应用储油岩热解资料预测油层产能方法探讨

储油岩热解参数预测油层产能方法探讨摘要假设油层流体的渗流符合达西定律，通过引入综合产能指数R，推导出由油层热解参数预测油层产能Q的计算公式。计算统计了一百多个已知试油产能的油层的综合产能指数R，发现可以用地质条件最接近的已知层R值或地区R平均值进行油层产能预测计算。胜利油区的应用实践证明，预测产能与实际试油结果符合程度较高。关键词储油岩；热解参数；油层产能；近似公式；综合产能指数引言储油岩热解是模拟石油蒸馏原理，在热解装置中把储油岩中的原油按不同的温度范围蒸发或热裂解为天然气馏分（温度90）、汽油馏分（温度90200）、煤油和柴油馏分（温度200350）、蜡和重油馏分（温度350450）、胶质和沥青质热解烃组分（温度450600），分别测定各部分的含量，并将残余碳氧化处理（温度600），相应可得到含气量S0MG/G岩石、含汽油量S11（MG/G岩石）、含煤油和柴油量S21（MG/G岩石）、含蜡和重油量S22（MG/G岩石）、胶质和沥青质热解烃量S23（MG/G岩石）、残余有机碳量RC（）六个分析参数。以这六个基本分析参数为基础，还可得出其他十几个计算参数。应用这些参数，不仅可以有效地确定含油级别，计算含油饱和度，测定储集层孔隙度，判断原油性质等，而且在预测油层单井产能方面也展现出较好的应用前景1。本文在前人研究的基础上，从讨论影响油层产能的机理和储油岩热解参数与油层产能的内在关系出发，通过对胜利油区不同地区探井储油岩热解和试油资料的统计分析，对应用储油岩热解资料估算油层产能的方法进行探讨。1公式推导要实现利用储油岩热解资料预测油层产能的目的，必须查清油层产能与储油岩热解参数的内在关系。根据渗流力学理论，在利用储油岩热解分析参数计算油层产能时，不妨首先假设油层流体为单向渗流，其渗流规律符合达西定律，公式为1LPAKQ式中Q油层产能，T/D；K渗透率，M；A油层截面积，M；P地层与井底压差，PA；原油粘度，MPAS；L油层供给半径，M油层截面积，则有DHA2LPDQHK一般情形下，井眼大小统一，可近似地看作常数，油层渗透率K随含油饱和度SO的增加而增加，且由油层单位长度的压降代替，则近似有PL3HSQO式中Q油层产能，T/D；SO含油饱和度，；H油层有效厚度，M；P油层单位长度的压降，PA；原油粘度，MPAS。根据储油岩热解参数计算含油饱和度和判断原油性质的原理，含油饱和度与储油岩含油气量ST成正比，其中ST为储油岩热解基本分析参数S0、S11、S21、S22、S23与1111RC之和；原油粘度与原油性质系数PS成反比，其中PS为S11、S21之和与S22、S23之和的比值1。那么（3）式可写为4STPHQ地层单位长度的压降P的影响因素很多，理论上，最主要的影响因素应该是地层压力、井眼液柱压力及地层渗透率等，很难求得这一参数。但是，在地下地质特征相似的同一地区，P对产能Q的影响应该是一致的。中原油区大量的实测资料统计表明1，压力系数小于1,P为1；压力系数为115,P为12；压力系数大于15,P为15。因此，在相同的压力系数区间内，P的影响就可以不考虑，式（4）则可以进一步近似为（5）STPHR式（5）中的系数R定义为综合产能指数。这样便从理论上建立了由储油岩热解参数计算油层产能的近似公式。2产能预测如果要计算油层产能Q，储油岩含油气量ST与原油性质系数PS能够通过储油岩热解基本分析参数求得，关键是如何确定综合产能指数R。为了能够找出综合产能指数的变化规律，我们首先对既有试油产能数据又有储油岩热解分析参数的探井，用已知试油产能的油层的有效厚度、产能数据、储油岩含油气量、原油性质系数，代入产能近似公式（5），计算出综合产能指数。例如，假设M地区W构造ZH97井沙三段中部第砂层组1油层，井段236154237200M，电测油层有效厚度为85M，由储集层热解分析参数计算储油岩含油气量为125MG/G、原油性质系数为138，试油产能为203T/D，由（5）式可得综合产能指数为0138。然后，以地区、构造、井号、层位、砂层组（油层组）、井段、有效厚度、储油岩含油气量、原油性质系数、试油产能等作为基本参数，建立各井已知试油产能的油层参数数据库，统计分析综合产能指数的变化规律，选择用于产能预测的最优综合产能指数。通过对胜利油区一百多层已知试油产能的油层的计算、统计分析，发现综合产能指数的变化存在如下规律同一构造相同层位或砂层组（油层组）的油层，R值最为接近；同一构造不同层位的油层，R值也比较接近；同一地区不同构造的油层，R值只是在一个较小范围内波动，相差不大；不同地区探井的油气层，R值相差则较大。因此，在预测探井的油层产能时，综合产能指数的确定应遵循以下原则首选与预测井油层处于同一构造相同层位或砂层组（油层组）的油层计算R值作为预测井的替代值；如层位或砂层组（油层组）不同，也应尽量选择同一构造上的油层计算R值作为预测井的替代值；如前两个条件都不满足，应以预测井所在地区的综合产能指数平均值（见表1）作替代值。表1胜利油区部分地区综合产能指数平均值表地区利津胜坨现河庄大王庄垦利车镇桩西统计层数923181114620综合产能指数平均值0086004900480033006100280232按上述原则求出预测油层的综合产能指数后，由热解分析参数计算出储油岩含油气量和原油性质系数，由电测或录井资料查出油层有效厚度，代入产能预测公式（5），即可计算出油层的产能。3效果分析如果应用已知层R值计算预测层产能，预测层的地质条件必须与已知层相近。因此，在油层产能预测时，首先分析预测油层的各种地质条件，在已知层的数据库中找出与预测层条件最为接近的油层，然后用该已知层的综合产能指数来计算预测层的产能。从胜利油区内的几个应用实例（见表2）来看，产能预测效果还是比较好的。