CN110295894A - 一种建立水平井产能预测模型的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种建立水平井产能预测模型的方法，包括以下步骤：步骤1、利用测井资料确定致密油区内多个水平井中每个水平井的地质表征参数，地质表征参数包括用于表征基质储层的储层系数、用于表征裂缝的裂缝强度系数以及用于表征储层含油性的烃源岩系数；步骤2、将每个水平井的地质表征参数分别进行归一化处理，得到归一化地质表征参数；步骤3、确定每个水平井的产能；步骤4、建立致密油藏区的水平井产能与归一化地质表征参数之间的定量关系模型。通过该方法，为寻找致密油有利区提供基础，进而为致密油开发区内的开发调整和优化提供参考的依据。

Description

一种建立水平井产能预测模型的方法

技术领域

本发明涉及致密油藏开发技术领域，并且更具体地，涉及一种建立基于地质特征-动态响应关系的水平井产能模型的方法。

背景技术

致密油藏具有分布面积广和局部富集的特点。勘探开发实践表明，在成熟的探区或评价区内寻找油气相对富集区，厘清地质特征-动态响应关系是致密油高效开发的关键，因此建立基于地质与生产动态关系的产能模型对致密油藏的开发十分重要。目前建立产能模型主要方法是以针对开发井以渗流力学的方法预测水平井的产能和低渗透-致密气藏的无阻流量法为主。以渗流力学的方法预测水平井的产能主要针对对油气井，以考虑不条件下或不同生产阶段的渗流机理对生产井的产能进行预测；无阻流量法主要针对气藏，通过建立地质与无阻流量(产能)之间关系，建立预测模型。这些方法能够较好的应用于油气藏，但并未充分考虑储层地质特征以及与生产动态之间的关系，对于具有储层非均质性强，流体分异差和饱和度差异大等地质特征的致密油藏适应性差，难以适用于致密油藏。在致密油开发区内生产的直井少且井距大，井间预测精度不高的条件下，利用直井无法准确评价开发区内地质与动态定量关系，进而可能会导致遗漏部分甜点区。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种建立基于地质-动态响应关系的水平井产能模型的方法。该方法以大量水平井为基础，优选水平井地质参数，确定表征基质储层、储层裂缝和含油性的综合参数，构建表征水平井地质特征的地质表征参数，确定水平井地质表征参数与产能的定量关系，构建产能模型，为寻找致密油有利区提供基础。针对致密油开发区如何建立地质特征与生产动态的定量关系，对开发井位部署，并且提高水平井高渗储层钻遇率，从而获得较好的开发效果具有重要的意义。

一种建立水平井产能预测模型的方法，包括以下步骤：步骤1、利用测井资料确定致密油区内多个水平井中每个水平井的地质表征参数，地质表征参数包括用于表征基质储层的储层系数、用于表征裂缝的裂缝强度系数以及用于表征储层含油性的烃源岩系数；步骤2、将每个水平井的地质表征参数分别进行归一化处理，得到归一化地质表征参数；步骤3、确定每个水平井的产能；步骤4、建立所述致密油藏区的水平井产能与归一化地质表征参数之间的定量关系模型。

在一种可能的实现方式中，在步骤1中，储层系数由目的层砂体厚度、水平井钻遇砂体的长度以及平均孔隙度确定，裂缝强度系数由裂缝孔隙度和裂缝张开度确定，烃源岩系数由烃源岩厚度以及总有机碳含量确定。

在一种可能的实现方式中，储层系数通过以下公式计算得到：

其中，S₁为储层系数，L₁为水平井钻遇砂体的长度，H为目的层砂体厚度，为平均孔隙度。

在一种可能的实现方式中，裂缝强度系数通过以下公式计算得到：

其中，S₂为裂缝强度系数，为裂缝孔隙度，bf为裂缝张开度，n_f为区域裂缝强度，其通过地震或地应力模拟获得。

在一种可能的实现方式中，烃源岩系数通过以下公式计算得到：

其中，S₃为烃源岩系数，为井轨迹所处位置优质烃源岩的总有机碳含量，h为井轨迹所处位置优质烃源岩的有效厚度。

在一种可能的实现方式中，在步骤2中，归一化处理通过以下公式进行：

S′_i＝(S_i-S_i-min)/(S_i-max-S_i-min) (公式4)

其中，S′_i为所述每个水平井的归一化地质表征参数，S_i为所述每个水平井的地质表征参数，i为1、2或3，S_i-max为所述多个水平井中与S_i同类型地质表征参数中的最大值，S_i-min为所述多个水平井中与S_i同类型地质表征参数中的最小值。

