蘇里格西區(qū)致密砂巖氣藏單井出水預(yù)測新方法

蔣貝貝 譚勝倫 肖澤峰 楊亞東

(1.西南石油大學(xué)研究生院，成都 610500;2.中國石化西南油氣分公司工程監(jiān)督中心，四川德陽 637400;3.中國石化勝利油田，山東東營 257000)

蘇里格氣田是我國迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大天然氣氣田，屬于典型的低孔、低滲、低壓和低豐度砂巖巖性氣藏，勘探開發(fā)難度極大。蘇里格西區(qū)自投入開發(fā)以來，雖然取得了顯著的成績，但近兩年凸顯出來的問題也極大地制約了該區(qū)的產(chǎn)能建設(shè)，其中最突出的問題就是氣井出水規(guī)律不明［1］、排水采氣措施不合理，導(dǎo)致大量生產(chǎn)井積液減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。蘇里格氣田開發(fā)過程中為了最大限度節(jié)約成本，區(qū)塊各集氣站通常多井共用一個(gè)輸氣干管［4］，很難獲取準(zhǔn)確的單井產(chǎn)水量，因此也無法判斷氣井出水規(guī)律。如果沒有氣井出水規(guī)律，就無法制定合理的排水采氣措施，氣井的正常生產(chǎn)就會受影響。為此，必須結(jié)合蘇里格氣田生產(chǎn)井現(xiàn)狀探尋新思路，找到預(yù)測產(chǎn)水量的新方法，得到氣井出水規(guī)律。本文根據(jù)巖心分析、完井測試以及實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)等資料，以滲流力學(xué)和采油工程基礎(chǔ)理論知識為依據(jù)，以氣水兩相滲流理論為突破口，輔以pipesim軟件，建立了適合蘇里格西區(qū)致密砂巖氣藏氣井出水預(yù)測的新方法，通過實(shí)例對比分析，預(yù)測值準(zhǔn)確可靠。

1 蘇里格西區(qū)典型氣水相滲曲線確定

蘇里格氣田屬于典型的砂巖巖性控制氣藏，氣藏分布面積大且具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性［1］，因此蘇里格各區(qū)(東區(qū)、中區(qū)、西區(qū))都是劃分為更小的區(qū)塊進(jìn)行開發(fā)。蘇里格西區(qū)現(xiàn)已投產(chǎn)的區(qū)塊主要有蘇46、蘇59和蘇75，現(xiàn)取其中某一區(qū)塊巖心資料進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表1(實(shí)驗(yàn)時(shí)間2000年5月)。

表1 氣水相對滲透率實(shí)驗(yàn)巖心數(shù)據(jù)

分析表1中的巖樣物性數(shù)據(jù)，滲透率分布區(qū)間為(0.08～0.82)×10-3μm2，平均為0.297 3×10-3μm2，儲層物性以低滲為主。束縛水飽和度的范圍為26% ～38.2%，平均為32.74%，殘余氣飽和度在8.2%～24.50%之間，平均為16.27%。按巖樣平均滲透率將樣品劃分為2類，即滲透率≤0.297 3×10-3μm2的樣品為一類，滲透率≥0.297 3×10-3μm2的樣品為一類，統(tǒng)計(jì)平均束縛水飽和度分別為33.68%和30.53%，殘余氣飽和度分別為16.23%和16.36%，由于它們之間的差很小，所以采用束縛水飽和度及殘余氣飽和度的平均值作為典型相滲曲線的端點(diǎn)值，由此確定的典型氣水相滲曲線見圖1。

圖1 蘇里格西區(qū)某區(qū)塊典型氣水相滲曲線

2 蘇里格西區(qū)儲層出水預(yù)測方法確定

氣水兩相滲流屬于多相滲流的范疇，廣泛存在于氣田開發(fā)的中后期。天然氣滲流機(jī)理研究的目的是為了把它當(dāng)作氣田開發(fā)設(shè)計(jì)、動態(tài)分析、氣井開采、增產(chǎn)工藝、反求地層參數(shù)、提高采收率等的理論基礎(chǔ)。目前氣、水兩相滲透率曲線實(shí)際應(yīng)用中多通過實(shí)驗(yàn)測試完成，圖1也是根據(jù)取心資料在實(shí)驗(yàn)室中測試完成的。有了氣、水兩相滲流曲線，根據(jù)相滲透率(有效滲透率)、相對滲透率以及絕對滲透率之間的關(guān)系，結(jié)合生產(chǎn)井測井資料［5］、試氣資料就可求出氣、水兩相滲流時(shí)的水相滲透率，進(jìn)而可以得到氣井產(chǎn)氣量一定時(shí)對應(yīng)的地層產(chǎn)水量。

2.1 氣相、水相相對(有效)滲透率和儲層絕對滲透率的確定

氣井見水后，儲層中單相滲流就變成了氣、水兩相流，如果仍按照單相氣體滲流產(chǎn)能公式反推滲透率(其他參數(shù)已知情況下)，那么此時(shí)得到的滲透率應(yīng)是見水后氣、水兩相滲流時(shí)的氣相滲透率kg。根據(jù)測井解釋得到的初始含水飽和度，利用兩相滲流曲線(圖1)可以得到初始含水飽和度下對應(yīng)的氣相相對滲透率krg，由公式K=kg/krg，可求出初始含水飽和度條件下儲層巖石絕對滲透率K，K值短時(shí)間內(nèi)受地層壓力變化影響可忽略［3-4］。氣相滲透率kg求解時(shí)，式(1)中的其他參數(shù)必須是已知的。其中 qsc、pe、rw、re、h、T都易得到，μ和Z可以通過氣樣分析得到，s在試井分析后求得，唯有井底流壓pwf需要借助pipesim軟件來計(jì)算。

