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      基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的水平井分類評(píng)價(jià)方法
      ——以蘇14區(qū)塊為例

      2015-04-28 07:14:20李天太牟茂源李文鵬葉小闖李春霞
      關(guān)鍵詞:套壓里格氣井

      李天太,牟茂源,張 欣,李文鵬,葉小闖,李春霞

      (1.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院,陜西 西安 710065; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 石油工程學(xué)院,北京 102249;3.長(zhǎng)慶油田公司 第三采氣廠,內(nèi)蒙 烏審旗 017300; 4.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院,陜西 西安 710075)

      基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的水平井分類評(píng)價(jià)方法
      ——以蘇14區(qū)塊為例

      李天太1,牟茂源1,張 欣2,李文鵬3,葉小闖3,李春霞4

      (1.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院,陜西 西安 710065; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 石油工程學(xué)院,北京 102249;3.長(zhǎng)慶油田公司 第三采氣廠,內(nèi)蒙 烏審旗 017300; 4.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院,陜西 西安 710075)

      為了克服采用靜態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)水平井進(jìn)行分類評(píng)價(jià)的局限性,在分析調(diào)研國(guó)內(nèi)外水平井分類評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)蘇14區(qū)塊40口水平井生產(chǎn)資料進(jìn)行深入研究,提出了適用于蘇14區(qū)塊的水平井動(dòng)態(tài)分類評(píng)價(jià)方法,并運(yùn)用聚類分析法建立了不同類型水平井分類的新標(biāo)準(zhǔn)。以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),將單位套壓降產(chǎn)氣量、套壓降速率、無(wú)阻流量作為評(píng)價(jià)參數(shù),通過(guò)3口典型井實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算對(duì)比,證明該方法準(zhǔn)確、可靠,符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況。該分類評(píng)價(jià)方法對(duì)同類氣藏水平井的高效開發(fā)及生產(chǎn)管理具有指導(dǎo)意義。

      水平井動(dòng)態(tài)分類;單位套壓降產(chǎn)氣量;套壓降速率;聚類分析

      鄂爾多斯盆地蘇里格氣田的致密砂巖氣藏孔滲條件較差[1-2](孔隙度小于10%,基質(zhì)的有效滲透率小于0.1×10-3μm2),氣井的自然產(chǎn)能較低。由于儲(chǔ)層改造技術(shù)的限制,蘇里格氣田2009年之前主要采用直井開發(fā)。為提高單井開發(fā)效益,該氣田自2009年開始采用壓裂水平井開發(fā),取得了良好的開發(fā)效果。近兩年,水平井開發(fā)規(guī)模和開發(fā)水平明顯提高,在蘇里格氣田上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

      在水平井開發(fā)初期,由于井?dāng)?shù)較少難以準(zhǔn)確確定平均單井產(chǎn)能,而且單井平均產(chǎn)能也不能反映區(qū)塊內(nèi)各井產(chǎn)能的差異性,宜對(duì)水平井進(jìn)行分類評(píng)價(jià)[3-4]。目前,關(guān)于水平井分類的研究,前人取得了一些成果: J.C.Allen[5]對(duì)影響油氣井分類的因素臨界壓力與溫度進(jìn)行了分析;位云生等[6]通過(guò)鉆遇含氣面積與無(wú)阻流量等參數(shù)對(duì)蘇里格氣田致密氣藏水平井進(jìn)行了分類評(píng)價(jià);趙濤等[7]提出了儲(chǔ)層參數(shù)法、無(wú)阻流量法、綜合法、產(chǎn)量加權(quán)法等適用于蘇里格氣田天然氣氣井的分類方法。但遺憾的是,由于蘇里格氣田獨(dú)特的合作開發(fā)模式以及緊迫的上產(chǎn)壓力[8-10],還沒(méi)有形成一套統(tǒng)一、完整的水平井分類標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)蘇里格氣田的高效開發(fā)。本文以蘇里格氣田蘇14區(qū)塊水平井為研究對(duì)象,結(jié)合前人研究成果,對(duì)蘇里格氣田水平井分類方法進(jìn)行了研究,并提出了一套新的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

