儲層裂縫主要發育在斷裂帶附近，裂縫主要受斷層控制，裂縫產狀以NEE向高角度縫為主，裂縫密度低，約為0.03～2.6條/m，但開啟程度好，寬度為0.1～1.0 mm，長度一般為10～30cm，天然裂縫對油氣富集和開發有重要作用。

3 壓裂水平井生產動態分析

3.1 產量遞減規律研究

根據研究區長8油層12井區的產量遞減情況，最終選擇雙曲遞減規律對生產井進行產能遞減描述。若井底壓力不變，無論油藏是否有邊界，將產量-時間關系放在雙對數坐標中，均符合Arps遞減方程。若將雙曲、調和指數遞減曲線繪制到同一圖版，當進入遞減階段不久，tD＜0.3以前，產量遞減方式均符合指數遞減，與遞減指數取何值無關；而tD＞0.3之后，各種遞減方式才會表現出不同特征。顯然，tD＜0.3時，均可將產能遞減視為指數遞減。研究表明，在定產量條件下，產量遞減規律符合調和遞減。然而，進入后期開發的油氣田，多不符合定壓生產和定產量生產，因此，遞減規律表現出多樣性。同時，產量遞減規律往往均隨著生產條件而發生變化。A1和A2井是研究區遞減規律代表性較強的井，產能遞減規律采用雙曲遞減規律進行描述，遞減指數為0.80和0.58。從產能遞減曲線可知，A1井產能遞減速度慢，A2井速度快。

3.2 含水變化規律研究

研究區大部分井含水變化規律水驅曲線均可使用甲型或乙型描述，丙型、丁型曲線在研究區不適用。產水率較低的早期段，采用甲型曲線更合適，含水率較高的井，采用乙型曲線。根據研究區部分井含水變化規律曲線可知（圖1、圖2）：甲型、乙型曲線相關系數均較高，表明研究區使用甲型、乙型水驅曲線非常合適。

3.3 生產動態分析

3.3.1 確定單井口動液面

圖1 A3井含水變化規律曲線

圖2 A4井含水變化規律曲線

根據收集的生產數據可知，單井井口壓力為常壓，動液面資料僅包括有限生產時間的，在穩定生產條件下，動液面深度主要和單井含水率和產量相關。本文主要使用多元回歸法和插值法進行動液面確定，且兩種方法適用性較好。插值法主要運用于預測產量分布性較好和實測液面數據點較多的情況，反之，則使用多元回歸方法。步驟如下：

（1）篩選代表性較好的含水率、產油量、液面等數據點。

（2）數據較多、分布較廣時使用插值法確定動液面。

（3）數據較少、分布范圍較小時，采用多元回歸法確定動液面，即首先將動液面于含水率和產液量開展二元回歸，確定單井回歸方程，再計算相關參數。

鑒于研究區單井基本無套壓，二元線性回歸基本能滿足計算精度，具體回歸方程如下：

式中， DL一動液面深度；QL一日產液量，t/d；fW一含水率；a0、a1、a2一回歸系數。

3.3.2 計算井底流壓計算

研究區單井氣油比較低，井口壓力接近大氣壓力或為常壓，且現代分析方法對井底流壓精度要求不高，因而可使用三段法對井底壓力進行近似計算。三段法指的是抽油井環空自井口到油層這段細分成三段：按純氣柱計算井口到動液面位置；按照混氣油柱計算動液面到泵入口深度位置；按照油氣水混合段計算泵入口到油層中部段位置。利用三段法精確計算井底壓力，氣柱段要考慮深度變化對氣體密度的影響，混合段需要校正含氣密度，井底壓力計算公式如下：

由于研究區油井在常壓下不產氣，因此可以忽略氣柱段壓力，可對上式進行簡化；按照純油段計算動液面到泵入口段，不做含氣校正，地層原油密度和地面脫氣原油密度的算術平均值作為原油平均密度；按油水兩相處理泵入口到油層中部段，不考慮含氣對密度的影響，按照含水率加權處理油水混合段的平均密度。井底壓力計算公式簡化如下：

式中，Pwf是井底流壓，Mpa；Pwh是井口油壓，Mpa；是井筒原油平均密度，g/cm3；是地層水密度，g/cm3；Doc是動液面深度，m；Dpu是泵吸入口深度，m；Df是油層中部深度，m；fw是當天平均含水率，0～1。

3.3.3 單井生產動態分析

根據12井區生產數據，利用RTA軟件，初值使用Blasingame法的分析結果，由于生產過程部分井不穩定，數據有間斷，擬合數據選用水平井模型分段擬合。分析可知，研究區長8儲層滲透性非均質性強烈，物性較差，導致單井產能差異性明顯。垂向、徑向滲透率的差異性可能與微裂縫相關，儲層滲透率的差異直接導致最終采收率和單井控制儲量的差異。

3.4 驅動方式研究

驅動類型的影響因素主要有地質和開發因素，驅動方式主要指標包括驅動指數DI、平均地層壓降Dpr以及無因次彈性產量比Npr。這三個指標確定驅動類型是以物質平衡原理為基礎，然而在不同開發時期，低滲透油藏的地層壓力很難確定。因此，利用計算指標確定研究區長8儲層的驅動方式不具備條件。在開發過程中，根據油藏開發指標的變化規律可對驅動方式進行定性研究。

研究區長8儲層為未飽和油藏，驅動方式可考慮三種，包括水驅、彈性驅以及復合驅。區內邊、底水未探明，初始含水飽和度達45%，開發后油井出水很快。典型開發曲線于彈性開采不符合，因而確定部分區域存在底水，但特低滲透油藏導致油水界面明顯。同時研究區不同時期地層靜壓資料缺少，工作制度變化快，采用常規開采曲線很難確定開發方式。為克服以上困難，本次采用重整流量或壓力曲線特征來確定驅動方式。

針對未飽和的彈性封閉油藏，壓力傳至油藏邊界則進入擬穩定流動。若油藏有邊水或底水的存在，開發后期油藏則非擬穩定流動，曲線斜率會變小，從而可對油藏是否水侵進行判斷，并能對油藏驅動方式進行確定。根據Blasingame圖版，其右邊曲線簇最上邊為穩定流，為剛性水驅驅動方式，最下邊為擬穩態流動，為彈性封閉驅動方式。兩條曲線之間則為彈性水驅過渡到剛性水驅。統計研究區單井水驅特征，符合彈性水驅方式。當然，驅動方式根據油藏不同位置、不同階段會變化，目前研究區主要為弱的彈性水驅方式，與實際開發過程相符合。

4 結論

（1）長8儲層為低孔低滲儲層，束縛水飽和度和等滲點含水飽和度均較高，具有較窄的兩相共滲區，較低的驅油效率；儲層存在啟動壓力梯度，擬啟動壓力梯度、最小啟動壓力梯度和滲透率具有較好的負相關關系；長8儲層應力敏感性整體為中等偏弱-強，應力傷害后原來的滲透率基本無法恢復。

（2）長8儲層產能遞減規律可采用雙曲遞減規律進行描述，大部分井含水變化規律均可使用甲型或乙型水驅曲線描述，丙型、丁型曲線在研究區不適用。生產動態分析選用水平井模型進行分段擬合，由于滲透性非均質性強烈，物性較差，導致單井產能差異性明顯。研究區主要為弱的彈性水驅方式，與實際開發過程相符合。