表皮系数特殊变化原因探讨

表皮系数特殊变化原因探讨作者：宋先博
来源：《探索科学》2015年第07期
摘要表皮系数是分析地层受伤害程度、评价油井附近区域增产措施效果的重要参数，应用表皮系数可以评价地层渗流能力的变化，本文通过对油田开发进入特高含水阶段后，部分注水井表皮系数异常变化及其原因的分析，认为不应单纯利用表皮系数的正负值来判断地层表皮区的污染状况，还应通过表皮系数的变化幅度来判断地层渗透率的变化，得出相应结论并应用于现场工作，取得良好效果。

关键词表皮系数油层深部渗透率措施改造
1、前言
表皮系数是分析地层受伤害程度，评价井壁附近地层渗透率与地层渗透率差别的重要参数，现场多利用表皮系数判断地层污染情况和评价措施效果。

常规性的认为当井筒附近地层被污染时，其污染区的渗透率将小于油层深部渗透率，附加压降为正值，解释出的表皮系数大于零；在完井时射孔超完善或地层进行措施改造后，附加压降为负值，表皮系数小于0。

但随着油田开发时间的延长及驱替方式的不断变化，部分井解释出的表皮系数与动态信息相矛盾的现象越来越突出，因此有必要针对这些表皮系数的特殊现象进行分析并找出原因，为正确判断地层污染状况及油层深部渗透率的变化情况提供合理依据。

2、表皮系数的特殊变化
与正常现象相比，表皮系数的特殊变化主要表现在两个方面：
2.1注入状况变差，表皮系数下降
常规分析认为，油水井进行措施改造后，表皮系数才有可能下降，但现场实际情况是，在部分注水井中，当注水水质变差时，注入压力上升，注水量下降，注入状况变差，表皮系数减少。

以X区块北4-71-丙水264井为例，2012年6月份的分层测试成果表明，三个注水层段均按方案要求注水；该井于2013年4月测同位素吸水剖面，吸水成果反映：偏I注水层段吸水力下降，偏III注水层段不吸水；该井于2013年5月进行水井106测试：注入压力上升
0.6MPa，偏III注水层段不吸水，与同位素吸水剖面资料相符。

同位素与106测试均反映出地层的吸水状况变差，且周围两口相邻受效油井平均流压下降0.22MPa，但该井2013年6月份试井资料解释出的表皮系数为-2.92，明显低于2012年7月份试井资料解释出的表皮系数为-1.73，两次测试期间该水井没有进行措施改造。

2.2部分水井措施改造后表皮系数增加
正常情况下，实施措施改造后，油水井的表皮系数应该下降，但从现场的实际情况看，部分水井经措施改造后表皮系数没有下降，反而上升，且个别井表皮系数上升幅度较大。

从表1
中可以看出，地层经过措施改造后表皮系数单井增加幅度最高达2.87，与表皮系数的正常变化不同。

3、表皮系数特殊变化原因探讨
3.1理论公式
表皮系数所表示的是表皮区渗透率与油层深部渗透率的相对关系，可以用下式计算：
其中：S：表皮系数
K：油层深部渗透率，μm2；
KS：表皮区渗透率，μm2；
rs：表皮区半径，m；
rw：井筒半径，m。

当井壁附近油层渗透率与深部油层渗透率发生相对变化后，表皮区渗透率与深部油层渗透率比值也随之变化，导致表皮系数发生较大变化。

3.2注入状况变差后表皮系数下降原因分析
由于注入水的长期冲刷，地层表皮区的渗透率较高。

当注入水水质变差时，井底注水压力高达20MPa以上，水中杂质在高压驱动下被带入油层深处，对井筒附近油层污染较小，杂质阻塞油层深部孔隙，油层吸水能力下降，造成表皮区渗透率下降幅度低于油层深部渗透率下降幅度。

从公式推导：假设rs和rw不变，由于S1K1，注水水质变化导致△K>△KS，由此推出所以表皮系数是下降的。

3.3 水井措施改造后表皮系数增加原因分析
注水井受完井方式的影响，同时由于高压作用，井筒附近地层结构可能发生微小变化，产生微裂缝，使表皮区的渗透率增加，油层实施措施改造时，由于措施手段不同，存在措施改造后表皮区的渗透率改善幅度小于油层深部渗透率的改善幅度。

从公式推导：假设rs和rw不变，，由于S1
以北4-61-丙水254井为例，该井于2013年9月酸化，酸化后注入压力下降0.8MPa，注入量增加22m3/d，周围3口连通油井日产液增加7t，日产油增加0.58t，见到明显的酸化效果。

该井的同位素资料显示，酸化后砂岩吸水厚度增加16.90%，有效厚度增加11.11%。

从试
井资料解释结果看，该井酸化前地层压力是15.11MPa，表皮系数是-4.38；酸化后地层压力是13.63MPa，表皮系数为-2.79，地层压力下降1.48MPa，说明地层条件得到改善，同时表皮系数增加1.59。

通过以上分析认为，水井酸化后如果试井结果显示表皮系数增加，并且酸化有效期短、周围油井受效不明显，则可能是油层深部渗透率较差，在以后的措施中应主要选择压裂等措施方式来改善油层深部渗透率状况；如果试井果显示表皮系数减小，则可能是井筒附近表皮区的渗流能力较差，在以后的措施中应主要选择热酸解堵或吞吐等措施方式来解决近井地带的问题。

4、表皮系数变化的应用
我们将上述结论应用在措施选井中，从2013年措施酸化且酸化后水井表皮系数增加的5口井中，选取措施有效期相对较短且周围油井受效不明显的北5-9-丙67与北4-61-丙水263两口井，于今年的4月份进行压裂措施改造，压裂层位与去年酸化层位相同，截止目前平均单井有效期同比增加62天，累计增注同比增加4500m2，周围7口受效油井平均单井日产油同比增加0.15t，效果良好。

5、几点认识
（1）对于多年注水开发的区块，表皮系数变化反映的是表皮区渗透率与深部油层渗透率的相对变化关系，可以根据表皮系数的变化情况分析油层深部渗透率的变化。

（2）对注水水质变差，表皮系数减小井，初步判断油层深部污染。

（3）通过表皮系数在措施前后的变化，判断油层的主要阻塞部位，并采取针对性的治理方式，提高开发效果，节约开发成本。

参考文献
〔1〕林加恩编著：《实用试井分析方法》.石油工业出版社.1996年5月
〔2〕钟松定主编.《试井分析》.石油大学出版社.1991年6月。