超深層白云巖儲層油氣產能試油前預測方法

丁心魯 黎麗麗 鄭函慶 劉勇 封猛 劉爽

摘要：塔里木盆地寒武系超深層白云巖儲層非均質性強、儲集空間復雜，流體性質識別難度大，試油獲油氣率低，試油周期長，影響了勘探開發的進程。通過整理9 口井14 試油層的錄井、測井及試油結果數據，統計、分析寒武系白云巖試油井段的錄井、測井響應特征，確定了和儲層含油氣性相關性好的參數及評價數值，形成了儲層含油氣性評價標準；另外明確了和儲層產能相關的測井參數，并充分考慮地層壓力、儲層特征、構造發育及壓裂酸化的影響，形成了寒武系鹽下白云巖儲層酸化前后產能預測方法。在塔里木盆地寒武系超深層白云巖儲層10 個試油層進行含油氣性評價，符合率為90%，試油獲油氣率提高了1 倍；對12 個試油層進行了產能預測，9 個試油層產量預測誤差在15% 以內，其中酸化前后產能預測結果變化不大的試油層，試油周期減少50%，其他試油層試油周期估算減少至目前的90% 左右。該方法可在塔里木盆地超深層寒武系白云巖儲層推廣應用。

關鍵詞：勘探開發；寒武系；白云巖；超深儲層；含油氣性評價；測井參數；產能預測；塔里木盆地

中圖分類號：TE328 文獻標識碼： A

0 引言

世界各國油氣資源勘探開發逐漸向深層超深層發展［1］。我國西部超深層油氣藏是指現今埋藏垂深在6 000～9 000 m 的油氣藏［2］。塔里木盆地是我國最具勘探開發潛力的含油氣盆地之一，是西氣東輸的主力氣源地，油氣資源特別是天然氣資源十分豐富［3］。塔里木盆地震旦系—下奧陶統發育著上千米的白云巖儲層，埋藏垂深普遍在7 000 m 以上，具有優質的生儲蓋配置組合。

自1989 年石油會戰以來，不斷對塔里木盆地下古生界非潛山型白云巖儲層進行勘探。2012 年，位于古城低凸起的GC６井在奧陶系鷹山組下段白云巖獲得了高產工業氣流；2013 年又在位于塔中隆起的ZS1 井寒武系鹽下白云巖獲得突破，發現了寒武系深層的原生油氣藏；2020 年1 月，部署在塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起上的重點風險探井LT1 井在7 940～8 260 m 的寒武系鹽下臺緣帶白云巖儲層獲得重大突破，在寒武系沙依里克組和吾松格爾組獲高產工業油氣流（日產油134 m3，日產氣45 917 m3），進一步證實了寒武系臺緣帶發育著優質礁（丘） 灘相白云巖儲蓋組合。這些井的突破，證實了塔里木盆地下古生界超深層白云巖具備油氣成藏條件，是塔里木盆地增儲上產的重要接替層位［4］。塔里木盆地下古生界超深層白云巖儲層埋藏深、儲集空間類型多樣，且成藏理論不夠成熟，造成勘探開發難度大，投資回報率低［5］，嚴重制約了其勘探開發進程。由于超深層白云巖儲層非均質性強、儲集空間復雜，導致油氣賦存狀態復雜，儲層流體性質識別難度大，錄、測井解釋符合率及試油獲油氣率低［6］，如何在試油前準確判斷其含油氣性及預測儲層產能，對試油方案優化、提高勘探時效、降本增效具有重要意義。

由于不同性質的地層流體，在錄井資料上有著不同的響應特征，因此從錄井資料著手，開展儲層含油氣性評價標準研究。自1939 年氣測技術誕生以來，錄井技術已經過80 多年的發展，建立了比較完善的技術體系與技術系列［7］。利用錄井資料評價儲集層流體性質，識別油、氣、水層，是油氣勘探中重要的環節［8］。與其他勘探技術對比可以發現，錄井技術成本較低，可以在第一時間內獲取儲層資料［9］。

氣測錄井技術在識別復雜流體性質上發揮著越來越重要的作用，不過目前大部分地區氣測錄井參數的應用只是定性分析，未能做到定量分析［10］，單一通過氣測值的高低判斷地層的含油氣性存在著一定的誤差甚至錯誤［11］。針對碳酸鹽巖儲層流體性質識別難度大的問題，祁新忠等依據不同流體烴組分（C1～C5） 含量不同的特性，采用烴比值法、輕烴比值法建立油層、凝析氣層、含氣水層、水層識別圖版，取得了較好的應用效果［12］。張攀等在分析總結氣測全烴曲線的形態特征及所對應的儲層流體性質基礎上，發現氣測曲線對于不同流體性質形態差異明顯，利用烴氣濕度指數、輕烴比值、挖掘效應可以較好劃分氣層和油層，以此為基礎建立氣層-油層氣測曲線識別法，在中東伊拉克Ｈ油田Ｋ油藏取得不錯的效果［13］。

產能能夠反映出一口油氣井的生產能力，準確的產能預測可以幫助油田了解油藏情況，進行合理配產，制定切合實際的開發方案，是油氣田開發核心。20 世紀20 年代末， 美國礦業局的Pierce 和Rawlines 發展了回壓試井法，并在氣田廣泛應用。1958 年Dyes 等進行了人工壓裂井的產能研究，1968 年Vogel 提出著名的Vogel 方程求解儲層產能，1979 年Tootle 利用電纜測井方法預測油氣井產能，1980 年Fetkovich 以均質有界地層瞬態滲流理論為基礎，求得定壓生產條件下的產量解，后將試井分析中的不穩定流動公式引入遞減分析中，建立了一套類似于試井分析的雙對數產量遞減曲線圖版擬合分析方法［14］。