      1 蘇14區(qū)塊水平井開發(fā)簡(jiǎn)況

      蘇14區(qū)塊自2008年底起共投產(chǎn)水平井40口,其中從2011年底到2013年底投產(chǎn)水平井?dāng)?shù)增幅達(dá)到80%,累積產(chǎn)氣量隨著投產(chǎn)水平井?dāng)?shù)的增多而不斷增加,2013年產(chǎn)量達(dá)到3.1×108m3。

      截至2013年12月,蘇14區(qū)40口水平井月產(chǎn)氣量為0.12×108m3,單井月均產(chǎn)氣量為0.01×108m3,折算單井日均產(chǎn)氣量3.78×104m3,平均壓降速率0.032 MPa/d,生產(chǎn)曲線如圖1所示。由于對(duì)氣井實(shí)施間開的管理模式,生產(chǎn)曲線總體呈波浪式增長(zhǎng)。為進(jìn)一步分析在不同開關(guān)井制度下不同水平井產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化,加強(qiáng)對(duì)間開井的生產(chǎn)管理優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)高效開發(fā),關(guān)鍵要做好水平井的分類管理[11]。

      圖1 蘇14區(qū)塊水平井生產(chǎn)曲線圖

      2 水平井靜態(tài)分類評(píng)價(jià)的局限性

      蘇里格氣田目前多以直井生產(chǎn),直井的分類一般情況下采用靜態(tài)或動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的分類方法,直井的靜態(tài)分類標(biāo)準(zhǔn)[12-14]如下:

      Ⅰ類:有效單層連續(xù)厚度大于5 m,或有效累計(jì)厚度大于8 m且相對(duì)集中分布;

      Ⅱ類:有效單層連續(xù)厚度在3~5 m之間,或有效累計(jì)厚度大于8 m,呈薄互層狀分布;

      Ⅲ類:有效單層連續(xù)厚度小于3 m,或有效累計(jì)厚度小于5 m。

      儲(chǔ)層參數(shù)主要參考?xì)鈱拥挠行Ш穸龋K14區(qū)塊水平井氣層有效厚度計(jì)量與直井不同,其計(jì)算的是水平段鉆遇氣層的橫向長(zhǎng)度,并非縱向厚度。分布較廣的強(qiáng)非均質(zhì)性致密氣田與常規(guī)的整裝氣田有所不同,不但區(qū)塊間產(chǎn)能差異較大,同一區(qū)塊內(nèi)由于儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性相鄰的井間產(chǎn)能差異也非常大。

      另外,蘇里格氣田氣井自然產(chǎn)能低,一般需要經(jīng)過(guò)酸化壓裂進(jìn)行儲(chǔ)層改造,由于改造后的效果對(duì)氣層產(chǎn)氣影響較大,分類過(guò)高將會(huì)使配產(chǎn)偏高,套壓下降速度過(guò)快,地層能量衰減過(guò)快;分類偏低,配產(chǎn)也相應(yīng)偏低,不利于發(fā)揮氣藏能量。因此,依據(jù)水平井儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行靜態(tài)分類明顯存在局限性,考慮到水平井單井控制半徑大,輻射面積廣的特點(diǎn),近地層的能量可能隨著生產(chǎn)的進(jìn)行逐漸消耗,遠(yuǎn)地層的能量才能被利用,為了對(duì)水平井進(jìn)行長(zhǎng)期有效的管理,水平井宜依據(jù)動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。

