十屋断陷A断块有效储层低渗透气藏的地质模型

李佩敬， 郭 奇， 张家良

(1.中国石油大港油田公司， 天津 300280； 2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，山东 东营 257000； 3.胜利石油管理局博士后科研工作站， 山东 东营 257000)

0 引 言

作为气藏描述的核心，储层地质模型[1-9]是剩余气分布规律研究的基础，也是开发方案编制的主要依据，对于气藏建模方法，国内外学者做过大量的研究，赵勇等人[10]通过变差函数分析确定了低渗透河流相储层建模方法。付斌等[11]在致密砂岩气藏地质建模中利用了多点地质统计学。贾云超等[12]通过对不同建模方法的对比优选，确定了苏里格气田合理建模方法。但如何针对低渗透气藏特性以及结合动态资料对地质模型进行约束并建立模型，目前还较少有文献报道。由于非线性渗流，低渗透气藏渗流过程受启动压力梯度影响，测井解释渗透率不能准确地反映气藏特点，且目前的储层建模方法均没有对动态分析过程中低渗透气藏特点进行描述，造成数值模拟拟合程度低。为此，笔者在考虑低渗透气藏特点的情况下，将地质规律与动态分析相结合，对储层渗透率进行校正，并考虑动、静态因素影响，建立适合低渗透气藏的地质模型。

1 测井解释渗透率校正方法

A断块气田位于十屋断陷西部凹陷区，二级构造单元隶属于十屋断陷北东向中央构造带—后五家户—八屋构造带最西部， 1996年在孤家构造实施第一口预探井BB井，截至目前，该气田共完钻井48口，累计产气量4.89×108m3。

由于存在非线性渗流，低渗透气藏测井渗透率不能准确反映油藏实际，且流体在渗流过程中受启动压力梯度的影响。为了得到符合油藏开发动态的渗透率，可通过动态资料反求的渗透率进行约束，与测井渗透率相结合，进行属性模型建模。已知考虑启动压力梯度影响的气体渗流运动方程[13-15]为

(1)

(2)

式中：p——地层压力，MPa；

d——生产井距，m；

c——启动压力梯度，MPa/m；

μ——流体黏度，mPa·s；

K——储层渗透率，μm2；

υ——渗流速度，m/s；

a——常数；

ρ——流体密度，kg/m3；

Q——标准状态下的气体流量，m3/d；

h——气层的有效厚度，m。

将式(2)代入式(1)中，并对两边求积分得

(3)

将式(3)求积分得

(4)

式中：pwf——井底流压，MPa；

pe——目前地层压力，MPa；

Z——pe下对应的气体偏差系数；

rw——井筒半径，m；

re——泄气半径，m。

由公式(4)可得到考虑低渗透气藏开发动态的产能方程，尽量筛选油藏开发初期投产的单采气井进行计算，利用产能方程反求渗透率的值。为了方便计算，将油井产量换算为地下体积，取泄气半径为井距的一半，进而得到由动态资料计算出的油藏井点处的渗透率。

由于地质建模需要的是0.125 m采样密度的测井渗透率曲线，而通过式(4)计算得到的是单井在某个层处的动态渗透率平均值，为了对渗透率曲线进行校正，首先需要通过petrel软件对目的层测井渗透率求平均值，通过动态渗透率平均值除以测井渗透率平均值得到两者间的校正系数，再将对应层位的测井渗透率曲线整体乘以校正系数从而得到校正后的渗透率曲线。

以A断块气藏早期投产的G19井为例计算该井点处测井渗透率及动态渗透率，其生产基础参数见表1，将各参数代入式(4)，得到该井在小Ⅱ层的动态渗透率为0.87×10-3μm2，而该井通过测井解释得到的小Ⅱ层渗透率为5.66×10-3μm2，其渗透率校正系数为6.5，将6.5除以以0.125 m采样密度的小Ⅱ层测井渗透率曲线即可得到校正后的渗透率曲线。通过动态方法求得的渗透率较测井方法求得的渗透率存在较大差别，引入动态渗透率对测井渗透率进行校正，并在下文中通过数值模拟一次拟合结果进行验证。

表1 G19井初期投产参数

2 泄气半径参数的求取

动静态参数约束是在相控建模的基础上，考虑动态分析设置变差函数，对储层物性展布范围进行约束，它在考虑静态参数的同时，更注重动态成果对模型的约束。

(5)

式中：pi——原始地层压力，MPa；

Zi——原始气体偏差系数；

Gp——阶段累计产气量，m3；

G——气井动态储量，m3。

将公式(4)代入(5)中，整理得到考虑启动压力梯度的低渗透气藏动态储量计算方程，其表达式为

(6)

利用遗传算法[16-18]可求得单井动态储量，该方法在不需关井的情况下即可求取单井气藏动态储量，且综合考虑了启动压力梯度的影响。

利用考虑低渗透气藏特点的动态储量值求取泄气半径，其表达式为

(7)

