氣田砂巖氣藏值的確定理工論文
1儲層巖性及孔喉特征
鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東區(qū)(以下簡稱蘇東地區(qū))上古生界砂巖主要有石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖3種類型。下二疊統(tǒng)下石盒子組盒8段以巖屑石英砂巖和石英砂巖為主,下二疊統(tǒng)山西組山1段、山2段以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主。儲集層段填隙物平均含量在14.3%~17.4%之間,主要為黏土礦物(水云母、高嶺石、綠泥石)、硅質(zhì)和碳酸鹽膠結(jié)物,部分層段含較多凝灰質(zhì)雜基。蘇東地區(qū)盒8、山1、山2段砂巖孔隙類型以溶孔、晶間孔、粒間孔為主,其中盒8段的儲集空間主要為溶孔(雜基溶孔、巖屑溶孔等)、晶間孔、殘余粒間孔及少量微裂隙。
2確定儲層物性下限的分析方法
2.1經(jīng)驗統(tǒng)計法
經(jīng)驗統(tǒng)計法是以巖心分析孔隙度、滲透率資料為基礎(chǔ),以低孔滲段累計儲滲能力丟失占總累計的左右為界限的一種累計頻率統(tǒng)計法,現(xiàn)已被國內(nèi)各大油田所采用[1-6]。利用蘇東地區(qū)盒8段、山1段、山2段儲層常規(guī)物性分析資料,編制的孔隙度、滲透率頻率分布、累計頻率及累計能力丟失曲線見圖1、2。孔隙度儲氣能力、滲透率產(chǎn)氣能力的計算公式為:式中Qφi為孔隙度儲集能力;QKi為滲透率儲集能力;Hi為樣品長度或儲集層厚度,m;φi為孔隙度;Ki為滲透率,mD。經(jīng)對蘇東地區(qū)盒8段、山1段、山2段的物性特征、巖性特征和孔隙結(jié)構(gòu)特征分析,認(rèn)為該區(qū)儲層為典型的中低孔—低孔、低滲—特低滲儲層。孔隙度為5%~15%,滲透率為0.1~1.0mD,滲透率能力較差。按照經(jīng)驗統(tǒng)計法(圖1、2),考慮到長慶油田低孔、低滲的儲層特點,按照累計頻率丟失不超過總累計的20%,累計儲能、產(chǎn)能丟失不超過總累計的10%。當(dāng)盒8段孔隙度下限取5.0%時,累計頻率丟失約18%,儲能丟失8.5%;當(dāng)盒8段滲透率下限取0.10mD時,累計頻率丟失約18%、累計產(chǎn)能丟失約4%。因此,確定盒8段孔隙度下限為5.0%,滲透率下限為0.10mD;同理,可以確定山1段孔隙度下限為4.0%,滲透率下限為0.075mD;山2段孔隙度下限為3.5%,滲透率下限為0.075mD。此時丟失的儲氣能力、產(chǎn)氣能力和厚度都符合盆地的地質(zhì)特點。
2.2孔隙度—滲透率交會法
根據(jù)蘇東地區(qū)巖心分析成果作出孔隙度—滲透率交會圖(圖3),曲線呈3個線段:第一線段滲透率隨孔隙度迅速增加而增加甚少,該段孔隙主要為無效孔隙;第二線段滲透率隨孔隙度增加而明顯增加,此段孔隙是有一定滲透能力的有效孔隙;第三線段為孔隙度增加甚少而滲透率急劇增加,此段巖石滲流能力較強并趨于穩(wěn)定。確定第一、第二線段的轉(zhuǎn)折點為儲集層與非儲集層的物性界限,即盒8段孔隙度下限為5.0%,圖2各段砂巖儲層滲透率頻率直方圖及累計滲流能力丟失圖山1段孔隙度下限為4.0%,山2段孔隙度下限為3.5%。根據(jù)孔隙度—滲透率交會圖可得:當(dāng)盒8段φ=5.0%時,對應(yīng)的滲透率下限為0.10mD;山1段φ=4.0%時,對應(yīng)的滲透率下限為0.07mD;山2段φ=3.5%時,對應(yīng)的滲透率下限為0.08mD。
2.3最小流動孔喉半徑法
通過蘇東地區(qū)壓汞資料分析認(rèn)為,壓汞汞驅(qū)替巖樣中潤濕相的過程與地下氣相驅(qū)替地層水的過程是相似的[7]。當(dāng)試驗壓力轉(zhuǎn)化為喉道半徑后,可得到每塊巖樣的含汞(氣)飽和度與喉道半徑之間的相關(guān)關(guān)系(表1);再根據(jù)該樣品實測的孔隙度、滲透率值,可得到孔隙度、滲透率、喉道半徑、含汞(氣)飽和度4者的關(guān)系圖(圖4)。根據(jù)蘇東地區(qū)儲層物性,擁有70%以上可供油氣通過的喉道及其所控制的孔隙空間體積為基質(zhì)產(chǎn)氣提供條件,這時所對應(yīng)的孔喉半徑值作為最小流動孔喉半徑[7]。根據(jù)蘇東地區(qū)氣藏樣品壓汞資料分析(表1),可得出以下結(jié)論:盒8段、山1段最小流動孔喉半徑定為0.05μm,山2段最小流動孔喉半徑定為0.02μm。由圖4可得,當(dāng)飽和度一定時,孔隙度隨最小流動孔喉半徑的增大而增大;當(dāng)最小流動孔喉半徑一定時,孔隙度隨含氣飽和度的增大而增大。盒8、山1段最小流動孔喉半徑為0.05μm,山2段最小流動孔喉半徑為0.02μm,根據(jù)物性和孔喉結(jié)構(gòu)相關(guān)關(guān)系圖(圖4),用最小流動孔喉半徑來確定儲層孔隙度,進(jìn)而確定滲透率、含氣飽和度下限值:盒8、山1段孔隙度下限取值為5.0%,滲透率下限取值為0.10mD,含氣飽和度下限為55.0%;山2段孔隙度下限為3.5%,滲透率下限為0.075mD,含氣飽和度下限為45.0%。