      3 水平井動(dòng)態(tài)分類評(píng)價(jià)參數(shù)分析

      1)單位套壓降產(chǎn)氣量與套壓降速率

      對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)井,壓力受外界因素影響較小,但蘇里格氣田多數(shù)水平井未進(jìn)行過(guò)穩(wěn)定試井,無(wú)法準(zhǔn)確獲取地層壓力。在不斷探索過(guò)程中發(fā)現(xiàn),水平井井口套壓結(jié)合對(duì)應(yīng)的累積產(chǎn)氣量(Gp)能夠較好地反映水平井的生產(chǎn)能力,于是提出根據(jù)水平井單位套壓降產(chǎn)氣量(Gp/Δp)對(duì)水平井進(jìn)行分類。單位套壓降產(chǎn)氣量不是定值,隨著投產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng),壓力波及范圍變大,水平井的生產(chǎn)特征從反映壓裂裂縫溝通的近井地帶儲(chǔ)層的滲流特征逐漸過(guò)渡到反映遠(yuǎn)井地帶儲(chǔ)層的滲流特征,單位套壓降產(chǎn)氣量隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。水平井在各生產(chǎn)階段的單位套壓降產(chǎn)氣量的變化規(guī)律直接反映了井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量隨生產(chǎn)時(shí)間變化的規(guī)律。通過(guò)對(duì)蘇14區(qū)水平井的生產(chǎn)情況跟蹤分析,發(fā)現(xiàn)水平井的單位套壓降產(chǎn)氣量隨生產(chǎn)時(shí)間動(dòng)態(tài)變化,單井?dāng)?shù)據(jù)擬合得到了相關(guān)性較好的冪函數(shù)曲線(如圖2),因此將所有水平井的冪函數(shù)曲線放在同一坐標(biāo)系內(nèi),根據(jù)曲線空間分布特點(diǎn),插入2條冪函數(shù)曲線便得到不同類型水平井的大致分區(qū)(如圖3),各類水平井的單位套壓降產(chǎn)氣量隨生產(chǎn)時(shí)間增加而增大的趨勢(shì)不同。

      套壓降速率(p′=Δp/Δt)直接反映氣井的穩(wěn)產(chǎn)情況,也能間接反映地層的能量變化。套壓降速率越大,水平井地層能量消耗越快,嚴(yán)重影響水平井的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間。與單位套壓降產(chǎn)氣量采用相同的分析方法,得到套壓降速率隨生產(chǎn)時(shí)間動(dòng)態(tài)變化曲線(如圖4)和各類井大致分區(qū)(如圖5)。

      圖2 單位套壓降產(chǎn)氣量與生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系圖

      圖3 各類井單位套壓降產(chǎn)氣量分區(qū)示意圖

      圖4 套壓降速率與生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系圖

      圖5 各類井套壓降速率分區(qū)示意圖

      2)無(wú)阻流量、初期配產(chǎn)量和日產(chǎn)氣量

      無(wú)阻流量(qAOF)是井底流壓為大氣壓時(shí)的氣井產(chǎn)量,與氣井設(shè)備因素?zé)o關(guān),反映的是氣井的潛能,也是評(píng)價(jià)氣井生產(chǎn)能力的一個(gè)不可或缺的參數(shù)。但目前蘇里格氣田絕大多數(shù)水平井在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行過(guò)穩(wěn)定試井,水平井的無(wú)阻流量均是在投產(chǎn)前采用一點(diǎn)法測(cè)試計(jì)算得到,所以其無(wú)阻流量反映的是原近井地層壓裂裂縫帶的滲流特征,隨著生產(chǎn)的進(jìn)行,遠(yuǎn)井地帶的基質(zhì)儲(chǔ)層能量才會(huì)被動(dòng)用,此時(shí)水平井產(chǎn)能才能較為真實(shí)地反映其生產(chǎn)能力。例如蘇平14-X井試氣無(wú)阻流量為75.7×104m3/d,以無(wú)阻流量分類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為Ⅰ類井,投產(chǎn)時(shí)套壓為21.87MPa,該井日產(chǎn)氣量為5.4×104m3,產(chǎn)量很高,但套壓遞減很快,生產(chǎn)僅40d,套壓已降為10.9MPa,顯然無(wú)阻流量作為主要評(píng)價(jià)參數(shù)不是很準(zhǔn)確;氣井初期配產(chǎn)量(qa)把無(wú)阻流量作為主要的參考指標(biāo),但人為因素較強(qiáng);蘇里格氣田氣井普遍采用井下油嘴進(jìn)行生產(chǎn),部分氣井產(chǎn)水,當(dāng)?shù)貙訅毫档偷讲荒馨旬a(chǎn)出水帶出井口時(shí),就會(huì)在井筒形成積液,此時(shí)產(chǎn)能的發(fā)揮受到一定的影響,故當(dāng)前日產(chǎn)氣量也不能準(zhǔn)確地反映氣井的生產(chǎn)能力。

