低滲透氣田氣井分類評價與配產(chǎn)研究

黃發(fā)海 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠，黑龍江 大慶166405）

大慶油田A氣田地質(zhì)條件復(fù)雜，是個低壓、低滲透構(gòu)造－巖性氣藏，主產(chǎn)扶余、楊大城子氣層，氣層深700～800m。目前氣田有試采井67口，可開井49口，平均地層壓力3.01MPa，單井日產(chǎn)氣0.41×104m3，單井產(chǎn)量低、壓力低。由于油田生產(chǎn)用氣需要，尤其是冬季高峰期時，生產(chǎn)過程中存在氣井產(chǎn)量低，壓力下降快，氣井供氣能量不足等現(xiàn)象。通過現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)即使是同樣的配產(chǎn)，不同類型氣井的壓力下降速度差距很大。要實(shí)現(xiàn)較長的穩(wěn)產(chǎn)時間和較高的采收率，需要對氣井進(jìn)行正確分類、合理配產(chǎn)。

1 氣井分類評價

A氣田氣井利用井口壓力和產(chǎn)量進(jìn)行分類，分類指標(biāo)只考慮了氣井動態(tài)產(chǎn)能的一個方面。由于是生產(chǎn)數(shù)據(jù)，易受用氣需求影響，數(shù)據(jù)可靠性較差，不能完整、準(zhǔn)確地反映氣井的產(chǎn)能。氣井在分類開發(fā)與管理過程中發(fā)現(xiàn)部分井與其同類井的生產(chǎn)特征不一致，需重新劃分井型。因此，尋找一種動、靜相結(jié)合的綜合分類方法就成為合理配產(chǎn)和提高氣藏的最終采收率的關(guān)鍵。

1.1 定量分類評價原理

氣井綜合定量評價就是在氣井評價參數(shù)優(yōu)選的基礎(chǔ)上，對氣井分類的多個影響因素進(jìn)行綜合評價，最終得到一個綜合評價指標(biāo)，并依據(jù)它對氣井進(jìn)行分類。筆者選用的綜合評價指標(biāo)計(jì)算公式為：

式中，Qsc為綜合評價指標(biāo)；Xi為分類評價參數(shù)；ai為評價參數(shù)的權(quán)系數(shù)；n為評價參數(shù)的個數(shù)。

Xi為已知參數(shù)，只有權(quán)系數(shù)ai是未知數(shù)，只要求出權(quán)系數(shù)ai，就可計(jì)算得出綜合評價指標(biāo)Qsc。

權(quán)系數(shù)是某一評價因素在決定總體特性時所占有的重要性程度，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)系數(shù)，實(shí)際上是尋找事物內(nèi)部各種影響因素之間的定量關(guān)系。目前用于確定權(quán)系數(shù)的方法有專家估值法、層次分析法、模糊關(guān)系方程求解法、主成分分析法及灰色關(guān)聯(lián)分析法等。

通過對多種評價方法優(yōu)缺點(diǎn)及適用性的比較，優(yōu)選灰色關(guān)聯(lián)分析法確定權(quán)系數(shù)，進(jìn)行氣井的定量分類評價。該方法通過加權(quán)系數(shù)的形式考慮了不同參數(shù)的重要程度，分類結(jié)果更符合實(shí)際情況［1］。特別適合于大規(guī)模、多因素、多指標(biāo)的系統(tǒng)評價，較為科學(xué)并接近客觀實(shí)際，比較適合A氣田氣井分類。

1.2 氣井分類標(biāo)準(zhǔn)的建立

利用20口井取心、試采資料，選取與某階段產(chǎn)量相關(guān)的10個參數(shù)，通過歸一化處理，使每項(xiàng)評價參數(shù)歸一在0～1。應(yīng)用聚類分析法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，確定氣井分類評價參數(shù)，即井控儲量、地層系數(shù)、地層壓力、單位壓降產(chǎn)量和采出程度（見表1）。

應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法，確定各項(xiàng)參數(shù)權(quán)重（軟件實(shí)現(xiàn)），建立綜合評價系數(shù)計(jì)算公式：

式中，G0為標(biāo)準(zhǔn)化井控儲量；F0為標(biāo)準(zhǔn)化地層系數(shù)；P0為標(biāo)準(zhǔn)化地層壓力；Q0為標(biāo)準(zhǔn)化單位壓降產(chǎn)量；R0為標(biāo)準(zhǔn)化采出程度。

表1 評價指標(biāo)優(yōu)選結(jié)果

利用該公式，計(jì)算A氣田20口井的綜合評價系數(shù)，通過綜合評價系數(shù)概率累計(jì)分布，建立氣井分類標(biāo)準(zhǔn)，將氣井由好到差分為3類（見圖1、表2）。

2 氣井配產(chǎn)

A氣田原采用采氣指示曲線法配產(chǎn)，該方法是介于理論和經(jīng)驗(yàn)之間，具有一定的理論基礎(chǔ)，又與經(jīng)驗(yàn)法一樣可以不斷及時隨生產(chǎn)調(diào)整，但由于氣田每年產(chǎn)能測試的資料井有限，氣井配產(chǎn)結(jié)果往往與實(shí)際生產(chǎn)存在一定的偏差。為了更好地指導(dǎo)氣井的合理開發(fā)，采用采氣指示曲線法與現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)資料相結(jié)合的方式進(jìn)行配產(chǎn)。

