高旺來

(1.石油工程教育部重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249)

?

絕對滲透率對相對滲透率及其應(yīng)用的影響

高旺來1，2

(1.石油工程教育部重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249)

針對低滲透、致密油藏儲層評價過程中，巖心分析、測井、試井得到的滲透率可比性差，不同資料相對滲透率曲線特征差別大的問題，以華慶地區(qū)長6油藏為例，進(jìn)行了滲流機理實驗研究和不同相對滲透率曲線特征分析。研究表明，致密油藏氣測滲透率、水測滲透率、束縛水下油測滲透率差別大，由此計算的相對滲透率曲線具有不同的特征。測井、試井得到的滲透率滲流條件不同，相對滲透率曲線在動態(tài)預(yù)測過程中應(yīng)根據(jù)絕對滲透率的取值方法進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。研究結(jié)果對正確評價致密油藏、提高致密油藏生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測結(jié)果可靠性具有重要意義。

致密油；絕對滲透率；相對滲透率；誤差；華慶地區(qū)長6油藏

0 引 言

儲層巖石的滲透率測量方法有氣測滲透率、水測滲透率和束縛水下油測滲透率。目前，在儲層評價、測井解釋、試井解釋、油藏工程、數(shù)值模擬等[1-3]研究過程中使用或得到的滲透率代表何種條件的滲透率沒有文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)敘述和規(guī)范，往往造成不同條件下得到的滲透率參數(shù)缺乏可比性[2]，在應(yīng)用中具有隨意性。由于絕對滲透率有多種測量方法，相對滲透率計算過程中絕對滲透率的取值也有多種方法[4-5]，導(dǎo)致同一相對滲透率實驗可能出現(xiàn)多種實驗結(jié)果。因而可發(fā)現(xiàn)不同文獻(xiàn)甚至同一文獻(xiàn)上使用的相對滲透率曲線特征上存在明顯差異[6-10]。在數(shù)值模擬使用過程中如果不考慮這些因素或根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將可能會產(chǎn)生錯誤的動態(tài)預(yù)測結(jié)果。

目前，中國探明的低滲透儲量逐年上升，尤其是特低滲、致密油儲量的比例越來越大。長慶油田已探明而未動用的儲量中，滲透率小于5×10-3μm2的儲層約占90%以上。以華慶地區(qū)長6油藏為例，滲透率只有0.47×10-3μm2，是一個典型的超低滲透油藏，該油藏由于儲層物性較差，地層能量補充不足，油層壓力下降速度快，注水維持地層能量的難度較大。為了準(zhǔn)確評價低滲透油藏的滲流能力，同時提高低滲透油藏生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測結(jié)果的可靠性，有必要通過實驗研究和理論分析認(rèn)識不同條件測量的絕對滲透率差別、不同絕對滲透率測量方法計算得到的相對滲透率曲線特征及對數(shù)值模擬生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測結(jié)果的影響，以規(guī)范不同條件下得到的絕對滲透率和相對滲透率參數(shù)的使用方法，進(jìn)而提高數(shù)值模擬生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測結(jié)果的可靠性。

1 不同絕對滲透率取值得到的相對滲透率曲線特征

1.1 用不同測量方法得到的絕對滲透率差別

同一塊巖心樣品用水測、氣測或在束縛水下用油測得到的滲透率是有差別的(表1)。由表1可知，一般巖心樣品的氣測滲透率大于用地層水測量得到的滲透率，地層水測量的滲透率大于束縛水下油相滲透率。這是因為用地層水測滲透率時，地層水在巖石孔隙表面存在吸附[6]，吸附邊界層的存在使得有效流動喉道減小，這對低滲透儲層的滲透率影響尤為明顯。圖1為華慶地區(qū)長6儲層部分巖心氣測滲透率和水測滲透率關(guān)系曲線，從數(shù)據(jù)回歸方程系數(shù)可以看出，水測滲透率約為氣測滲透率的30%。在束縛水條件下，由于毛管力作用及水和原油之間的相互干擾，得到的油相絕對滲透率比單相水測量的滲透率更小。實際生產(chǎn)過程中，測井得到的滲透率一般根據(jù)氣測孔隙度和滲透率模型計算得到，代表的是氣測滲透率，但誤差較大。油藏試井得到的滲透率為束縛水下油相有效滲透率，而油藏數(shù)值模擬過程地質(zhì)建模的滲透率以測井滲透率為主。

