兩層組氣藏分采、合采效果和開采方式優(yōu)選

楊學(xué)鋒 劉義成 李進 王穎 鄧惠

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

兩層組氣藏分采、合采效果和開采方式優(yōu)選

楊學(xué)鋒 劉義成 李進 王穎 鄧惠

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

對于含水層的多層組氣藏的合理開發(fā)而言，分、合層開發(fā)效果和開采方式的優(yōu)選一直是困擾氣藏開發(fā)的疑難問題。為此，利用數(shù)值模擬和兩相管流穩(wěn)態(tài)模擬方法，以兩層組氣藏為代表，對不同產(chǎn)出流體和產(chǎn)能差異條件下的分、合層開采效果進行分類對比研究，并以此為基礎(chǔ)，建立了兩層組氣藏分、合層開采方式優(yōu)選原則。研究表明：對于兩層組產(chǎn)純氣的情況，分、合采開采方式對氣井相對長期的開采效果影響不大，為提高開發(fā)效益，適合合層開采；對于含水層的兩層組氣藏，產(chǎn)能相近的兩層比產(chǎn)能存在差異時的兩層合采效果好，適合合層開采，反之則宜分層開采。該研究結(jié)果對于深入認(rèn)識和評價多層組氣藏分、合層開采效果，以及指導(dǎo)多層組氣藏開采方式優(yōu)選、提高氣藏開發(fā)效益具有非常重要的意義。

多層組氣藏 有水氣井 多層合采 動態(tài)特征 開采效果 龍崗氣田

為了降低多層組氣藏的開發(fā)成本，提高單井產(chǎn)量，常常采用單井多層合采的方式進行開發(fā)［1－3］。然而，多層組氣藏合層開采效果如何？哪些條件下適合選用單井多層合采開發(fā)方式？為了深刻認(rèn)識多層組氣藏分合層開發(fā)效果和不同開采方式對氣井生產(chǎn)的影響，有必要開展相關(guān)研究。

目前國內(nèi)外對多層組氣藏的研究主要集中在各層都產(chǎn)純氣情況，而對有水氣藏多層合采開采效果的研究較少［4－7］。為此，筆者以兩層組氣藏為例，考慮各層產(chǎn)出流體和產(chǎn)量的差異，分類研究兩層組氣藏中分合層開采效果，在此基礎(chǔ)上，建立兩層組氣藏開采方式優(yōu)選原則。

1 兩層組氣藏分采、合采效果對比

考慮氣藏縱向上分為兩層，層間有良好的非滲透隔層，地層內(nèi)層間無竄流，竄流只發(fā)生在合采后的井筒內(nèi)。

1.1 兩層均產(chǎn)純氣

以礁灘疊合區(qū)的A氣井為例，研究兩層都產(chǎn)純氣時的分合采效果。A井的儲層物性參數(shù)見表1。

表1 A井物性特征參數(shù)表

為了考察這兩個產(chǎn)層物性差異較大對合層開采方式的影響，運用單井?dāng)?shù)值模擬技術(shù)對合采與分采的開采效果進行了對比，其結(jié)果分別見圖1、2。

圖1 分合采開發(fā)方式的穩(wěn)產(chǎn)時間對比圖

研究3種開采方式分別是分采、合采方式1（與分采穩(wěn)產(chǎn)期相同的合采配產(chǎn)開采方式）、合采方式2（與分采產(chǎn)量之和相同的合采配產(chǎn)開采方式）。對比發(fā)現(xiàn)這3種開采方式下的穩(wěn)產(chǎn)期開發(fā)指標(biāo)有一定差異（表2），這是由于各層物性差異較大、合采狀態(tài)下相對低滲層的產(chǎn)能發(fā)揮受到一定程度抑制引起的。然而，從整個預(yù)測期的生產(chǎn)動態(tài)來看（圖2），累積產(chǎn)氣量的差異并不大，由此表明層間滲透性及地層壓力的差異主要影響合采氣井早期各層的產(chǎn)量貢獻，對氣井相對長期的開采效果影響不大。

圖2 分合采開發(fā)方式的累積產(chǎn)氣量對比圖

表2 A井合采與分采開發(fā)指標(biāo)對比表

1.2 兩層有產(chǎn)水層

對于多層組氣藏中存在產(chǎn)水的情況，當(dāng)單層氣產(chǎn)量低于攜液臨界流量時，合采攜液更為困難，常導(dǎo)致井底積液嚴(yán)重，這種情況下分層開采效果更好。

以A氣井礁灘層的情況為基本參照，下面考慮上下層產(chǎn)能差異和產(chǎn)水情況的多種可能性，討論兩層組氣藏各層產(chǎn)氣量都高于攜液臨界流量時分合采的適宜性。

