石 磊，馮 進，劉道理，管 耀，李曉東，孫建孟，潘衛(wèi)國

（1.中海石油（中國）有限公司深圳分公司南海東部石油研究院，廣東深圳 518000；2.中國石油大學（華東）地球科學與技術(shù)學院，山東青島 266580）

電纜地層測試技術(shù)在海上油氣田應用廣泛，在替代鉆桿地層測試（DST）節(jié)省成本等方面正發(fā)揮著越來越重要的作用［1-2］。與傳統(tǒng)試油分析和常規(guī)巖心分析相比，電纜地層測試優(yōu)勢更為明顯，不僅能夠準確得到任意深度地層的壓力資料進而表征地層流體滲流特征，且作業(yè)時間短，更為經(jīng)濟。但是，由于電纜地層測試的壓力預測試抽吸體積小、波及范圍小，測量結(jié)果只能反映地層沖洗帶泥漿濾液的滲流特性，所以測壓流度不可避免地受泥漿侵入所造成的儲層污染的影響。馬建國等介紹了電纜地層測試確定儲層參數(shù)的方法，包括污染系數(shù)等儲層損害性參數(shù)的確定方法［3］；蔡軍等給出儲層污染綜合指數(shù)以及由流度和綜合指標交會圖給出的儲層污染程度判別標準圖版［4］。但這些方法未從測壓質(zhì)量入手進行系統(tǒng)評估，具有一定局限性。鹿克峰等均提出利用巖心相滲實驗建立相關(guān)關(guān)系，將低滲透氣藏電纜地層測試流度轉(zhuǎn)換為氣相滲透率的方法［5-6］；高永德等利用球形流流度建立視徑向流流度計算方法，然后通過區(qū)域相滲資料、流體黏度將視徑向流流度轉(zhuǎn)換為有效滲透率［7］。以上方法轉(zhuǎn)換后的滲透率仍為離散的單點滲透率，未充分利用測井獲得的連續(xù)滲透率曲線進行升尺度轉(zhuǎn)換研究，難以實現(xiàn)與DST滲透率的精確對比。

為此，以南海東部地區(qū)古近系低滲透儲層為主要研究對象，通過對測壓資料質(zhì)量定量評價、流度歸一化、儲層污染校正、滲透率升尺度轉(zhuǎn)換等處理，顯著改善了電纜地層測試滲透率與DST 滲透率評價精度。

1 測壓資料質(zhì)量定量評價及流度計算

1.1 古近系測壓資料質(zhì)量評價方法的改進

測壓資料質(zhì)量一般包含有效點、致密點、干點、超壓和坐封失敗點等多種類型［8］。由于不同儀器對測壓資料質(zhì)量評價標準不同，導致現(xiàn)場對儲層物性認識存在歧義。為了統(tǒng)一認識，重新對測壓資料質(zhì)量進行定量評價，通過敏感性分析，最終采用壓力恢復三參數(shù)建立綜合評價標準：①壓力穩(wěn)定性參數(shù)，即壓力恢復最后60 s 壓力數(shù)據(jù)的線性回歸線斜率。②壓力測量穩(wěn)定性參數(shù)，即壓力恢復最后60 s壓力數(shù)據(jù)在線性回歸線附近的離散度。③溫度穩(wěn)定性參數(shù)，即壓力恢復最后60 s 溫度數(shù)據(jù)的線性回歸線斜率［9］。引入基于上述參數(shù)的測壓質(zhì)量評價分數(shù)，其表達式為：

如果壓力穩(wěn)定性參數(shù)小于閾值，則i1=1，反之，i1=0；如果壓力測量穩(wěn)定性參數(shù)小于閾值，則i2=1，反之，i2=0；如果溫度穩(wěn)定性參數(shù)小于閾值，則i3=1，反之，i3=0。電纜地層測試測壓資料質(zhì)量評價分數(shù)越高，代表測壓資料質(zhì)量越好，流度測量結(jié)果更可靠。剔除低質(zhì)量評價分數(shù)（QC≤33）流度資料點后，能有效提升流度與巖心滲透率的相關(guān)關(guān)系。

