吴亚红，王 黎，房好青，田西山，李博媛

(1.中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 昌平 102249；2.中国石化中原石油工程有限公司井下特种作业公司，河南 濮阳 457100；3.中国石化西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

长裸眼非均质储层酸压主因素优选方法研究

吴亚红1，王 黎2，房好青3，田西山1，李博媛1

(1.中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 昌平 102249；2.中国石化中原石油工程有限公司井下特种作业公司，河南 濮阳 457100；3.中国石化西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油藏产层厚度大，完井井段长，非均质性严重。分别运用均值和均方差方法优选酸压井段物性参数，运用最优BP神经网络结构编制酸压决策软件，对塔里木盆地酸压施工的20井次进行酸压前决策模拟。实例应用对比分析表明，均值方法符合率75%，均方差方法符合率90%。对于长裸眼非均质碳酸盐岩储层，采用均方差方法优选储层物性参数，可以较准确地描述不同深度的物性差异给酸压造成的影响，定量地指导酸压选井选层工作及增产措施的制定。

碳酸盐岩 酸压 长裸眼段 非均质储层 均方差方法 BP神经网络 物性参数

影响酸压效果的各个因素形成了一个多因素相互作用的、复杂的不确定性系统[1-3]。在这个系统中各因素之间的关联方式复杂多变，虽然也有确定性关系，但大都是非线性的，同时表现出随机性、模糊性和不确定性。以往在对各影响因素取值时，采用的是笼统取平均的方法，虽然能在一定程度上反映该井段的地质特征，但未对不同深度地层的各种影响因素进行定量描述。塔里木盆地奥陶系产层厚度大，完井井段长，笼统的取平均值不能完全反映酸压施工压开层段的物性特征[4-6]。本文在因素取平均值的基础上优选了一种均方差取值方法，用以定量描述酸压井产段在不同深度的差异性，认识不同深度地层的发育情况和井段的生产状况。在酸压施工时，井段各层之间的物性(如渗透率、孔隙度、泥质含量等)差异越大则酸压成功的概率越大，酸压层段物性特征的各影响因素的均方差消除了不同深度物性的差异性，可以更加准确地进行长裸眼非均质储层的物性特征描述，有效指导增产措施方案的制定[7]。

1 酸压主影响因素取值方法

1.1均值方法

影响因素取均值法是通过将油井产段的每一小段的因素取值记录下来，然后通过求取数学平均的方法，得到某因素在该井段的均值。平均值能在一定程度上反映该井段的综合物性。对于离散型样本空间，均值求法如下：

(1)

式中：E(x)为影响因素不同深度数学均值；x为影响因素；xi为该影响因素在不同深度的取值。

1.2均方差方法

影响因素均方差取值方法是将油井产段的每一小段的因素取值记录下来，然后求取各小层因素值的均方差。不同影响因素的均方差反映了整个油井产段物性的差异度，一般来说物性差异度越大则酸压作业有效的概率越大[1,3]。对于离散型样本空间，均方差求法如下：

(2)

式中：σ(x)为影响因素均方差；D(x)为影响因素不同深度数学方差。

2 均方差方法取值

选取塔里木盆地碳酸盐岩储层的285口酸压井

1 425个小层进行均方差的处理计算，确定每个酸压层压开的储层参数。选取的储层参数主要有：裂缝级别、自然伽马、井径、中子孔隙度、声波时差和深浅电阻率差值。

裂缝级别是缝洞发育与缝洞能量的表示，其中Ⅰ类储层物性最好，其次是Ⅱ类，最差的是Ⅲ类。由于酸压段跨度一般比较大，同时含有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级别的储层，裂缝级别较高的层比较容易进液，首先压开，所以本文在综合考虑多种因素共同影响酸压效果的前提下优先选取酸压井段裂缝级别最高且厚度较大的层[8]。

岩石的自然伽马(GR)射线强度取决于岩石中的放射性元素种类和含量。泥质岩石含有较多的放射性元素，因而自然伽马射线强度最高，含有泥质的碳酸盐岩自然伽马射线强度中等，不含泥质的碳酸盐岩最低。所以岩石的自然伽马射线强度主要反映岩石中泥质含量。本文优先选取自然伽马值较小的井层。

纯碳酸盐岩地层比较致密，容易形成规则井眼，但塔河奥陶系上统桑塔木组和石炭系巴楚组交界处存在一小段泥岩段或者高含泥质的灰岩，而含有泥质成分的地层遇水容易垮塌扩径，井径(CAL)会明显变大。本文根据井的实际施工情况优先选取井径较大的层。

中子测井主要测中子源发射出的快中子穿过地层时的减速程度，而地层中氢是最强的减速剂，岩石的减速能力与含氢指数有关。一般情况下，岩石骨架的含氢指数为0，溶洞中的泥质的中子含氢指数要比正常在实地层中泥质的含氢指数高得多，也就是说，测量岩石的减速特性，在碳酸盐岩地层亦即反映了地层裂隙的发育程度。本文优先选取中子孔隙度较大的井层。