表1 某區(qū)塊樣品不同方法測量的滲透率結(jié)果

圖1 水測與氣測滲透率關(guān)系曲線(延長組長6油層)

1.2 用不同絕對滲透率表達(dá)的相對滲透率曲線特征

相對滲透率定義為多相流體共存時，每一相流體的有效滲透率與絕對滲透率的比值[5]。由于用不同流體測量的絕對滲透率數(shù)值存在差異，用不同絕對滲透率計算的相對滲透率也是不同的。圖2為華慶地區(qū)長6油層巖心樣品分別根據(jù)Kg和Ko(Swi)計算得到的相對滲透率曲線。圖3為由Jones等人[11]于1978年在J.P.T上發(fā)表的水驅(qū)油實驗數(shù)據(jù)計算得到的Kw和Ko(Swi)為基準(zhǔn)滲透率計算的相對滲透率曲線。

由圖2、3可知，以Ko(Swi)計算的相對滲透率曲線，在束縛水飽和度下的油相相對滲透率為1.0。以Kg和Kw計算的相對滲透率曲線在束縛水飽和度下的油相相對滲透率一般小于1.0，且整個油相和水相相對滲透率曲線數(shù)據(jù)均小于以束縛水下油相滲透率計算的相滲曲線數(shù)據(jù)。

圖2 氣測和油測基準(zhǔn)滲透率計算的相對滲透率曲線比較

圖3 水測和油測滲透率計算的相對滲透率曲線比較

1.3 用不同絕對滲透率表達(dá)的相對滲透率曲線轉(zhuǎn)換方法

油藏數(shù)值模擬是目前油藏開發(fā)方案設(shè)計和動態(tài)分析的主要手段，在油藏數(shù)值模型建立過程中，模型的滲透率一般來源于測井?dāng)?shù)據(jù)或巖心氣測滲透率數(shù)據(jù)，而動態(tài)模擬運算過程中要使用有效滲透率，其為相對滲透率與絕對滲透率的乘積。因此，油藏數(shù)值模擬中的相對滲透率曲線應(yīng)使用以氣測絕對滲透率計算的相對滲透率曲線。但在兩相流體相對滲透率測量行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[10]中規(guī)定，相對滲透率實驗過程中，絕對滲透率取束縛水下油相滲透率，因此，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測量的相對滲透率曲線在油藏數(shù)值模擬中必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

若相對滲透率計算過程使用的基準(zhǔn)滲透率為束縛水下油相滲透率，相對滲透率按式(1)、(2)轉(zhuǎn)換：

Kg-ro=Kowi-roKo(Swi)/Kg

(1)

Kg-rw=Kowi-rwKo(Swi)/Kg

(2)

若相對滲透率計算過程使用的基準(zhǔn)滲透率為水測滲透率，相對滲透率按式(3)、(4)轉(zhuǎn)換：

Kg-ro=Kw-roKw/Kg

(3)

Kg-rw=Kw-rwKw/Kg

(4)

式中：Kg-ro、Kg-rw分別為用氣測滲透率計算的油相相對滲透率和水相相對滲透率；Kw-ro、Kw-rw分別為用水測滲透率計算的油相相對滲透率和水相相對滲透率；Kowi-ro、Kowi-rw分別為用束縛水下油相有效滲透率計算的油相相對滲透率和水相相對滲透率。

