📝 摘要
致密地层通常存在生产问题，主要是由于极低的基质渗透率以及在钻井、完井和生产作业期间发生的各种形式的地层损害。在天然裂缝性致密气藏中，气体主要储存在渗透率极低的岩石基质中，而天然裂缝对总产气量起主要贡献。因此，识别致密地层中的天然裂缝特征对于评估井产能至关重要。

试井和测井是评估井产能的常用工具。成像测井数据可提供裂缝静态参数，而试井分析可提供油藏动态参数。然而，由于致密气藏基质渗透率低、地层复杂以及长井筒储集效应掩盖了储层对压力变化的响应，试井数据可能无法提供双重孔隙-双重渗透率系统的动态特征，如裂缝渗透率、裂缝储容比和窜流系数。因此，在天然裂缝性致密气藏中应用试井和成像测井数据以获得有意义的结果可能尚不明确，且数据难以解释。

本文提出了一种通过整合基于Kazemi简化模型的试井分析结果和成像测井数据，来估算天然裂缝性致密气藏中裂缝渗透率的方法。针对双重孔隙-双重渗透率系统进行了油藏数值模拟和敏感性分析，以理解天然裂缝参数与试井渗透率之间的关系。模拟结果证实了所提出的裂缝渗透率相关式的可靠性。文中还展示了一个现场实例，以证明应用试井分析和成像测井数据处理结果来估算致密气藏天然裂缝平均渗透率的方法。

🖥️ CMG软件应用情况总结

项目 内容
所用软件 CMG（加拿大计算机模拟集团）数值模拟软件，具体为 CMG-IMEX（黑油模拟器）
模型类型 双重孔隙-双重渗透率模型，全隐式基本公式，非线性方程通过牛顿迭代求解，雅可比矩阵导数数值计算
模拟对象 天然裂缝性致密气藏，研究裂缝参数（裂缝渗透率、裂缝孔隙度、裂缝开度、裂缝间距）和基质参数（基质渗透率、基质孔隙度、基质压缩系数）对试井渗透率的影响
模型描述 • 3D模型：X方向50个网格，Y方向50个网格，Z方向71个网格
• 36个水平基质层，35个水平裂缝层（图4）
• 网格尺寸：70 ft × 70 ft（平面）
• 井位于模型中心，完井于所有基质层和裂缝层
• 边界条件：无流动边界
输入参数（表1） • 裂缝层厚度：1 mm
• 裂缝间距：5 ft
• 基质渗透率：0.1 md
• 裂缝渗透率：50,000 md
模拟场景（表2） • 裂缝开度：0.1, 1, 10 mm
• 裂缝间距：5, 10, 20 ft
• 裂缝渗透率：10, 50, 100 D（达西）
• 裂缝孔隙度：0.6, 0.8, 1（分数）
• 基质渗透率：0.005, 0.1, 2 md
• 基质压缩系数：4E-5, 4E-6, 4E-7 psi⁻¹
• 裂缝压缩系数：4E-5, 4E-6, 4E-7 psi⁻¹
模拟过程 每个模拟运行包括一个生产期（产气速率 500 MSCFD）和一个压力恢复期
分析目标 分析压力恢复数据，估算每个双重孔隙-双重渗透率系统的试井渗透率，确定裂缝参数与试井分析结果之间的关系

文中明确指出：使用CMG-IMEX数值模拟软件进行敏感性分析（Effect of natural fracture parameters on welltest response部分）。

📊 敏感性分析主要结果

通过数值模拟和敏感性分析，确定了影响试井渗透率的关键参数：

参数 对试井渗透率的影响
裂缝开度 (b) 影响显著。b = 0.1, 1, 10 mm 时，试井渗透率分别为 2.7, 29.4, 316 md（图5）
裂缝渗透率 (Kf) 影响显著（图6）
裂缝间距 (a) 影响显著（图12）
基质渗透率 (Km) 影响不显著（图7）
基质压缩系数 (Cm) 影响不显著（图8）
裂缝压缩系数 (Cf) 影响不显著（图9）
基质孔隙度 (Porom) 影响不显著（图10）
裂缝孔隙度 (Porof) 影响不显著（图11）

试井渗透率主要受裂缝渗透率、裂缝开度和裂缝间距控制。

🧪 主要模拟结果与相关式

  1. 基本关系式（基于Kazemi模型）：

    Kf=Kwelltest∗ab

    其中 Kf 为天然裂缝渗透率，Kwelltest 为试井渗透率，a 为平均基质块厚度（裂缝间距），b 为平均裂缝开度。

  2. 修正相关式（基于曲线拟合，图13）：

    Kf=0.795∗Kwelltest∗(ab)1.04

    • Kf：裂缝渗透率 (md)

    • b：裂缝开度 (ft)

    • a：裂缝间距 (ft)

  3. 相关式验证（图14）：

    • 根据式(10)估算的试井渗透率与模型实际输出结果对比，平均误差约为5%，证实了多变量回归结果的可靠性。

✅ 主要结论

  1. 裂缝贡献显著：在致密地层中，天然裂缝对产量有重要贡献，估算其动态特征至关重要。

  2. 试井分析局限性：在致密气藏中，由于储层对压力扰动的响应较弱，可能无法获得窜流系数和裂缝储容比。试井分析存在不确定性，不能直接提供裂缝动态参数。

  3. 关键控制参数：试井渗透率主要受裂缝渗透率、基质块尺寸（裂缝间距）和裂缝开度控制，而对基质渗透率、基质/裂缝压缩系数、基质/裂缝孔隙度不敏感。

  4. 数据整合必要：除了常规储层试井分析所需的岩石物理评估结果外，裂缝性致密气藏的试井分析还需要成像测井数据。

  5. 预测方法可靠：利用试井渗透率和成像测井获取的裂缝间距、开度，基于Kazemi模型提出的方法（式10）可为数值模拟研究提供可靠的裂缝平均渗透率初值。

🏛️ 作者及单位信息

  • 作者: Hassan Bahrami, Reza Rezaee, Mofazzal Hossain

  • 单位: 澳大利亚科廷理工大学（Curtin University of Technology），石油工程系

  • 期刊: Journal of Petroleum Exploration and Production Technology

  • 收稿日期: 2012年3月17日

  • 录用日期: 2012年6月25日

  • 在线发表: 2012年7月10日

致谢：

  • 感谢Ali Saeidi教授（《裂缝性油藏油藏工程》作者）的指导和讨论。

  • 感谢CMG（计算机模拟集团） 提供CMG-IMEX软件。

  • 感谢Kappa Engineering 提供Kappa-Ecrin软件（用于试井分析，图15）。

case82

发表评论