考慮到研究區(qū)不同儲層類型物性差異較大，采用同一質(zhì)量評價參數(shù)閾值會造成測壓資料質(zhì)量的誤判。統(tǒng)計研究區(qū)古近系儲層物性數(shù)據(jù)，巖心滲透率為1 mD 左右，資料點流度主要為1 mD/（mPa·s）。選取研究區(qū)163 個有效測壓點數(shù)據(jù)，按儲層類型分別確定這3個質(zhì)量評價參數(shù)的閾值，結(jié)果參見表1。

表1 測壓數(shù)據(jù)質(zhì)量評價參數(shù)閾值Table1 Thresholds of quality evaluation parameters of pressure data

1.2 測壓資料流度歸一化處理

研究靶區(qū)電纜地層測試儀器主要有斯倫貝謝的MDT 和貝克休斯的RCI 等。不同儀器流度計算方法不同，造成測壓流度存在較大差異，對滲透率計算造成顯著影響［10］。流度計算方法主要包括2種：①壓降穩(wěn)態(tài)法是基于球形滲流方程穩(wěn)定解的方法［11］。②面積積分法是一種改進的壓降穩(wěn)態(tài)法［12］。

西江-24 井主要目的層為古近系文昌組砂巖，埋藏較深，為4 043.5～4 481.8 m，巖性主要為細砂巖及中砂巖，孔隙度為10%～15%，滲透率為0.5～47.3 mD，相近孔隙度對應的滲透率差異較大，儲層非均質(zhì)性較強，現(xiàn)場物性識別主要依賴地層壓力測試［13-14］。該井在目的層分別進行了RCI測壓作業(yè)和MDT測壓作業(yè)，RCI測壓點流度由壓降穩(wěn)態(tài)法得出，MDT 測壓點流度由面積積分法得出。從圖1a 中可以看出，RCI 流度和MDT 流度在相同埋深下分布不一致，且RCI 流度普遍比MDT 流度大一個數(shù)量級。在實際測試過程中，低滲透儲層的流動壓力不穩(wěn)定，壓降穩(wěn)態(tài)法計算的流度結(jié)果存在不確定性，而面積積分法可以通過數(shù)學方法對未出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)流的壓力進行校正，計算得到更準確的流度［15］。

基于上述認識，統(tǒng)一采用面積積分法處理西江-24 井的MDT 和RCI 的測壓資料，從圖1b 可以看出，RCI 流度和MDT 流度在相同埋深下分布較一致，消除了不同儀器流度計算方法對流度結(jié)果的影響。

圖1 西江-24井流度計算方法改進前后流度分布對比Fig.1 Comparison of mobility distribution before and after improvement of mobility calculation method in Well Xijiang-24

2 儲層污染識別

2.1 巖心條件下儲層污染評價

測量巖心滲透率前，需對巖心樣品進行適當?shù)南从拖贷}等操作，實驗測量的巖心滲透率就基本等于不受地層污染影響的絕對滲透率，而流度反映的是沖洗帶的水相滲透率，兩者之間存在相態(tài)差異［16］。相比絕對滲透率，水相滲透率不僅反映了巖心本身的屬性，而且反映了水在巖石中的分布以及他們之間的相互作用［17］。通過區(qū)域資料確定儲層泥漿濾液的黏度、水相滲透率與絕對滲透率的轉(zhuǎn)換關(guān)系后，將流度轉(zhuǎn)換為絕對滲透率，即測壓滲透率，從而消除流度與巖心滲透率的相態(tài)差異。

統(tǒng)計研究區(qū)測壓點對應的巖心實驗數(shù)據(jù)，建立測壓滲透率與巖心滲透率的關(guān)系（圖2），同一深度測壓滲透率和對應的巖心滲透率相差數(shù)倍甚至百倍，原因在于儲層污染［18-20］。受泥漿濾液污染的影響，流度測量值變小，從而計算的測壓滲透率會明顯偏小，導致測壓滲透率與對應的巖心滲透率存在較大差異。為此，結(jié)合巖心、測壓與測試資料開展近井帶儲層污染評價研究，建立流度校正模型，提高測壓資料評價儲層精度。

圖2 測壓滲透率與巖心滲透率的關(guān)系Fig.2 Relationship between pressure measurement permeability and core permeability