在一种可能的实现方式中，步骤4具体包括：确定所述每个水平井的产能为因变量，所述每个水平井的归一化地质表征参数为自变量；通过多元线性回归建立所述致密油藏区的所述水平井产能预测模型。

在一种可能的实现方式中，水平井产能预测模型能够以下式表达：

其中，Q为水平井的产能，Y为归一化地质综合参数，S′₁为归一化储层系数，a为所述归一化储层系数的权重，S′₂为归一化裂缝强度系数，b为所述归一化裂缝强度系数的权重，S′₃为归一化烃源岩系数，c为所述归一化烃源岩系数的权重，d为常数。

在一种可能的实现方式中，每个水平井的产能为每个水平井的初产产能。

在一种可能的实现方式中，每个水平井的产能为每个水平井90天的出油量。

根据本发明的基于地质-动态关系建立的水平井产能预测模型的方法，与现有技术相比，为寻找致密油有利区提供基础，进而为致密油开发区内的开发调整和优化提供参考的依据。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示出了根据本发明实施例的建立水平井产能预测模型的方法的示意性流程图。

图2示出了根据本发明实施例的控制水平井产能的地质表征参数的示意图。

图3示出了根据本发明实施例的鄂南某水平井单井柱状图。

图4示出了根据本发明实施例的鄂南某油田致密油藏砂体厚度示意图。

图5示出了根据本发明实施例的鄂南某油田某致密油藏区块烃源岩分布示意图。

图6示出了根据本发明实施例的鄂南某油田地质表征参数与产能定量关系示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1为根据本发明的建立水平井产能预测模型的方法100。如图1所示，该方法100包括：

S110，利用测井资料确定致密油区内多个水平井中每个水平井的地质表征参数，地质表征参数包括用于表征基质储层的储层系数、用于表征裂缝的裂缝强度系数以及用于表征储层含油性的烃源岩系数；

S120，将每个水平井的地质表征参数进行归一化处理，得到归一化地质表征参数；

S130，确定每个水平井的产能；

S140，建立所述致密油藏区的水平井产能与归一化地质表征参数之间的定量关系模型。

本发明在优选关键地质参数的基础上，构建地质表征参数，建立与生产动态的定量关系，为致密油储层评价及开发选区提供地质基础。

在步骤S110中，通过分析影响水平井产能的地质参数，优选控制水平井高产的主控地质因素，通过测井解释获取油井相关基质储层、裂缝及含油性参数，如图2所示，其中与基质储层有关的地质参数为：砂体厚度、水平井钻遇砂体的长度和平均孔隙度；与裂缝有关的地质参数为：裂缝孔隙度和裂缝密度；由于致密油含油性测井解释误差较大，利用烃源岩表征储层含油性，相关地质参数为：烃源岩厚度和总有机碳(Total Organic Carbon，简称“TOC”)含量。

其中，水平井的基质储层质量主要包括平均孔隙度和砂体厚度，其中砂体厚度分为垂向砂体厚度和水平井钻遇的有效砂体的长度，这些参数与水平井的产能存在正相关关系，本发明以井控储层体积的概念，考虑沿井轨迹控制的储层体积及其性质，从而建立基质储层系数。由于水平井均为压裂后生产，其井控储层体积取决于水平段钻遇储层长度和压裂后的缝高和缝长。通过对压裂工程设计的分析，压裂设计缝高在14-18m之间，与砂体厚度相当，可以认为缝高与砂体厚度一致，而同一研究区内的设计压裂缝的长度基本一致，因此比较不同水平井的缝长时可以忽略。因此，储层系数计算可以为：

其中，S₁为储层系数，L₁为水平井钻遇砂体的长度，H为目的层砂体厚度，为平均孔隙度。

另外，天然裂缝的存在为致密储层提供可能的储集空间，同时也是主要的渗流通道，影响了致密储层的油气富集和单井产能。通过常规测井，能够解释出井筒上裂缝的大小的变化趋势和裂缝段的厚度，即测井解释的裂缝强度为裂缝孔隙度、裂缝张开度的函数。