1.2.1 上層產(chǎn)能高于下層產(chǎn)能

1.2.1.1 上層產(chǎn)氣和產(chǎn)水，下層產(chǎn)純氣

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為72.45×104m3／d，產(chǎn)水量為152.93 m3／d；下層產(chǎn)氣量為48.33×104m3／d，不產(chǎn)水。

1.2.1.2 上層產(chǎn)純氣，下層產(chǎn)氣和產(chǎn)水

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為77.63×104m3／d，不產(chǎn)水；下層產(chǎn)氣量為44.34×104m3／d，產(chǎn)水量為88.69 m3／d。

1.2.1.3 上層和下層同時產(chǎn)氣和產(chǎn)水

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為72.45×104m3／d，產(chǎn)水量為152.93 m3／d；下層產(chǎn)氣量為44.34×104m3／d，產(chǎn)水量為88.69 m3／d。

對上述3種情況分別考慮單采上層、單采下層和兩層合層，對比研究分合采條件下的產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量，其結(jié)果見圖3。

圖3 上層產(chǎn)能高于下層產(chǎn)能時分合采開發(fā)效果圖

產(chǎn)量損失幅度（FQ）的計算公式為：

產(chǎn)水量降低幅度（FW）的計算公式為：

式中Q飛為單采飛仙關(guān)組產(chǎn)氣量；Q長為單采長興組產(chǎn)氣量；Q合為合采產(chǎn)氣量；W飛為單采飛仙關(guān)組產(chǎn)水量；W長為單采長興組產(chǎn)水量；W合為合采產(chǎn)水量。

從圖3中可以看出：當(dāng)上層產(chǎn)能高于下層產(chǎn)能時，產(chǎn)能高的產(chǎn)層（上層）產(chǎn)純氣，產(chǎn)能低的產(chǎn)層（下層）氣水同產(chǎn)合采效果較好，產(chǎn)能損失幅度相對最小（18.51%），而產(chǎn)水量降低幅度相對最大（23.97%）。氣井產(chǎn)能低的產(chǎn)層（下層）產(chǎn)純氣、產(chǎn)能高的產(chǎn)層（上層）氣水同產(chǎn)和兩層都氣水同產(chǎn)，合采效果相對較差。

1.2.2 下層產(chǎn)能高于上層產(chǎn)能

1.2.2.1 上層產(chǎn)氣和產(chǎn)水，下層產(chǎn)純氣

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為43.47×104m3／d，產(chǎn)水量為87.72 m3／d；下層產(chǎn)氣量為78.57×104m3／d，不產(chǎn)水。1.2.2.2 上層產(chǎn)純氣，下層產(chǎn)氣和產(chǎn)水

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為47.39×104m3／d，不產(chǎn)水；下層產(chǎn)氣量為73.38×104m3／d，產(chǎn)水量為148.9 m3／d。1.2.2.3 上層和下層同時產(chǎn)氣和產(chǎn)水

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為43.47×104m3／d，產(chǎn)水量為87.72 m3／d；下層產(chǎn)氣量為73.38×104m3／d，產(chǎn)水量為148.9 m3／d。

對上述3種情況分別考慮單采上層、單采下層和兩層合采，對比研究分合采條件下的產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量，其結(jié)果見圖4。

圖4 下層產(chǎn)能高于上層產(chǎn)能時分合采開發(fā)效果圖

從圖4中可以看出：當(dāng)下層產(chǎn)能高于上層產(chǎn)能時，產(chǎn)能高的產(chǎn)層（下層）產(chǎn)純氣，產(chǎn)能低的產(chǎn)層（上層）氣水同產(chǎn)合采效果較好，產(chǎn)能損失幅度相對最?。?7.63%），而產(chǎn)水量降低幅度相對最大（19.56%）。氣井產(chǎn)能低的產(chǎn)層（上層）產(chǎn)純氣、產(chǎn)能高的產(chǎn)層（下層）氣水同產(chǎn)和兩層都氣水同產(chǎn)，合采效果相對較差。

1.2.3 兩層產(chǎn)能相近

1.2.3.1 上層產(chǎn)氣和產(chǎn)水，下層產(chǎn)純氣

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為43.47×104m3／d，產(chǎn)水量為87.72 m3／d；下層產(chǎn)氣量為48.34×104m3／d，不產(chǎn)水。1.2.3.2 上層產(chǎn)純氣，下層產(chǎn)氣和產(chǎn)水

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為47.39×104m3／d，不產(chǎn)水；下層產(chǎn)氣量為44.35×104m3／d，產(chǎn)水量為89.574 m3／d。

1.2.3.3 上層和下層同時產(chǎn)氣和產(chǎn)水

假設(shè)上層產(chǎn)氣量為43.47×104m3／d，產(chǎn)水量為87.72 m3／d；下層產(chǎn)氣量為44.345×104m3／d，產(chǎn)水量為89.574 m3／d。

對上述3種情況分別考慮單采上層、單采下層和兩層合層，對比研究分合采條件下的產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量，其結(jié)果見圖5。