儲層沒有受到污染時，巖心滲透率與對應的測壓滲透率相等，巖心滲透率與測壓滲透率比值即為1；當巖心滲透率與測壓滲透率比越大，表明流度測量值受污染影響較大，即巖心滲透率與測壓滲透率比越大表明儲層污染越嚴重。據(jù)此可以定量評價儲層受污染的程度，定義巖心滲透率與測壓滲透率比為表征儲層污染的污染指數(shù)，其表達式為：

依據(jù)污染指數(shù)計算結(jié)果，對儲層污染程度進行定量劃分：當污染指數(shù)小于2 時，定義為輕度污染；當污染指數(shù)為2～7時，定義為中度污染；當污染指數(shù)大于7 時，定義為重度污染。統(tǒng)計出不同污染程度的巖心滲透率與測壓滲透率的關(guān)系，建立測壓滲透率校正到巖心滲透率的污染校正公式（圖3）。重度污染、中度污染、輕度污染的校正計算式分別為：

圖3 儲層污染劃分及校正Fig.3 Reservoir pollution partition and correction

2.2 無巖心條件下儲層污染識別

針對在無巖心條件下，測壓流度測量值受儲層污染影響而校正難的問題，采用貝葉斯判別法識別儲層污染程度。由于泥漿污染會導致近井帶地層壓力變化，壓力預測試反映近井帶地層，所以測壓時的壓力變化會攜帶泥漿污染信息，可用泥漿壓力、地層壓力、預測試體積等測壓參數(shù)來評價儲層污染程度［21-22］。

貝葉斯判別法認為空間中有G個互相獨立的總體，均服從多元正態(tài)分布，且協(xié)方差相同。利用已經(jīng)確定的變量數(shù)據(jù)，考慮先驗概率，建立每個總體的判別函數(shù)，計算待判別樣本屬于每個總體的條件概率，條件概率最大的總體即為該樣本所屬的類別［23］?；趦游廴境潭龋ㄟ^貝葉斯判別法，由泥漿壓力、地層壓力、預測試體積等測壓參數(shù)建立了儲層污染程度的貝葉斯判別函數(shù)。基于巖心條件下測壓點的儲層污染劃分數(shù)據(jù)，儲層污染判別結(jié)果（表2）顯示，貝葉斯判別函數(shù)對84.8%的分組驗證分類數(shù)據(jù)進行了正確判別，對82.9%的交叉驗證分類數(shù)據(jù)進行了正確判別，表明建立的貝葉斯判別函數(shù)較準確。重度污染、中度污染、輕度污染的貝葉斯判別函數(shù)表達式分別為：

表2 儲層污染判別結(jié)果Table2 Judgment results of reservoir pollution

實際運用中，通過測壓資料得到測壓參數(shù)，將測壓參數(shù)代入貝葉斯判別函數(shù)中，可得到每一種污染程度的判別函數(shù)值，判別函數(shù)值最大者所歸屬類即為測壓處的儲層污染程度，然后采用相應的校正公式對測壓滲透率進行校正，獲得測壓校正滲透率。

3 滲透率升尺度轉(zhuǎn)換

不同來源的滲透率在表征尺度、相態(tài)方面存在差異，在數(shù)值上有所不同。巖心滲透率和測井計算的滲透率均反映的是絕對滲透率，只能反映沖洗帶地層的滲透性；DST 測試得到的滲透率為油相滲透率，能反映數(shù)百米內(nèi)原狀地層的滲透性［24-25］。因此，需對電纜地層測試資料獲得的滲透率進行滲透率升尺度轉(zhuǎn)換研究［26-28］。具體步驟包括：①在DST 測試層段內(nèi)，利用測壓校正滲透率、巖心滲透率對測井滲透率進行刻度，此時測井滲透率為小尺度的絕對滲透率；再根據(jù)巖心分析得到的絕對滲透率與最大油相滲透率的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將測井滲透率轉(zhuǎn)換為測井最大油相滲透率，完成測井滲透率的相態(tài)轉(zhuǎn)換。②剔除DST 層段中非儲層段對滲透率跨尺度轉(zhuǎn)換的影響，對測井最大油相滲透率進行厚度加權(quán)平均，得到測井最大油相滲透率均值。③建立最大油相滲透率均值與實測DST 測試滲透率的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到升尺度滲透率。由巖心滲透率與最大油相滲透率的關(guān)系（圖4）可知，兩者相關(guān)性較好，其轉(zhuǎn)換模型為：

