致密氣藏水平井產(chǎn)能圖版及應(yīng)用

呂志凱，冀 光，位云生，孫永兵，甯 波

(1.中油勘探開發(fā)研究院，北京 100083;2.中油渤海鉆探工程有限公司，陜西 西安 710016)

引 言

致密砂巖氣藏是中國(guó)非常規(guī)天然氣藏的主要類型，多段壓裂水平井技術(shù)是開發(fā)該類氣藏的重要有效手段。蘇里格致密砂巖氣藏儲(chǔ)層屬于河流相沉積，具有阻流帶，必須進(jìn)行先期壓裂才能正常生產(chǎn)，但穩(wěn)產(chǎn)狀況差。致密儲(chǔ)層的特點(diǎn)和產(chǎn)能狀況決定其必須采取低成本開發(fā)策略，而常規(guī)產(chǎn)能試井流程復(fù)雜，周期長(zhǎng)，成本高，且測(cè)試條件嚴(yán)格，不適用蘇里格氣田快速投產(chǎn)的要求[1]。常用的方法是，利用試氣資料采用一點(diǎn)法初步估算氣井的絕對(duì)無(wú)阻流量，再根據(jù)無(wú)阻流量對(duì)氣井進(jìn)行初期配產(chǎn)[2-5]。

對(duì)于不同氣藏、不同區(qū)塊，應(yīng)用同一個(gè)一點(diǎn)法產(chǎn)能公式計(jì)算出來(lái)的無(wú)阻流量與產(chǎn)能測(cè)試算出的結(jié)果相差較大，許多學(xué)者針對(duì)此問題進(jìn)行了研究，指出了一點(diǎn)法的局限性[6-9]。對(duì)于壓裂水平井，無(wú)阻流量反映的是生產(chǎn)初期近井區(qū)壓裂裂縫帶的滲流特征，若仍采用常規(guī)方法(即絕對(duì)無(wú)阻流量的1/4～1/3進(jìn)行配產(chǎn))明顯不妥。因此，確定該類氣井的合理產(chǎn)能成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。

通過論證一點(diǎn)法的適用性，利用水平井修正等時(shí)試井資料確定α值，并基于一點(diǎn)法產(chǎn)能方程繪制適用于蘇里格氣田水平井的產(chǎn)能圖版，在沒有任何測(cè)試資料(修正等時(shí)試井或一點(diǎn)法測(cè)試)情況下，利用氣井初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)即可確定絕對(duì)無(wú)阻流量。分析實(shí)際生產(chǎn)資料，提出適用于水平氣井初期配產(chǎn)的方法，從而指導(dǎo)蘇里格氣田合理配產(chǎn)及產(chǎn)能建設(shè)。

1 一點(diǎn)法適用性分析

由氣井穩(wěn)態(tài)滲流理論，可導(dǎo)出一點(diǎn)法產(chǎn)能方程為[5]:

式中:QAOF為絕對(duì)無(wú)阻流量，104m3/d;qsc為穩(wěn)定日產(chǎn)氣量，104m3/d;pwf為穩(wěn)定井底流壓，MPa;pR為穩(wěn)定地層壓力，MPa;α為產(chǎn)能方程系數(shù);A、B為二項(xiàng)式方程系數(shù)。

由式(1)、(2)可知，每口氣井的α值不同，對(duì)應(yīng)一個(gè)不同于其他井的單點(diǎn)產(chǎn)能方程[10-12]。但由于同一地區(qū)、同一類型氣田(氣藏)的地質(zhì)特征差異不大，其α值相差也不大[11]。利用蘇里格8口水平井的修正等時(shí)試井資料確定出產(chǎn)能方程和無(wú)阻流量，由此求得各井的α值(表1)。為進(jìn)一步明確α取值的影響程度，計(jì)算了不同α取值無(wú)阻流量結(jié)果的誤差，平均誤差為10.36%，故該值確定的一點(diǎn)法產(chǎn)能方程，適用于蘇里格氣田水平井產(chǎn)能計(jì)算。

表1 利用修正等時(shí)試井資料確定α值

2 產(chǎn)能圖版的制作與應(yīng)用

將式(1)變形為:

通過上述研究認(rèn)為，蘇里格氣田水平井α=0.856 0。由式(3)可知，由一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)的qsc、pwf/pR即可確定水平氣井的無(wú)阻流量。由于蘇里格氣田氣井下入井下節(jié)流裝置，為獲得井底流壓，需要進(jìn)行套壓折算。采用Cullender-Smith井底壓力計(jì)算方法，對(duì)蘇75-70-6H井不同生產(chǎn)時(shí)間的套壓值進(jìn)行折算。結(jié)果表明，套壓變化值與其對(duì)應(yīng)的井底流壓變化值一致。這說(shuō)明，穩(wěn)定點(diǎn)的井底流壓與地層壓力的比近似等于穩(wěn)定點(diǎn)的套壓與初始點(diǎn)的套壓比。為此，僅需水平井初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)中初始時(shí)刻的套壓、穩(wěn)定點(diǎn)的套壓以及日產(chǎn)氣量，即可確定氣井的絕對(duì)無(wú)阻流量。由此繪制出水平井產(chǎn)能圖版(圖1)，可以快速、直觀的對(duì)水平井無(wú)阻流量進(jìn)行估算。

