0 引言

中国低渗透油藏储量资源丰富，是目前油田增储上产的主要阵地，也是各油田开发技术的重要研究方向，开发潜力巨大^[1]。准噶尔盆地火烧山油田属于典型的低渗透裂缝性油藏。其上二叠统平地泉组属小型河流入湖三角洲沉积体系，含油层系从上到下分为H₁、H₂、H₃和H₄四个油层组；储层岩性主要以细砂岩为主，孔隙类型从H₄到H₁由粒间孔转变为溶蚀孔。岩心分析数据表明，储集层平均孔隙度为12.3%，平均渗透率为 2.13×10^-3 μm²；在长期的不同期次、不同方向应力场作用下形成了产状各异的微裂缝。因此，微裂缝、低渗透、强非均质性的储集层特征导致了油藏开采难度比较大。

截至2013年5月，火烧山油田各层系均已进入高含水、低速开采阶段，多数井产能较低；由于地下实际裂缝资料不完全，应综合利用各种裂缝资料开展相关研究^[2]。本次研究利用该油藏丰富的试井资料(H₂、H₃层单井解释365井次)，根据不同时期的不稳定试井资料，结合地质及生产动态等信息，对油藏储集层模型及其演化特征等进行深入研究，为油藏开发治理提供依据。

不稳定试井资料可以反映储层内流体的流动特征^[3]。各类渗流介质(孔、洞、缝)对流体流动的贡献决定了储集层的渗流模式^{[4, 5]}，进而影响其开发方式和开采效果^{[6, 7]}。火烧山储集层基质空气渗透率为(0.57～6.06)×10^-3 μm²，而试井解释的开发初期有效渗透率远大于基质渗透率(表 1)，并且研究区几乎所有油井都进行了人工压裂措施；说明裂缝在渗流过程中起的作用比较大。

对火烧山油田油水井资料进行综合分析，根据不同储集层的试井曲线特征，本文把火烧山低渗透裂缝性油藏的基本储集层模型划分为四类，即人工裂缝模型、双孔模型、径向复合模型和单孔模型。

火烧山油田人工裂缝模型多数表现为具有井筒储集效应的无限导流裂缝(占78%)^[8]。图 1 是典型的无限导流垂直裂缝模型试井曲线。由图 1可以看出：在井筒储集阶段，压降(Δp)曲线和压力导数(Δp′)曲线表现为斜率为1的直线段；续流段结束后，压降曲线和压力导数曲线平行且斜率为1/2；由于基质渗透率低，一般难以测到拟径向流段(即压力导数呈水平直线)。

Δt为时间。 图 1 人工裂缝模型试井特征曲线(H1225井,2008-05) Fig. 1 Well test characteristic curve of fractured model

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双重孔隙模型包括基质系统和裂缝系统^[9]，其渗流特点主要表现为裂缝系统孔隙度小而渗透率高，基质系统孔隙体积大而渗透率低^[10]。

火烧山油井双孔模型典型试井曲线见图 2。由图 2可以看出：在井筒储集阶段，压降曲线和压力导数曲线沿45°线变化；然后为续流段，压力导数曲线越过驼峰但尚未出现水平段；进而过渡到裂缝系统的径向流动阶段，压力导数曲线沿水平线变化；其后是基质系统向裂缝系统的窜流阶段，表现为压力导数曲线的下凹；由于测试时间较短，很难测出总系统径向流段。

图 2 双孔模型试井特征曲线(H1248井,2000-05) Fig. 2 Well test characteristic curve of dual media model

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单井周边近井地带与远井地带如果呈现出储层物性不同或流体性质不同的特点，即表现为径向复合模型^{[11, 12]}。

火烧山油田油水井径向复合模型典型试井曲线见图 3。由图 3可以看出：在井筒储集阶段，压降曲线和压力导数曲线沿 45°线变化；接着是续流阶段，压力力导数曲线越过驼峰但尚未出现水平段；然后是内区径向流阶段，压力导数曲线呈水平直线段；其后为内外区交界过渡段，如果外区流度小于内区，则压力导数曲线上翘，反之，则该段下倾；由于测试时间短，外区径向流段没有出现。径向复合试井模型如果测试时间不足，容易出现多解性。

a. A类(H1259井,2000-05)；b. B类(H1293井,1993-03)；c. C类(H1225井,2010-10)。图 3 径向复合试井模型特征曲线(H1237井,2009-04) Fig. 3 Well test characteristic curve of radial fitting model

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火烧山油田径向复合地层多表现为内区物性优于外区物性，其主要原因有3个方面：1)改造措施提高了内区渗透性；2)注水井周边由于受黏度影响，外区比内区的流度小；3)注水井近井地带地层压力高导致部分裂缝张开，而远井地带地层压力较低，使得近井地带渗透性好于远井地带。

微裂缝介质在试井模型上表现为单孔模型，可细分为三类：

1)单孔A类

单孔A类储集层具有较强的微裂缝，渗透率较高，有效渗透率一般大于10×10^-3 μm²。试井双对数曲线呈喇叭口型，压力导数曲线很快进入水平直线段，并具有明显的径向流直线段(图 4a)。

图 4 单孔模型试井特征曲线 Fig. 4 Well test characteristic curve of dual media model

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2)单孔B类

单孔B类储集层具有中等微裂缝，渗透率中等，有效渗透率一般为(2～10)×10^-3 μm²。试井双对数曲线呈叉状，叉头分得比较开，压力导数曲线经过最高值后，仍处在下降阶段，流动阶段仍属续流段(图 4b)，延长测试时间可测出径向流段。