圖5 兩層產(chǎn)能相近時分合采開發(fā)效果圖

從圖5中可以看出：產(chǎn)能相近的兩層比產(chǎn)能存在差異時的兩層合采效果好。

綜合上層和下層產(chǎn)能存在差異和產(chǎn)能相近情況下不同產(chǎn)層產(chǎn)水時分合采效果對比研究成果，可以得到一個統(tǒng)一的結(jié)論。

1）氣井產(chǎn)能高的產(chǎn)層產(chǎn)純氣、產(chǎn)能低的產(chǎn)層氣水同產(chǎn)合采效果較好。

2）氣井產(chǎn)能低的產(chǎn)層產(chǎn)純氣、產(chǎn)能高的產(chǎn)層氣水同產(chǎn)或兩層都氣水同產(chǎn)，合采效果較差。

3）產(chǎn)能相近的兩層比產(chǎn)能存在差異時的兩層合采效果好。

2 兩層組氣藏分、合層開采優(yōu)選原則

依據(jù)以上研究結(jié)果，可以建立地層壓力和天然氣性質(zhì)差異不大的兩層組氣藏分合采方式優(yōu)選原則（表3）。

表3 兩層組氣藏分、合采方式優(yōu)選原則表

3 結(jié)論

1）兩層組氣藏都產(chǎn)純氣時，分、合采開采方式對氣井相對長期的開采效果影響不大，為了提高單井產(chǎn)量，適合合采。

2）針對兩層組氣藏中存在出水層情況，認(rèn)為產(chǎn)能相近的兩層比產(chǎn)能存在差異時的兩層合采效果要好。當(dāng)兩層產(chǎn)能存在差異時，產(chǎn)能高的產(chǎn)層產(chǎn)純氣、產(chǎn)能低的產(chǎn)層氣水同產(chǎn)情況下合采效果相對較好，反之，合采效果則相對較差。

3）對于兩層組氣藏各層均出水的情況，若兩層的產(chǎn)能相近，均勻出水時，適合采用合層開采，反之，推薦采用分層開采。

［1］孫賀東，鐘世敏，萬玉金，等.澀北氣田多層合采優(yōu)化配產(chǎn)及動態(tài)預(yù)測［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（12）：86－88.

［2］王都偉，王楚峰，孟尚志，等.低滲氣藏多層合采可行性分析及產(chǎn)量預(yù)測研究［J］.石油鉆采工藝，2009，31（增刊1）：79－83.

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Effect of separate layer recovery or multilayer commingled production and the optimal selection of development methods for two－layer gas reservoirs

Yang Xuefeng，Liu Yicheng，Li Jin，Wang Ying，Deng Hui

（Ex ploration and Development Research Institute，Southwest Oil ＆Gasfield Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan 610051，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 1，pp.57－60，1／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The effect of separate layer recovery or multilayer commingled production and the optimal selection of development methods are always difficult issues for the rational development of multi－layer gas reservoirs with aquifer.In view of this，a case study of a two－layer gas reservoir was performed by use of numerical simulation and stable state two－phase conduit flow model；then，the effects of separate layer recovery or multilayer commingled production under different produced fluids and rates are classified and compared，on the basis of which the criteria for the optimal selection of development methods is set up for the two－layer gas reservoirs.The results of this study show that as for a two－layer gas reservoir under the conditions with only gas produced，the separate layer recovery shows little impact on the long－term development of gas wells，but for the purpose of benefit，multilayer mingled production is more suitable；while as for that under the conditions with aquifer，if both two layers have similar deliverability，the multilayer commingled production is better to choose，if not，the separate layer recovery is much more suitable.This study is helpful in the deep understanding and evaluation of the development effect of separate layer recovery or multilayer commingled production for the multilayer reservoirs，and will be guidance for the increase of development benefit and the selection of development methods for the multi－layer gas reservoirs.

multi－layer gas reservoir，gas water well，multi－layer commingled production，dynamic feature，effect，Longgang Gas Field

國家科技重大專項項目“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（編號：2008ZX05047）。

楊學(xué)鋒，1978年生，高級工程師，博士；現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)研究工作。地址：（610041）四川省成都市高新區(qū)天府大道北段12號。電話：（028）86015555。E－mail：yangxuef＠petrochina.com.cn

楊學(xué)鋒等.兩層組氣藏分采、合采效果和開采方式優(yōu)選.天然氣工業(yè)，2012，32（1）：57－60.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.01.011

2011－08－25 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.01.011

Yang Xuefeng，senior engineer，born in 1978，is mainly engaged in research of the development of gas reservoirs.

Add：No.12，North Segment，Tianfu Rd.，Gaoxin District，Chengdu，Sichuan 610041，P.R.China

Tel：＋86－28－8601 5555 E－mail：yangxuef＠petrochina.com.cn