圖4 巖心滲透率與最大油相滲透率關(guān)系Fig.4 Relationship between core permeability and maximum oil-phase permeability

由最大油相滲透率均值與DST 測試滲透率的關(guān)系（圖5）可以看出，兩者呈較好的冪函數(shù)關(guān)系，其轉(zhuǎn)換模型為：

圖5 最大油相滲透率均值與DST測試滲透率關(guān)系Fig.5 Relationship between maximum oil-phase permeability and DST permeability

4 應用效果

根據(jù)建立的測壓資料質(zhì)量評價方法和流度校正方法，對陸豐-14 井電纜地層測試數(shù)據(jù)進行了質(zhì)量評價與流度校正（圖6）。從圖6可以看出，流度與經(jīng)巖心滲透率標定的測井滲透率差距較大，在經(jīng)過流度污染程度判別和污染校正后，測壓校正滲透率與經(jīng)巖心滲透率標定的測井滲透率較吻合。另外，測壓點測壓資料質(zhì)量較差時，其流度受儲層污染程度的影響也偏大。

圖6 陸豐-14井測壓資料處理成果Fig.6 Results of pressure data processing of Well Lufeng-14

基于滲透率升尺度轉(zhuǎn)換研究，利用污染校正后的測壓滲透率，對已進行DST 測試的4 口井進行升尺度滲透率計算，由表3可以看出，升尺度滲透率較測井滲透率均值更接近DST 測試滲透率，相對誤差在30%以內(nèi)，達到行業(yè)精度要求。

表3 升尺度滲透率計算結(jié)果Table3 Calculation results of upscaling permeability

5 結(jié)論

通過對南海東部古近系40 余口井的實際測壓資料處理和系統(tǒng)分析研究認為：①對測壓資料再處理，采用壓力恢復三參數(shù)建立了測壓評價質(zhì)量分數(shù)，改進了測壓資料的質(zhì)量評價方法；分析不同儀器測壓流度存在的差異，通過統(tǒng)一采用面積積分法計算流度消除了差異。②依據(jù)巖心資料劃分了儲層污染程度，建立了污染校正公式，無巖心條件下，通過測壓參數(shù)利用貝葉斯判別法進行流度污染識別與校正，測壓滲透率經(jīng)校正后與經(jīng)巖心滲透率標定的測井滲透率吻合程度顯著提高。③利用電纜地層測試獲得的測壓校正滲透率和巖心相滲資料，以測井連續(xù)滲透率為橋梁，建立滲透率升尺度轉(zhuǎn)換模型，獲得的升尺度滲透率能代表儲層較大范圍內(nèi)的滲流能力，與DST 測試滲透率更接近，相對誤差在30%以內(nèi)。

符號解釋

a——流度，mD/（mPa·s）；

A40H——高頻衰減深探測電阻率，Ω·m；

b——預測試泵速，cm3/s；

c——泥漿壓力，kPa；

CAL——井徑，in；

CNCF——補償中子，cm3/cm3；

d——地層壓力，kPa；

DT——聲波時差，μs/ft；

e——預測試體積，cm3；

G——互相獨立的樣本數(shù)，個；

GR——自然伽馬，API；

i1，i2，i3——測壓資料質(zhì)量評價的判定值；

I——污染指數(shù)；

KINT——測井滲透率，mD；

Kcore——巖心滲透率，mD；

KM——測壓滲透率，mD；

KJ——測壓校正滲透率，mD；

Ko——最大油相滲透率，mD；

KDST——DST測試滲透率，mD；

Komean——最大油相滲透率均值，mD；

P16H——高頻相移淺探測電阻率，Ω·m；

P28H——高頻相移中探測電阻率，Ω·m；

P40H——高頻相移深探測電阻率，Ω·m；

PE——光電吸收截面指數(shù)，B/e；

QC——電纜地層測試測壓質(zhì)量評價分數(shù)；

Y1，Y2，Y3——重度污染、中度污染和輕度污染的貝葉斯判別函數(shù)；

ZDEN——地層密度，g/cm3。