氣田砂巖氣藏值的確定理工論文
1儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)層物性下限的分析方法
2.1經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法
經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)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(jì)儲(chǔ)滲能力丟失占總累計(jì)的左右為界限的一種累計(jì)頻率統(tǒng)計(jì)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(chǔ)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(jì)頻率及累計(jì)能力丟失曲線見圖1、2�？紫抖葍�(chǔ)氣能力、滲透率產(chǎn)氣能力的計(jì)算公式為:式中Qφi為孔隙度儲(chǔ)集能力;QKi為滲透率儲(chǔ)集能力;Hi為樣品長度或儲(chǔ)集層厚度,m;φi為孔隙度;Ki為滲透率,mD。經(jīng)對(duì)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(chǔ)層為典型的中低孔—低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層�？紫抖葹�5%~15%,滲透率為0.1~1.0mD,滲透率能力較差。按照經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法(圖1、2),考慮到長慶油田低孔、低滲的儲(chǔ)層特點(diǎn),按照累計(jì)頻率丟失不超過總累計(jì)的20%,累計(jì)儲(chǔ)能、產(chǎn)能丟失不超過總累計(jì)的10%。當(dāng)盒8段孔隙度下限取5.0%時(shí),累計(jì)頻率丟失約18%,儲(chǔ)能丟失8.5%;當(dāng)盒8段滲透率下限取0.10mD時(shí),累計(jì)頻率丟失約18%、累計(jì)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(shí)丟失的儲(chǔ)氣能力、產(chǎn)氣能力和厚度都符合盆地的地質(zhì)特點(diǎn)。
2.2孔隙度—滲透率交會(huì)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(huì)圖(圖3),曲線呈3個(gè)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(qiáng)并趨于穩(wěn)定。確定第一、第二線段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為儲(chǔ)集層與非儲(chǔ)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(chǔ)層滲透率頻率直方圖及累計(jì)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(huì)圖可得:當(dāng)盒8段φ=5.0%時(shí),對(duì)應(yīng)的滲透率下限為0.10mD;山1段φ=4.0%時(shí),對(duì)應(yīng)的滲透率下限為0.07mD;山2段φ=3.5%時(shí),對(duì)應(yīng)的滲透率下限為0.08mD。
2.3最小流動(dòng)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(yàn)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(shí)測(cè)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(chǔ)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(shí)所對(duì)應(yīng)的孔喉半徑值作為最小流動(dòng)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(dòng)孔喉半徑定為0.05μm,山2段最小流動(dòng)孔喉半徑定為0.02μm。由圖4可得,當(dāng)飽和度一定時(shí),孔隙度隨最小流動(dòng)孔喉半徑的增大而增大;當(dāng)最小流動(dòng)孔喉半徑一定時(shí),孔隙度隨含氣飽和度的增大而增大。盒8、山1段最小流動(dòng)孔喉半徑為0.05μm,山2段最小流動(dòng)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(dòng)孔喉半徑來確定儲(chǔ)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(cè)井參數(shù)法
確定物性下限有效厚度的測(cè)井參數(shù)下限主要根據(jù)產(chǎn)層與非產(chǎn)層所顯示的測(cè)井參數(shù)特征確定。蘇東地區(qū)上古生界砂巖目前未測(cè)試到真正的干層,根據(jù)探區(qū)的儲(chǔ)層特點(diǎn)及試氣產(chǎn)量的分布特征,在保證儲(chǔ)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(shí)差與深側(cè)向電阻率的交會(huì)圖,并利用測(cè)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(huì)圖,從而得到蘇東地區(qū)氣層有效厚度下限。
3儲(chǔ)層物性下限的驗(yàn)證
3.1生產(chǎn)資料法
驗(yàn)證儲(chǔ)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(shí)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(shí)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(dòng)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(jì)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(chǔ)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(shí),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(yàn)證儲(chǔ)層物性下限產(chǎn)能模擬法是利用蘇東35-57井儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)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(yàn)巖心的直徑。則可得:根據(jù)統(tǒng)計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:隨著生產(chǎn)壓差的逐漸增大,產(chǎn)能模擬實(shí)驗(yàn)得到的單井日產(chǎn)量逐漸增加。儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)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(shí),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(duì)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(yàn)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(chǔ)集層的特征,并得到了試氣試采資料證實(shí)。該參數(shù)的選取對(duì)后期的開發(fā)生產(chǎn)、試氣測(cè)試具有較好的指導(dǎo)性作用。
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