單相氣體穩(wěn)定流動達(dá)西產(chǎn)能公式:

式中:qsc—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的產(chǎn)氣量，m3/d;k—?dú)鈱佑行B透率，10-3μm2— 氣體黏度平均值，10-3Pa·s;h—?dú)鈱佑行Ш穸?，m;pe—地層邊界供給壓力，MPa;氣體偏差系數(shù)平均值;rw— 井底半徑，m;re—?dú)饩┙o邊界半徑，m;T— 氣層的溫度，K;pwf— 井底流壓，MPa;s— 完井總表皮。

2.2 蘇里格西區(qū)單井出水量計(jì)算

對于圓形封閉油氣藏，即泄流邊緣上沒有流體流過，每一口井附近都近似為平面徑向流，在假設(shè)地層均質(zhì)等厚、不考慮地層的壓縮性且?guī)r石與流體無物理化學(xué)反應(yīng)，氣井完井總表皮為s，對于距離地層中心r遠(yuǎn)處的圓柱面的任何一點(diǎn)來說，依據(jù)達(dá)西定律，擬穩(wěn)態(tài)條件下得到的產(chǎn)能方程為［7］:

如果上式中滲透率k值取水相有效滲透率kw，則地層產(chǎn)水量計(jì)算方程為:

式中:qscw—地面條件下的產(chǎn)水量，m3/d;kw— 水相有效滲透率，10-3μm2;μw— 地層水黏度，10-3Pa·s;h— 儲層有效厚度，m;—平均地層壓力，MPa;re—?dú)饩┙o邊界半徑，m;Bw—地層條件下水的體積系數(shù)。

氣井見水后，已知產(chǎn)氣量qsc，根據(jù)式(1)可求得對應(yīng)的氣相滲透率kg;由兩相滲流曲線(圖1)可計(jì)算出該產(chǎn)氣量下對應(yīng)的含水飽和度，進(jìn)而得到對應(yīng)的水相相對滲透率krw，由公式kw=K·krw進(jìn)一步得到該產(chǎn)氣量下的水相滲透率kw，代入式(3)可求得氣井見水后，對應(yīng)產(chǎn)氣量條件下的儲層產(chǎn)水量qscw。因?yàn)樘K里格氣田單井日產(chǎn)氣量容易得到，所以只要有了某區(qū)塊的典型兩相滲流曲線，根據(jù)上述方法可求出氣井見水后產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量的一一對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)計(jì)算產(chǎn)水量、生產(chǎn)井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)空液面監(jiān)測等信息就可以確定出該井的出水規(guī)律，進(jìn)而制定出合理的排水措施，保證氣井的正常生產(chǎn)。

3 蘇里格西區(qū)單井出水預(yù)測實(shí)例計(jì)算與分析

下面對研究區(qū)蘇A井進(jìn)行計(jì)算分析。蘇A井參數(shù)見表2。

表2 蘇A井參數(shù)

表2中井底流壓是根據(jù)蘇A井井身結(jié)構(gòu)及井口油套壓數(shù)據(jù)，在斯倫貝謝公司開發(fā)的pipesim軟件中計(jì)算得到。天然氣壓縮因子和天然氣黏度，根據(jù)該區(qū)塊天然氣高壓物性分析數(shù)據(jù)，分析擬合出二者與地層壓力的關(guān)系曲線，分別為:

(1)蘇里格西區(qū)典型氣水相滲曲線應(yīng)用

根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的典型氣水相滲曲線，擬合分析可以得到水相相對滲透率曲線方程和氣相相對滲透率曲線方程，分別為:

有了相對滲透率和含水飽和度的關(guān)系式，根據(jù)氣相滲透率反求出水相滲透率，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 氣相和水相有效滲透率計(jì)算結(jié)果

(2)蘇A井單井產(chǎn)水量預(yù)測結(jié)果及對比分析蘇A、蘇B、蘇C井產(chǎn)水量計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 蘇A、蘇B、蘇C井產(chǎn)水量計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)語

(1)針對蘇里格氣田簡約化采輸模式下無法準(zhǔn)確獲取單井產(chǎn)水量這一實(shí)情，研究利用氣水兩相滲流曲線基礎(chǔ)理論，有效結(jié)合完井、測井及生產(chǎn)數(shù)據(jù)等資料，實(shí)現(xiàn)了從理論上預(yù)測單井的產(chǎn)水量。

(2)將計(jì)算得到的產(chǎn)水量和3口實(shí)例井干管導(dǎo)出水量進(jìn)行對比分析，絕對誤差在13%以內(nèi)，在氣井出水量不大的情況下預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可以用來分析氣井出水規(guī)律。

(3)該產(chǎn)水預(yù)測方法是針對蘇里格西區(qū)低壓、低豐致密砂巖氣藏且無強(qiáng)底水情況提出來的，氣井出水規(guī)律確定的同時(shí)還需結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)空液面監(jiān)測等信息綜合評判。

(4)該產(chǎn)水預(yù)測方法對于蘇里格西區(qū)氣井制定合理排水采氣措施有一定的指導(dǎo)作用。

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