3)单孔C类

单孔C类储集层具有较弱微裂缝，渗透率较低，有效渗透率一般小于2×10^-3 μm²。试井双对数曲线呈叉状，叉头分开很小，压力导数曲线处在上升阶段，流动阶段仍属续流段(图 4c)，即使延长测试时间也很难测出径向流段。

储层渗流系统一方面受自身特有属性的影响，另一方面也受到后期开发措施的综合改造。随着油藏的不断调整开发，渗流系统会逐渐发生变化，进而影响其最终的开发效果^{[13, 14]}。

火烧山油田天然裂缝比较发育，多数井在投产时就进行了压裂。初期渗流系统以双孔介质和人工裂缝为主，经过多次综合治理，主要包括调剖、堵水等措施，渗流系统发生了较大的变化。综合分析发现，火烧山低渗透裂缝性油藏的渗流介质演变类型主要有4种。Ⅰ类：双孔介质→单孔介质；Ⅱ类：人工裂缝→单孔介质；Ⅲ类：人工裂缝→径向复合→单孔介质；Ⅳ类：径向复合→单孔介质(图 5)。

图 5 火烧山低渗透裂缝性油藏渗流系统演化特征图 Fig. 5 Evolution characteristic of flow systems of low permeable fractured reservoir

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以试井曲线的演化特征为基础，分析火烧山裂缝性油藏渗流系统的整体演化特征。以H₃层为例:开发初期油井双孔介质渗流和人工裂缝渗流特征比较明显,双孔介质占31.2%、人工裂缝占32.5%、径向复合介质占2.2%，其余为单孔介质;油藏经过综合调整，开发后期主要表现为单孔介质渗流特征，H₃层2013年单孔介质模型占87.0%。

通过对H₂和H₃层连续试井次数超过8次的井进行储集层模型分析，发现总体演化特征由人工裂缝模型、双孔模型、径向复合模型向单孔模型演变(表 2)，说明储集层裂缝因素的影响逐步减弱。

对于油井渗流特征的变化原因，综合分析认为，早期注采比较低，随着油田的开采，地层亏空严重、地层压力不断下降，导致一些天然微裂缝、隐裂缝和某些压裂缝发生闭合^[15]，后期地层压力虽然有所上升，但是相当部分裂缝难以再次张开^[16]。此外，油井进行过多轮次的堵水作业，堵剂在封堵大裂缝方面也起到一定的作用，使得渗流介质逐渐往单孔模型转变。

对于注水井，其初期双孔介质渗流特征比较明显，后期因其周围内外区存在差异(流度差异、压力场差异)，从而基本表现为径向复合模型。

随着油藏调整开发的不断深入，储集层模型逐步由人工裂缝模型、双孔模型向单孔模型转变，对应的有效渗透率也呈现出逐步降低的趋势。

统计了H₃层四类井(仅统计连续测试井)的年度平均有效渗透率变化(图 6)：Ⅰ类井平均有效渗透率从初期的110.7×10^-3 μm²下降到2012年的7.5×10^-3 μm²，下降幅度达到93%；另外三类井的变化趋势与Ⅰ类井相似，即开发初期油井有效渗透率快速下降，之后进入缓慢下降阶段，截至2012年各类井有效渗透率下降幅度均超过了90%。

图 6 H3层四类井年度平均有效渗透率变化图 Fig. 6 Change chart of annual average effective permeability for four type of wells in reservoir H3

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典型井H1242井1995年有效渗透率为63.1×10^-3 μm²，至1997年就下降为9.1×10^-3 μm²，至2012年下降为2.49×10^-3 μm²，累计下降幅度达到96.1%，其中前三年下降幅度为85.6%(图 7)。

图 7 H1242井有效渗透率变化趋势图 Fig. 7 Change tendency of permeability for well H1242

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从层系年度平均油井储层有效渗透率变化(图 8)来看：H₃层有效渗透率从1992年的48.66×10^-3 μm²下降至2012年的7.65×10^-3 μm²，只有开发初期的4.7%；H₂层有效渗透率从1992年的58.46×10^-3 μm²下降至2012年的13.65×10^-3 μm²。随着储层有效渗透率的下降，层系含水上升速度明显下降(图 9);H₃层投产至1997年，年平均含水上升速度为5.4%，而1997年至2012年，年平均含水上升速度为1.04%；H₂层投产至1997年，年平均含水上升速度为5.9%，而1997年至2012年，年平均含水上升速度为0.87%。

图 8 H3及H2储层年度平均有效渗透率变化图 Fig. 8 Change chart of annual average effective permeability for reservoir H3 and H2

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图 9 H3及H2油藏含水率月度变化图 Fig. 9 Change chart of monthy comprehensive water ratio for reservoir H3 and H2

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1)针对火烧山低渗透裂缝性油藏，根据不稳定试井曲线，将油水井储层模型划分为四类，即人工裂缝模型、双孔模型、径向复合模型和单孔模型。

2)储层渗流系统在油藏开采过程中会发生变化。开发初期，H₃层人工裂缝及双孔介质占63.7%，而开发后期,2013年H₃层单孔介质模型占87.0%；充分说明随着地层压力的降低及调剖堵水工作量的实施，储层裂缝(人工裂缝及天然裂缝)的影响大幅度降低。

3)与储层渗流模型的变化相对应，储层有效渗透率也大幅下降，2012年H₃层平均有效渗透率只有开发初期的4.7%。相应地，油藏含水上升速度明显减缓。