2 不同相對滲透率曲線對油藏模擬結(jié)果影響分析

為分析不同絕對滲透率表示的相對滲透率對數(shù)值模擬結(jié)果的影響，以華慶地區(qū)長6油藏參數(shù)為基礎(chǔ)建立油藏數(shù)值模型，模擬1口注水井和1口采油井生產(chǎn)。華慶地區(qū)長6油藏埋深為2 100 m，地層溫度為70.6 ℃，原始地層壓力為15.0 MPa，評價滲透率為0.47×10-3μm2。模擬過程分別用束縛水下油相滲透率表示的相對滲透率(條件1)和氣測滲透率表示的相對滲透率(條件2)預(yù)測油藏生產(chǎn)動態(tài)。方案中采油井產(chǎn)液速度恒定，為發(fā)揮油藏彈性能，開采18個月后開始注水，注采比保持為1.0，預(yù)測注水井動態(tài)，模擬過程使用的相對滲透率曲線見圖2，其他參數(shù)相同，模擬計算結(jié)果見圖4。由圖4可知，方案設(shè)計的采油井產(chǎn)液速度恒定，同時維持注采平衡，2種條件下得到的注水速度差別不大；為達(dá)到要求的采液速度，2種條件下預(yù)測的注水壓力差別較大，用束縛水下油相絕對滲透率表示的相對滲透率(條件1)預(yù)測的注水壓力偏小。由此可見，采用不同條件下的絕對滲透率計算相對滲透率，使用時應(yīng)根據(jù)條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，否則會影響模擬方案計算結(jié)果的可靠性。

圖4 注水速度和注水壓力曲線

目前，致密油藏開發(fā)越來越受到重視，從滲流機理出發(fā)，分析不同測試方法得到的滲透率參數(shù)代表的滲流條件，并建立相互轉(zhuǎn)換方法，對正確認(rèn)識致密油藏，提高參數(shù)的一致性和可比性，獲取可靠的動態(tài)預(yù)測結(jié)果，制訂合理的開發(fā)方案具有重要意義。

3 結(jié) 論

(1) 實驗研究表明，儲層巖石的氣測滲透率、水測滲透率和油測滲透率具有明顯差別，滲透率越低，差別越大。巖心分析、測井、試井得到的滲透率滲流條件不同，在儲層評價過程只有明確滲透率參數(shù)的條件，才能保證儲層評價結(jié)果的可靠性和可比性。

(2) 用不同流動條件下的滲透率計算的相對滲透率曲線具有不同的特征，油藏工程分析、數(shù)值模擬計算過程中使用相對滲透率曲線時，相對滲透率測量過程使用的絕對滲透率應(yīng)與分析計算使用的絕對滲透率相互對應(yīng)，否則會產(chǎn)生較大誤差。

[1] 常毓文.高溫相對滲透率曲線在熱采數(shù)值模擬研究中的應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā)，1991，18(4)：64-68.

[2] 薛永超，程林松.低滲透油藏數(shù)值模擬中滲透率建模新方法[J].特種油氣藏，2010，17(2)：76-78，81.

[3] 張欣.滲透率非均質(zhì)對水平井入流規(guī)律影響分析[J].特種油氣藏，2010，17(2)：88-91，125.

[4] 呂偉峰，秦積舜，吳康云，等.低滲巖石孔滲及相對滲透率測試方法綜述[J].特種油氣藏，2011，18(3)：1-6，135.

[5] 洪世鐸.油藏物理基礎(chǔ)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1985：115-116.

[6] 徐紹良，岳湘安，侯吉瑞，等.邊界層流體對低滲透油藏滲流特性的影響[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，22(2)：22-28.

[7] 將慶坦，陳萬珍.利用相對滲透率資料預(yù)測油藏動態(tài)的研究[J].石油勘探與開發(fā)，1985，12(1)：38-45.

[8] 鄧勇，彭光明.應(yīng)力敏感儲層相對滲透率計算方法研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，33(2)：95-98.

[9] 周光輝，王建設(shè).溫度影響油水相對滲透率的機理[J].石油學(xué)報，1992，13(3)：62-69.

[10] 張祖波，羅蔓莉，洪穎，等.SY/T5345—2007巖石中兩相流體相對滲透率測定方法[S].北京：石油工業(yè)出版社，2008：1-18.

[11] JONES S C，ROSZLEEL W O.Graphical techniques for determining relative permeability from displacement experiments[J].JPT，1978，30(5)：807-817.

編輯 王 昱

20151023；改回日期：20160126

國家“973”項目“致密油氣開發(fā)系統(tǒng)評價理論與方法研究”(2015CB250905)

高旺來( 1968-)，男，副研究員，1990年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)采油工程專業(yè)，1998年畢業(yè)于石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)教學(xué)和科研實驗研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.030

TE312

A

1006-6535(2016)03-0126-03