國內研究人員在儲層產能評價方面的研究起步較晚且發展較為緩慢，20 世紀90 年代陳元千提出一點法［15］。該方法僅需知道地層壓力和一個工作制度下的井底流壓和相應的氣產量便可求得無阻流量。進入21 世紀后，楊瑀等根據等效連續介質理論，通過對基質、溶洞和裂縫3 種區域進行不同的排列組合，建立了6 種縫洞型油藏單井產能方程［16］；宛利紅等認為利用達西定理為基礎推導出來的產能公式具有很大的局限性，提出可以利用測井解釋資料，采用多元回歸的方法，建立產能與測井參數之間的關系模型，并結合薩爾凹陷致密油藏特點建立了適合致密油藏的產能預測模型［17］；蔣興才基于平面徑向穩態滲流原理，分析油層產能的主控因素，利用巖心、測井資料構建相關儲層參數測井解釋模型，初步實現了遼河葵東地區低電阻率油層產能預測［18］；白莎等深度挖潛測井資料，建立了基于測井資料的孔隙結構表征參數模型，構建儲層產能預測模型［19］；劉俊華等以電阻率與相對滲透率聯測獲得的巖樣實驗數據為依據，建立了利用電阻率測井數據計算相對滲透率并結合滲流理論公式進行產能預測的新方法［20］，在葡北區塊應用效果良好；谷一凡等基于巖心觀察、常規測井和成像測井資料分析，結合配套CT 掃描和薄片鑒定，將四川盆地高石梯區塊內燈影組四段的巖溶儲層劃分為孔隙型、孔隙-溶洞型和裂縫-孔洞型3 類，并以單井巖溶儲層類型的劃分為約束，結合“螞蟻體”追蹤技術，建立氣井分類產能模式［21］；李江等為了準確評價非達西效應和應力敏感效應對裂縫性碳酸鹽巖氣井產能的影響，建立了一種雙重介質徑向復合二項式產能綜合模型，為裂縫性碳酸鹽巖氣藏的高效開發和合理配產提供了理論依據［22］。

1954 年在東西伯利亞盆地發現第1 個元古宇原生油氣藏，截至2016 年底，在全球9 個盆地內的前寒武系—下寒武統已發現179 個油氣田［23］。砂巖、碳酸鹽巖以及硅質巖儲層是全球前寒武系—下寒武統原生油氣藏主要儲層類型，塔里木盆地的超深層寒武系儲層和四川盆地震旦系—下寒武統的主力儲層特征相近，主要發育白云巖儲層。通過調研前人研究成果發現，目前白云巖儲層產能研究都是定性認識，沒有上升到定量表達式，無法指導實際生產。筆者通過統計、分析錄井氣測派生參數及巖屑錄井顯示情況和試油結果的相關性，確定了和儲層含油氣性相關性好的相關參數及評價數值，建立了塔里木盆地寒武系超深層白云巖儲層含油氣性評價標準，試油前可以利用該方法優選出有利的試油目的層；然后，基于試油井目的層測井參數、儲層特征、構造發育、壓裂酸化情況及地層壓力等，對試油目的層進行量化評分，并根據評分值預測超深層白云巖儲層油氣產能。

1 儲層含油氣性評價及產能預測方法

通過整理塔里木盆地寒武系超深層白云巖儲層（以下簡稱超深層白云巖儲層） 已試油井射孔井段錄井資料，統計、分析射孔井段氣測派生參數及巖屑錄井顯示情況和試油結果的相關性，發現氣測派生參數濕度比、烴組分三角圖版指數、輕重比、同分異構比、氣測綜合評價因子及巖屑錄井中系列對比級別、槽面顯示情況和試油結果相關性好，以此為基礎建立了儲層含油氣性評價標準。另外，通過分析試油井射孔井段測井參數和采液指數的相關性，充分考慮儲層特征、構造發育情況、壓裂酸化及地層壓力的影響，預設各個因素的評分權重，并經過多輪次的驗證及修正，形成儲層量化評分標準，將儲層量化得分與試油井射孔井段采液指數進行相關性分析，建立了超深層白云巖儲層油氣產能試油前預測方法。統計、分析的白云巖儲層已試油井9 井14 試油層的錄井、測井及試油結果數據，均源自中國石油塔里木油田數據庫。

1.1 室內研究

1.1.1 儲層含油氣性評價標準

氣測錄井是直接測定鉆井液中可燃氣體含量和組分的一種錄井方法，是發現油氣層的一種直接技術手段。從塔里木盆地寒武系鹽下超深層白云巖儲層7 井8 試油層26 井段鉆井液循環過程中氣測錄井數據（其中F1、H4 井6 個試油層沒有氣測數據） 入手，計算各井射孔井段濕度比、烴組分三角圖版指數、輕重比、同分異構比、峰基比、烴斜率及氣測綜合評價因子等7 個氣測派生參數，并開展不同氣測派生參數和試油結果的相關性研究。

（1） 濕度比（Wh）。濕度比是指乙烷及其之后的烴類組分占總烴含量的百分比。該參數既能表現輕烴特征，也能反映重烴變化，且同一油藏的濕度比往往穩定在一個區間，不同油藏的濕度比則存在一定的差異。計算公式為