圖1 蘇里格水平氣井絕對(duì)無(wú)阻流量圖版

以蘇75-70-6H井為例。圖2是該井的生產(chǎn)曲線，初始時(shí)刻套壓為22.32 MPa，取生產(chǎn)30 d后的穩(wěn)定點(diǎn)作為求算點(diǎn)(蘇里格氣田修正等時(shí)試井延續(xù)階段為30 d)，套壓為19.65 MPa，日產(chǎn)氣量為18.14×104m3/d，由圖版可知水平井無(wú)阻流量為67×104m3/d，實(shí)際計(jì)算結(jié)果為68.19×104m3/d，誤差僅為1.75%。

圖2 蘇75-70-6H井生產(chǎn)曲線

利用10口水平井初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲得穩(wěn)定日產(chǎn)氣量、穩(wěn)定點(diǎn)的套壓與初始點(diǎn)的套壓比，計(jì)算出氣 井無(wú)阻流量，與圖版法結(jié)果對(duì)比(表2)。

表2 圖版法估算水平氣井絕對(duì)無(wú)阻流量的驗(yàn)證

由表2可知，兩者相差不大(誤差在10%以內(nèi))，在獲取了試氣資料的基礎(chǔ)上，利用該圖版快速對(duì)水平氣井的絕對(duì)無(wú)阻流量進(jìn)行估算，可滿足工程技術(shù)需求。

3 水平氣井合理產(chǎn)量的確定

對(duì)于常規(guī)氣藏，考慮到氣井的高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)，氣井的合理產(chǎn)量一般定為絕對(duì)無(wú)阻流量的1/4～1/3[13]。但對(duì)于致密氣藏，由于應(yīng)用壓裂水平井技術(shù)開發(fā)，儲(chǔ)層性質(zhì)發(fā)生了改變，無(wú)阻流量反映的是生產(chǎn)初期近井地層壓裂裂縫帶的滲流特征[14]，應(yīng)用傳統(tǒng)的配產(chǎn)方式顯然不合適。根據(jù)開發(fā)部署，為保證蘇里格氣田整體上的平穩(wěn)生產(chǎn)，同時(shí)避免壓力下降過快引起壓敏效應(yīng)，氣井應(yīng)具有2～3 a的穩(wěn)產(chǎn)期。分析了生產(chǎn)時(shí)間在3 a以上的63口氣井實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，得出各井穩(wěn)定產(chǎn)量，建立配產(chǎn)系數(shù)與無(wú)阻流量的關(guān)系(圖3)?？梢钥闯?，水平氣井的無(wú)阻流量越大，其配產(chǎn)系數(shù)越小，二者呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。

圖3 水平氣井配產(chǎn)系數(shù)與絕對(duì)無(wú)阻流量關(guān)系

由蘇東59-34H1井試氣資料，可得穩(wěn)定日產(chǎn)氣量、穩(wěn)定點(diǎn)的套壓與初始點(diǎn)的套壓比，由產(chǎn)能圖版估算無(wú)阻流量為12×104m3/d，進(jìn)而計(jì)算初期合理產(chǎn)量為1.75×104m3/d。由蘇東59-34H1井采氣曲線(圖4)可以看出，該井投產(chǎn)581 d，套壓壓降速率為0.03 MPa/d，壓降速率偏大(0.01～0.02 MPa/d為合理范圍)，日產(chǎn)量波動(dòng)大，說(shuō)明初期配產(chǎn)偏高。

圖4 蘇東59-34H1井生產(chǎn)曲線

4 結(jié)論

(1)鑒于一點(diǎn)法測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于同一地區(qū)、同一類型地質(zhì)特征差異不大的氣田(氣藏)，應(yīng)用該方法可以方便地獲得無(wú)阻流量，對(duì)氣井產(chǎn)能進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。

(2)繪制適用于蘇里格氣田水平井的產(chǎn)能圖版，在沒有測(cè)試資料的情況下(修正等時(shí)試井或者一點(diǎn)法測(cè)試)，結(jié)合水平氣井初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用該產(chǎn)能圖版可以快速、直觀地對(duì)水平井無(wú)阻流量進(jìn)行估算。

(3)通過水平氣井生產(chǎn)資料分析發(fā)現(xiàn)，水平氣井的無(wú)阻流量越大，配產(chǎn)系數(shù)越小，二者呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。

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