式中：B——体积系数；

φ——孔隙度；

Ao——含油面积，m2；

N——单井动态储量，m3。

将该方法应用在A断块气藏中，求出考虑低渗透气藏特点的单井各小层动态储量及泄气半径值，单井各小层泄气范围和平均泄气半径见表2。A断块气藏单井分布范围较广，平均泄气半径为160 m。

表2 各砂层组泄气范围及平均泄气半径统计

3 储层建模方法优选

储层模型是地质建模过程中重要的环节，其物性参数和储层连通性的设定都对数值模拟研究有较大的影响。应用3种方法建立该断块低渗透气藏地质模型，并对结果进行对比，在不修改模型参数的情况下对比各模型一次历史拟合结果，将拟合效果好的模型确定为最终地质模型。

3.1 测井解释成果约束下的建模方法

仅以井点处的测井解释成果为约束建立属性模型并进行数值模拟，此时模型平均渗透率为8.4×10-3μm2，从图1拟合结果来看，气藏拟合产气量较实际偏大，且参与拟合的29口井中有21口井模拟产气量偏高。综合分析认为，仅通过测井解释成果得到的物性参数偏大，不能满足数值模拟的需要。

图1 测井解释约束下的模型拟合

3.2 测井渗透率校正约束下的建模方法

依据测井解释成果，对测井渗透率进行逐点校正，利用校正后的渗透率建立低渗透气藏渗透率模型，随之开展历史拟合。该模型平均渗透率为4.5×10-3μm2，该值低于测井解释得到的渗透率值。从图2拟合结果来看，考虑渗透率校正的模型整体产气拟合较方法1要好，但由于此时渗透率的校正仅针对于井点处，而井间处的物性关系及有效储层的连通关系并未进行动态参数约束，造成该模型储层连通性偏好，数值模拟拟合程度低。

图2 考虑渗透率校正下的模型拟合

3.3 动、静态约束下的建模方法

以校正的测井成果为基础，利用前文得到的低渗透气藏单井泄气半径为动态约束条件，进行地质建模，该方法更注重动态参数对模型的约束。统计不同泄气半径下累积分布频率，并进行不确定性分析，见图3。

图3 不同气井泄气半径下的累计频率

分别对不同累计频率泄气半径设置变差函数，得到不同泄气半径累计频率下有效储层分布如图4所示，随变程增加，有效储层连通性变好，但由于设置了相同的种子点数和相同的砂泥相比例，储层中有效砂体比例相对一致。

图4 不同累计频率下的有效砂体分布

在动静态约束下，对比分析模型一次拟合结果，如图5所示。由图5可看出，经过渗透率校正和动静态约束的地质模型一次拟合程度明显高于原始方案模型，根据不同累积频率下模型一次历史拟合结果来看，累计频率60%的模型拟合结果较好，研究区内29口井有18口与实际曲线有较好的相关性，一次拟合符合率为53.8%，见表3，其中，泄汽半径概率为P，泄气半径为re，地质储量为N0，拟合符合率为k。

通过3种储层建模方法对比，动静态双重约束下储层模型历史拟合率最高，仅通过测井解释成果确定的储层渗透率受各种因素影响，存在一定误差，不能真实反映储层物性情况，造成模型拟合结果不准确；在考虑低渗透气藏特点对渗透率进行校正后，模型拟合结果有一定改善，但由于模型井间参数未进行动态约束，造成井间储层物性及连通性偏好；通过动态参数约束后，模型能够较好地反应地质规律及开发动态，适用于低渗透气藏地质建模。

图5 动、静态约束下模型一次拟合对比

表3 渗透率校正与动态分析成果约束下拟合对比

对低渗透气藏有效储层建模方法进行评价对比(表4)，对于仅通过测井渗透率进行约束的储层建模方法，模型历史拟合率仅为26.7%，由于没有考虑动态参数的影响及储层连通关系，综合评价较差；对于应用测井渗透率校正建立的低渗透气藏地质模型，一次历史拟合符合率有一定提高，但由于没有考虑储层连通关系对模型进行约束，综合评价结果为一般；利用动、静态参数共同约束建立低渗透气藏地质模型，通过动态渗透率及泄气半径累积频率对模型进行约束，有效的反映了低渗透气藏特征，历史拟合率达到53.8%，该方法符合低渗透气藏地质规律及生产动态，综合评价结果较好。

表4 低渗透气藏有效储层建模方法对比与评价

4 结 论

为解决低渗透气藏测井解释渗透率误差较大的问题，利用低渗透气藏的动态资料对测井渗透率进行校正，将动态资料与静态资料结合共同约束建立地质模型。该方法在考虑低渗透气藏特点的基础上，拟合成功率大幅提升，历史拟合率达到53.8%。该方法更符合地质及开发的实际，可作为后续指标预测和井网部署的依据。