表1 储层参数优选

声波时差AC值越大，孔隙度越大，酸压效果越好。在碳酸盐岩地层中，声波时差反映了地层裂隙发育程度。在溶洞发育层段，声波时差明显增大，有时会出现跳波异常，声波幅度产生严重衰减，多数情况下，纵波能量也会衰减。本文优先选取声波时差较大的层。

对于裂缝-缝洞型碳酸盐岩地层，深浅电阻率差值越小，说明裂缝或缝洞越发育，深浅电阻率差值越大，说明含油性越好。本文优先选取深浅电阻率差值较大的层。

以塔里木盆地某区的一口酸压井为例，对该井各小层的物性数据分别运用均值方法和均方差方法进行取值，优选酸压井段的储层参数，如表1所示。运用均方差方法进行取值时，综合多种因素的影响优选该井第19小层的物性数据作为建模数据。

3 BP神经网络模型的确立

以显著影响因素为输入，运用MATLAB构建三层单输出BP神经网络结构，分别运用两种取值方法优选出的物性数据对BP神经网络模拟筛选出最优BP神经网络输入参数个数及网络结构，如表2所示。

表2 优选出的神经网络模型结构

从表2可以看出，运用均方差方法优选出的物性数据所得的BP神经网络模型的符合率高于均值方法。

4 实例应用

运用最优神经网络结构编制酸压决策软件，对2012-2013年进行酸压施工的20井次进行模拟预测。酸压前预测结果与压后实际结果对比见表3。对酸压影响因素运用均值方法取值的平均符合率为75%，运用均方差方法取值的平均符合率为90%，明显高于均值方法的符合率，更适用于长裸眼非均质储层的酸压效果预测。

表3 酸压效果预测

5 结论

分别运用均值方法和均方差方法进行建模并编制成软件，对塔里木盆地碳酸盐岩储层20口酸压井进行模拟预测。压后结果对比显示，运用均值方法和均方差方法取值的平均符合率分别为75%和90%，说明均方差方法可以更准确地描述长裸眼井段非均质酸压储层压开层位的物性参数，有效提高该类储层决策模型的精度，准确指导现场选井选层工作，以及堵水等增产措施的制定。

[1] 房好青.缝洞型碳酸盐岩油藏酸压选井选层模型研究与应用[D].中国石油大学(北京),2010.

[2] 林鑫.碳酸盐岩油藏酸压后产能预测方法研究[D].中国石油大学(北京),2008.

[3] 吴亚红,李秀生,钟大康,等.人工神经网络在压裂选井及选层中的应用[J].石油大学学报(自然科学版).2001，25(5)：42-44.

[4] 魏历灵.人工神经网络技术在塔河油田的应用[J].新疆石油地质，2004，25(6)：665-667.

[5] 贺波.基于人工神经网络的储层参数预测研究[D].哈尔滨工程大学，2007.

[6] 解凤强.基于模糊数学方法的压裂井优选.科学技术与工程[J],2010,10(7):1768-1770.

[7] 李林地,张士诚,庚勐,等.塔河油田碳酸盐岩储层水力压裂选井选层定量研究[J].油气地质与采收率,2010，17(5)：99-101.

[8] Zhu Dong D.Modeling of the acidzing process in naturally-fractured carbonates[C].SPE 63183,2000.

(编辑 谢 葵)

Study on optimal method of main acid fracturing factors for long open-hole wells in heterogeneous carbonate reservoir

Wu Yahong1，Wang Li2，Fang Haoqing3，Tian Xishan1，Li Boyuan1

(1.ChinaUniversityofPetroleum(Beijing)，Beijing102249，China;2.UndergroundSpecicalOperationsCompanyofZhongyuanPetroleumEngineeringCo.Ltd.,SINOPEC,Puyang457001,China;3.NorthwestOilfieldBranch，SINOPEC,Urumqi380011,China)

Tarim Ordovician carbonate reservoir is characterized by bigger thickness of producing pay，long completion interval and serious heterogeneity.The mean value and square error methods were applied to optimize the physical parameters of acid fracturing segment，respectively.Using the optimal BP neural network structure，an acid fracturing decision-making software was compiled，to simulate the decision before acid fracturing of 20 wells in Tarim Basin.By analyzing application examples，the mean value method and the mean square error method can reach a coincidence rate of 75% and 90%，respectively.Therefore，for long open-hole wells in heterogeneous carbonate reservoir，the mean square error method is used to optimize reservoir parameters accurately to describe the impact of the property difference at different depth on acid fracturing，and guide effectively and quantitatively the work of well-layer selection and other simulation treatment designs.

carbonate reservoir；acid fracturing；long open hole；heterogeneous reservoir；the mean square error method；BP neural network；physical parameter

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.015

TE357.2

A

2015-04-30；改回日期2015-07-28。

吴亚红(1966—),女,博士,高级工程师,主要从事油气田开发工程专业的教学和科研工作。电话:13910715837,E-mail:wuyahong66@126.com。

国家科技重大专项(2011ZX05014-006)“缝洞型碳酸盐岩油藏高效酸压改造技术”资助。