圖1 評價系數(shù)概率累計(jì)分布圖

表2 氣井分類標(biāo)準(zhǔn)

由氣井的二項(xiàng)式方程：

可得到：

式中，pR為地層壓力，MPa；Δp為生產(chǎn)壓差，MPa；pwf為生產(chǎn)流壓，MPa；A為層流系數(shù)；qg為產(chǎn)氣量，104m3／d；B 為紊流系數(shù)。

作Δp～qg關(guān)系曲線，當(dāng)生產(chǎn)壓差的增加不再沿直線增加而是高于直線，這時氣井表現(xiàn)出了明顯的非達(dá)西流效應(yīng)。這里的配產(chǎn)是以氣井出現(xiàn)非線性效應(yīng)時的產(chǎn)量作為氣井生產(chǎn)的極限產(chǎn)量。

那么，在拐點(diǎn)確定時，由于受人為因素的影響，其穩(wěn)定性較差，為此，需在圖中繪制一條基線，從而增強(qiáng)該拐點(diǎn)確定的穩(wěn)定性。

理論上，在產(chǎn)量較高時氣流表現(xiàn)出紊流特征，部分能量消耗到非達(dá)西滲流上，Δp～qg的關(guān)系曲線，顯示為曲線段。而氣井產(chǎn)量較低時，地層氣流表現(xiàn)為達(dá)西滲流，其初始段滿足達(dá)西滲流公式：

p2R－p2wf＝Aqg

將pwf＝pR－Δp代入達(dá)西滲流公式［2］，得到：

在產(chǎn)量qg不高時，生產(chǎn)壓差Δp也較低。按照A氣田氣井開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)壓差Δp一般不能超過地層壓力的10%。因此，取Δp≈0.1pR，代入上式即可得Δp～qg的基線方程：

由于A和pR為已知，這樣就可以在圖中繪制出所需要的初始直線段（見圖2），即氣井的基線，從而得出其拐點(diǎn)值，即極限產(chǎn)量；極限產(chǎn)量確定后，根據(jù)產(chǎn)氣曲線、壓力變化曲線以及生產(chǎn)時間定性判斷氣井極限產(chǎn)量標(biāo)定是否合理。

圖2 Δp～qg關(guān)系示意圖

3 現(xiàn)場應(yīng)用

D2－14井原分類為Ⅰ類井，日配產(chǎn)0.65×104m3，年壓降速度0.21MPa，壓力下降速度較快，連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)能力較差，后調(diào)整為Ⅱ類（評價系數(shù)0.51），日配產(chǎn)0.45×104m3，加藥周期由10d縮短為5d，氣井保持連續(xù)生產(chǎn)，年壓降速度減緩為0.09MPa，開采效果得到明顯改善。

利用以上方法，對A氣田49口生產(chǎn)井進(jìn)行分類。其中，Ⅰ類井23口，主要分布?xì)獠刂胁?、?gòu)造高處，主力氣層發(fā)育厚度大、物性好；Ⅱ類井16口、Ⅲ類井10口，多分布于氣藏邊部，主力氣層不發(fā)育、或發(fā)育厚度薄，儲層物性差。與原分類對比，綜合分類調(diào)整10口井，Ⅰ類調(diào)整為Ⅱ類3口，Ⅲ類調(diào)整為Ⅱ類4口，Ⅱ類調(diào)整為Ⅲ類3口。

重新標(biāo)定49口井極限產(chǎn)量為21.2×104m3／d。Ⅰ類井23口，極限產(chǎn)量14.7×104m3／d；Ⅱ類井16口，極限產(chǎn)量4.9×104m3／d；Ⅲ類井10口，極限產(chǎn)量1.6×104m3／d（見表3）。

表3 不同類型氣井生產(chǎn)動態(tài)特征

根據(jù)氣井分類及配產(chǎn)結(jié)果，結(jié)合不同類型井地質(zhì)、生產(chǎn)特征及油田用氣情況，制定油藏、采氣和生產(chǎn)一體化氣井分類管理模式。通過氣井分類管理、合理配產(chǎn)，氣層能量得到合理利用，Ⅰ類井壓力下降速度減緩，Ⅱ類井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，Ⅲ類井提高了開井時率。

4 結(jié)論

1）動靜結(jié)合多指標(biāo)分類，將各指標(biāo)處理成一綜合評價系數(shù)，避免了各項(xiàng)參數(shù)間互相交叉、結(jié)果矛盾的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了評價指標(biāo)的唯一性，分類可操作性強(qiáng)，分類結(jié)果與實(shí)際情況相符合。

2）采氣指示曲線法與現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)資料相結(jié)合的配產(chǎn)方式，避免了由于產(chǎn)能測試資料有限，導(dǎo)致氣井配產(chǎn)結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)存在偏差的情況。

3）氣井分級分類管理，合理利用各類井產(chǎn)能與壓力優(yōu)勢，科學(xué)調(diào)配，即可最大限度的滿足油田生產(chǎn)用氣需要，又可對各類氣井實(shí)施保護(hù)性開采，避免了由于用氣需要，高配高產(chǎn)，損害地層的情況。

［1］ 羅慶成 .灰色關(guān)聯(lián)分析與應(yīng)用 ［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

［2］ 嚴(yán)文德，郭肖，孫雷 .一個新的低滲透氣藏氣井產(chǎn)能預(yù)測公式 ［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（1）：88－90.