表2用已知层综合产能指数预测产能与试油结果对比表类别井号层位井段/M储油岩含油气量/MG/G有效厚度/M原油性质系数综合产能指数预测产能/T/D试油产能/T/D已知坨73ES433710339833038517200421860预测坨76ES4334133461088220729022232570已知义139ES420478206103531320550027696预测义17ES4366103664624536204486555已知车251ES3344703472117321524400181640预测车252ES2262802632421644454776784如果预测井周围没有地质条件相似的邻井，已知层数据库中也找不到与预测层地质条件相近的井，可采用表1中的地区综合产能指数平均值来计算预测层的产能表3。实践证明，产能预测结果与试油产能的符合程度也比较高。表3用地区综合产能指数平均值预测产能与试油结果对比表井号井段/M储油岩含油气量/MG/G有效厚度/M原油性质系数地区R平均值预测产能/T/D试油产能/T/D桩3953278832838757501000232878940桩4233193031960265302170232400271桩8933190331956156053143023227432750车27425910259751850652780028936980垦东181085710918745061060006116632000坨14034147342618851140780049386400坨13522630227041740740860049543700利982302923114108085275008621711590河1302777027829451059106004813541010河13028752287766300240750048544230河15728602286214915191790048802680王斜9923850239201850701270033543420车27126986270302130442570028674580车2712732427474106015019600288731170如果对表2中的坨76井和车252井（由于义和庄地区无R平均值，义17井不参与比较）的油层再分别采用地区R平均值计算产能（表4），比较采用两种不同R值的预测产能与实际试油产能的符合程度，不难看出，由于胜坨地区的R平均值是23个已知层的平均值，统计层数量较多，因而坨76井采用两种R值计算的产能与试油结论都比较接近；车镇地区的R平均值的计算只有6个已知层，统计层数量较少，因而车252井采用已知层R值预测的产能与试油结论十分接近，而采用R平均值预测的产能与试油结论相差则比较大。因此，当一个地区参与计算R平均值的已知层较少时，采用已知层R值计算的产能应该比采用地区R平均值计算的产能更接近实际，并且已知层和预测层的地质条件越接近，预测产能越接近实际；而当一个地区参与计算R平均值的已知层越来越多时，采用地区R平均值计算的产能也会越来越接近实际。表4用已知层综合产能指数和地区综合产能指数平均值预测产能效果对比表综合产能指数预测产能/T/D井号储油岩含油气量/MG/G有效厚度/M原油性质系数已知层地区平均值采用已知层R值采用地区R平均值试油产能/T/D坨768822072900042004922232594257车252216444540018002877612087844结语勘探过程中的产能预测，虽然由于影响因素多，实现起来比较困难，但由于对指导勘探意义重大，测井、录井等有关勘探技术都在致力于这方面的研究，且取得了一些突破。从统计、分析储油岩的热解参数入手，找到了一种应用储油岩热解参数直接计算油层产能的近似方法，并取得了明显的实际应用效果。另外，在应用储油岩热解参数预测产能方面，胜利油区经常使用的还有经验公式法2，其他油区的地球化学录井工作者根据各自油区的实践，也提出了一些其他行之有效的产能预测方法。但是，由于影响产能的因素不仅有地下地质条件、钻井条件和试油条件，应用储油岩热解参数资料进行预测时还存在着热解分析条件等的影响，因而产能的预测也只能是近似计算。尽管如此，这种方法的预测结果对现场及时决策仍有重要的参考价值，尤其对新区、新层系的勘探更有意义。致谢本研究论文完成过程中，胜利石油管理局地质录井公司滕玉明、刘焕宗等提供了帮助，在此一并致谢。参考文献1邬立言，丁莲花，李斌等油气储集岩热解快速定性定量评价北京石油工业出版社，20002丁莲花，刘志勤，翟庆龙岩石热解地球化学录井,东营石油大学出版社，1993ABSTRACTSWANGYIN,LIHONGWENDISCUSSIONONTHEMETHODFORFORECASTINGRESERVOIRPRODUCTIVITYWITHPYROLYTICPARAMETEROFOILRESERVOIRONTHEASSUMPTIONTHATSEEPAGEOFRESERVOIRFLUIDACCORDWITHDARCYSLAW,FORMULAFORFORECASTINGRESERVOIRPRODUCTIVITYQWITHPYROLYTICPARAMETEROFOILRESERVOIRISDERIVEDTHROUGHINTRODUCTIONOFCOMPREHENSIVEPRODUCTIVITYFACTORRCOMPREHENSIVEPRODUCTIVITYFACTORROFMORETHAN100OILFORMATIONSWITHTESTEDPRODUCTIVITYHASBEENCALCULATEDITISFOUNDTHATROFTHEOILFORMATIONWITHTESTEDPRODUCTIVITYANDTHECLOSESTGEOLOGICALCONDITIONSORAVERAGERINTHISAREACANBEUSE