本发明裂缝参数主要针对天然裂缝，不考虑人工裂缝。通过水平井测井解释可以获得水平井钻遇的裂缝，但水平井均为压裂生产，压裂可以沟通水平井周围的天然裂缝，而这部分裂缝由于井并未钻遇，因此无法从测井解释获得，但这部分裂缝也影响了水平井的生产情况，本发明在建立裂缝强度时，引入区域裂缝强度。η表示岩石破坏接近程度，该值是基于岩石强度理论而得出的一个量值，是岩体受力变形的综合体现。地质意义是表示岩体破裂的相对发育程度，其值越大裂缝就越发育。当η＜1时，岩体将是稳定的，不会破坏岩体，不破坏失稳，但并不意味着岩体不产生细微裂缝；当η≥1时，岩体将失稳产生较明显的破裂。本发明用η近似表示为区域裂缝发育特征。研究表明，η是裂缝密度与开度的函数，即η值越高，裂缝密度与裂缝开度值越大，裂缝也越发育。

由于测井解释裂缝强度与裂缝开度和裂缝孔隙度密切相关，而区域裂缝发育特征与裂缝密度与裂缝开度相关，本次采用裂缝强度系数来评价裂缝，其计算公式为：

其中，S₂为裂缝强度系数，为裂缝孔隙度，bf为裂缝张开度，nf为区域裂缝强度，其通过地震或地应力模拟获得。

至于储层含油性，致密储层油水分异小、含油非均质性强，但由于水平井储层流体解释方法不成熟，同时研究区水平井未取心，缺少岩心刻度，导致无法准确的得到储层的含油饱和度。致密储层的含油饱和度主要受烃源岩的影响，即优质烃源岩不仅提供了物质基础，而且提供了成藏驱动力。因此，优质烃源岩对储集空间中含油饱和度具有决定性作用，因此本发明采用烃源岩质量系数来间接评价水平井的含油性，计算公式为：

其中，S₃为烃源岩系数，为井轨迹所处位置优质烃源岩的TOC含量，h为井轨迹所处位置优质烃源岩的有效厚度。

以鄂南某油田某致密油藏为例。如图3所示，在该油田的A井中，水平井钻遇砂体长度为416m，其中含油有效储层长度为102m，该井有效厚度段平均孔隙度为8％，水平井处垂向砂体厚度可以从区域砂体厚度分布图读出(图4)，厚度为15m，利用公式(1)计算后，该井的储层系数为122.28。

另一方面，通过常规测井，能够解释出井筒上裂缝的大小的变化趋势和裂缝段的厚度，即测井解释的裂缝强度为裂缝孔隙度、裂缝段厚度的函数。

岩体破裂发育程度在不同区有不同的特征值，断裂交汇区为2.2，单组裂缝区位1.3，裂缝不发育区为0.7。HH36断裂交汇区，由于早期北西向裂缝对岩体应力的释放，岩体破裂的发育程度为0.9。测井解释裂缝发育强度对比表明，HH12井区南北东断裂带与HH36井区断裂交汇区约为1.7倍关系，与有限元方法应力模拟的区域裂缝强度成果相似。

经过公式(2)计算后，得出A水平井测井解释裂缝强度为0.69，区域裂缝强度为1.2，则最后裂缝强度系数为1.89。

最后，致密储层油水分异小、含油非均质性强，但由于水平井储层流体解释方法不成熟，该研究区目的层致密油储层油源主要来自上部紧邻储层的烃源岩，同时烃源岩对储层含油饱和度的影响较大。在A井中，该水平井出烃源岩质量可以从烃源岩质量平面分布图(图5)中获得，经过公式(3)计算后，该井烃源岩质量系数为62.66。

在步骤S120中，由于环境不同而造成不同的水平井的地质表征参数(包括储层系数、裂缝强度系数和烃源岩系数)差异较大，即例如对于储层系数，不同的水平井的储层系数之间存在很大的差别。因此，需要将每个水平井的地质表征参数放置于同一参考系下进行处理。因此需要将致密油藏区的多个水平井中的每个水平井的地质表征参数进行归一化处理，分别得到归一化地质表征参数，该归一化处理是通过公式(4)进行的：

S′_i＝(S_i-S_i-min)/(S_i-max-S_i-min) (公式4)

其中，S′_i为所述每个水平井的归一化地质表征参数，S_i为所述每个水平井的地质表征参数，i为1、2或3，S_i-max为所述多个水平井中与S_i同类型地质表征参数中的最大值，S_i-min为所述多个水平井中与S_i同类型地质表征参数中的最小值。

以A水平井为例，归一化之后储层系数S′₁为0.24，裂缝系数S′₂为0.47，烃源岩系数S＇₃为0.48。

步骤S130，由于不同水平井的生产周期存在差异，需要在同一时间刻度范围内评价水平井的生产动态情况，同时水平井生产初期的生产情况基本可以代表该其产能，因此以初产产能代表水平井生产动态参数较为合理。在水平井生产初期由于压裂反排液，产能不能代表真实地质情况，在优选水平井生产动态参数时，需要去掉生产初期的反排液阶段。