2.4測井參數(shù)法
確定物性下限有效厚度的測井參數(shù)下限主要根據(jù)產(chǎn)層與非產(chǎn)層所顯示的測井參數(shù)特征確定。蘇東地區(qū)上古生界砂巖目前未測試到真正的干層,根據(jù)探區(qū)的儲層特點及試氣產(chǎn)量的分布特征,在保證儲能及產(chǎn)能丟失符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)上,以單層試氣產(chǎn)量大于500m3/d作為氣層下限。做出聲波時差與深側(cè)向電阻率的交會圖,并利用測井解釋參數(shù)作孔隙度與含水飽和度、泥質(zhì)含量與密度交會圖,從而得到蘇東地區(qū)氣層有效厚度下限。
3儲層物性下限的驗證
3.1生產(chǎn)資料法
驗證儲層物性下限一口氣井在其他條件不變的情況下,氣井生產(chǎn)時的滲透率為:式中Qg為氣井產(chǎn)量,104m3/d;pe為地層壓力,MPa;pw為氣井生產(chǎn)時井底流壓,MPa;T為氣層溫度,K;μg為氣體的地下黏度,mPa?s;Z為氣體的偏差系數(shù);h為有效厚度,m;re為泄流半徑,m;rw為井眼半徑,m;K為氣層滲透率,mD。這里討論的是氣體流動的最小滲透率值,故可以將井看作為完善井,即設(shè)S和Dqg等于0。根據(jù)單層試氣井試氣資料,在產(chǎn)能一定的情況下,就可以計算出蘇東地區(qū)主力氣層段產(chǎn)工業(yè)氣的滲透率下限(表3)。根據(jù)目前蘇東地區(qū)天然氣儲量規(guī)范,2000~3000m井深的天然氣井達(dá)到工業(yè)氣流的標(biāo)準(zhǔn)為0.3×104m3/d。當(dāng)采用生產(chǎn)壓差為5MPa開采時,盒8段產(chǎn)層產(chǎn)氣的滲透率下限為0.120mD,山1段產(chǎn)層產(chǎn)氣的滲透率下限為0.085mD,山2段產(chǎn)層產(chǎn)氣的滲透率下限為0.097mD,這和前述方法得到的結(jié)果基本符合。
3.2產(chǎn)能模擬法
驗證儲層物性下限產(chǎn)能模擬法是利用蘇東35-57井儲層巖心,在地層壓力溫度條件下,沿水平方向建立不同的生產(chǎn)壓差,獲得單向滲流條件下的氣相滲流速度,再轉(zhuǎn)換成徑向滲流條件下的單井產(chǎn)能[8-10]。設(shè)實驗室?guī)r心氣體流速為QR,巖心滲流面積為A,單井日產(chǎn)氣量為Q,有效厚度內(nèi)氣體滲流面積為2πrh,D為試驗巖心的直徑。則可得:根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,氣層的有效厚度取10m。本次研究根據(jù)產(chǎn)能模擬實驗結(jié)果見圖5。由實驗結(jié)果可知:隨著生產(chǎn)壓差的逐漸增大,產(chǎn)能模擬實驗得到的單井日產(chǎn)量逐漸增加。儲層孔隙度、滲透率等物性越好的氣層,單井日產(chǎn)量越高,兩者之間呈正相關(guān)關(guān)系。因此,根據(jù)室內(nèi)產(chǎn)能模擬實驗結(jié)果可以確定,在目前蘇東地區(qū)天然氣井常用生產(chǎn)壓差6MPa條件下,氣層孔隙度大于5%、滲透率大于0.10mD時,則氣井單井產(chǎn)量可以達(dá)到蘇東地區(qū)工業(yè)氣流0.3×104m3/d的標(biāo)準(zhǔn)。
4結(jié)論
1)根據(jù)以上幾種方法,綜合對比選取了蘇東地區(qū)盒8段砂巖孔隙度下限為5.0%,滲透率下限為0.10mD,含氣飽和度下限為55%。山1段孔隙度下限為4.0%,滲透率下限為0.075mD,含氣飽和度下限為55%。山2段砂巖孔隙度下限為3.5%,滲透率下限為0.075mD,含氣飽和度下限為45%。
2)利用單層試氣井生產(chǎn)資料和產(chǎn)能模擬法驗證了蘇東地區(qū)氣層物性下限:孔隙度下限為5%,滲透率下限為0.1mD,這與理論分析結(jié)果相符合。
3)確定的物性下限真正反映了儲集層的特征,并得到了試氣試采資料證實。該參數(shù)的選取對后期的開發(fā)生產(chǎn)、試氣測試具有較好的指導(dǎo)性作用。
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