在确定代表水平井产能的动态参数之后，需要排除受到压裂施工参数、储层伤害、井轨迹及水淹情况等异常井，选取具有代表性的生产井(例如A井)，并以90天日产油代表水平井产能Q₉₀天，取值后A水平井90天日产油为14.46吨。

最后，在步骤S140中，在对该致密油区块多个水平井烃源岩系数、储容系数、裂缝强度系数归一化处理的基础上，采用多元线性回归的方法，拟合与水平井初产的相关关系建立产能-地质表征参数之间的定量关系，表达公式为公式(5)：

其中，Q为水平井的产能，Y为所述归一化地质综合参数，S′₁为归一化储层系数，a为所述归一化储层系数的权重，S′₂为归一化裂缝强度系数，b为所述归一化裂缝强度系数的权重，S′₃为归一化烃源岩系数，c为所述归一化烃源岩系数的权重，d为常数。

图6为鄂南区某油田的90天日产油与归一化地质综合参数之间的定量关系图。如图6所示，在该油田中，经过多元线性回归后，得出的产能与地质参数之间的定量关系为：Q＝10.17S′₁+18.73S′₂+10.41S′₃-3.12，拟合判定系数R2为0.65，回归方程显著性检验系数F为49.32，该式也表明影响储层质量的最主要因素为裂缝发育情况。在后续生产中，如果需要预测该致密油藏区中某一个水平井的产能，则只需要将该井的归一化地质表征参数带入上式，即可进行预测。

通过本发明提供的建立水平井产能预测模型的方法，能够确定地质与水平井产能的定量关系，为寻找致密油有利区提供基础，进而为致密油开发区内的开发调整和优化提供参考的依据。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种建立水平井产能预测模型的方法，包括以下步骤：

步骤1、利用测井资料确定致密油藏区内多个水平井中每个水平井的地质表征参数，所述地质表征参数包括用于表征基质储层的储层系数、用于表征裂缝的裂缝强度系数以及用于表征储层含油性的烃源岩系数；

步骤2、将所述每个水平井的所述地质表征参数分别进行归一化处理，得到归一化地质表征参数；

步骤3、确定所述每个水平井的产能；

步骤4、建立所述致密油藏区的水平井产能与所述归一化地质表征参数之间的定量关系模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，所述储层系数由目的层砂体厚度、水平井钻遇砂体的长度以及平均孔隙度确定，所述裂缝强度系数由裂缝孔隙度和裂缝张开度确定，所述烃源岩系数由烃源岩厚度以及总有机碳含量确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述储层系数通过以下公式计算得到：

其中，S₁为所述储层系数，

L₁为所述水平井钻遇砂体的长度，

H为所述目的层砂体厚度，

为所述平均孔隙度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述裂缝强度系数通过以下公式计算得到：

其中，S₂为所述裂缝强度系数，

为所述裂缝孔隙度，

b_f为裂缝张开度，

n_f为区域裂缝强度，其通过地震或地应力模拟获得。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烃源岩系数通过以下公式计算得到：

其中，S₃为所述烃源岩系数，

为井轨迹所处位置优质烃源岩的总有机碳含量，

h为井轨迹所处位置优质烃源岩的有效厚度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中，所述归一化处理通过以下公式进行：

S′_i＝(S_i-S_i-min)/(S_i-max-S_i-min) (公式4)

其中，S′_i为所述每个水平井的归一化地质表征参数，i为1、2或3，

S_i为所述每个水平井的地质表征参数，

S_i-max为所述多个水平井中与S_i同类型地质表征参数中的最大值，

S_i-min为所述多个水平井中与S_i同类型地质表征参数中的最小值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤4具体包括：

确定所述每个水平井的产能为因变量，所述每个水平井的所述归一化地质表征参数为自变量；

通过多元线性回归建立所述致密油藏区的所述水平井产能预测模型。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述水平井产能预测模型能够以下式表达：

其中，Q为所述水平井产能，

Y为归一化地质综合参数，

S′₁为归一化储层系数，a为所述归一化储层系数的权重，

S′₂为归一化裂缝强度系数，b为所述归一化裂缝强度系数的权重，

S′₃为归一化烃源岩系数，c为所述归一化烃源岩系数的权重，

d为常数。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述每个水平井的产能为所述每个水平井的初产产能。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述每个水平井的产能为所述每个水平井90天的出油量。