      4 水平井動(dòng)態(tài)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定

      上一節(jié)中只用數(shù)據(jù)擬合的方式劃定了水平井類型的大致分區(qū),為了使分類結(jié)果更直觀、更細(xì)致,這里采用聚類分析法來(lái)確定分區(qū)界限(如圖6)。統(tǒng)一生產(chǎn)時(shí)間為12個(gè)月,計(jì)算對(duì)比各水平井的評(píng)價(jià)參數(shù),在已有分區(qū)公式的基礎(chǔ)上,制定各評(píng)價(jià)參數(shù)的分類方案(見(jiàn)表1、表2),然后分別以套壓降速率與單位套壓降產(chǎn)氣量為橫縱坐標(biāo)、以無(wú)阻流量與初期配產(chǎn)量為橫縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,并對(duì)各方案進(jìn)行聚類分析,通過(guò)比較各方案符合率(方框內(nèi)井?dāng)?shù)與總井?dāng)?shù)之比)的大小,最終確定標(biāo)準(zhǔn)范圍。

      圖6 聚類分析示意圖

      通過(guò)對(duì)比,表1中方案3符合率最高,達(dá)到了81.6%;表2中方案2符合率最高,達(dá)到82.5%,因此優(yōu)選得到最佳分類方案。這里將單位套壓降產(chǎn)氣量和套壓降速率作為主要分類指標(biāo),將無(wú)阻流量作為次要指標(biāo),建立了水平井的動(dòng)態(tài)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),如表3所示。

      表1 單位套壓降產(chǎn)氣量與套壓降速率分區(qū)界限確定方案

      表2 無(wú)阻流量與初期配產(chǎn)量分區(qū)界限確定方案

      表3 水平井動(dòng)態(tài)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

      5 實(shí)例分析與標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證

      為了更好地理解基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的水平井分類評(píng)價(jià)方法以及該方法的準(zhǔn)確性,現(xiàn)以3口投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的典型水平井(蘇平14-A井、蘇平14-B井、蘇平14-C井)為例進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類分析,依據(jù)這3口井一年后的生產(chǎn)曲線及產(chǎn)能的變化來(lái)驗(yàn)證分類的準(zhǔn)確性,并由此預(yù)測(cè)其他新投產(chǎn)水平井的產(chǎn)能變化趨勢(shì)。

      蘇平14-A井于2009年12月15日投產(chǎn),試氣無(wú)阻流量為83.3×104m3/d,投產(chǎn)時(shí)套壓為25.1 MPa,第一年日產(chǎn)氣量為8.27×104m3,生產(chǎn)曲線如圖7所示;蘇平14-B井于2011年10月23日投產(chǎn),該井試氣無(wú)阻流量為10.1×104m3/d,投產(chǎn)時(shí)套壓為17.1 MPa,第一年日產(chǎn)氣量為3.01×104m3,生產(chǎn)曲線如圖8所示;蘇平14-C井于2010年9月4日投產(chǎn),該井試氣無(wú)阻流量為20.0×104m3/d,投產(chǎn)時(shí)套壓為24.2 MPa,第一年日產(chǎn)氣量為2.38×104m3,生產(chǎn)曲線如圖9所示。

      圖7 蘇平14-A井生產(chǎn)曲線圖

      圖8 蘇平14-B井生產(chǎn)曲線圖

      圖9 蘇平14-C井生產(chǎn)曲線圖

      利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算各評(píng)價(jià)參數(shù),如表4所示,蘇平14-A井單位套壓降產(chǎn)氣量為376×104m3/MPa,套壓降速率為0.020 MPa/d,無(wú)阻流量83.0×104m3/d;蘇平14-B井單位套壓降產(chǎn)氣量為JP2106×104m3/MPa,套壓降速率為0.028 MPa/d,無(wú)阻流量10.1×104m3/d;蘇平14-C井單位套壓降產(chǎn)氣量為59×104m3/MPa,套壓降速率為0.056 MPa/d,無(wú)阻流量20.1×104m3/d。按照表1的分類標(biāo)準(zhǔn),將蘇平14-A井分為Ⅰ類,將蘇平14-B井分為Ⅱ類,將蘇平14-C井分為Ⅲ類。

      表4 3口典型井評(píng)價(jià)參數(shù)

      為了驗(yàn)證該分類法的合理性,對(duì)比3口井生產(chǎn)12月后的單位套壓降產(chǎn)氣量、產(chǎn)量月遞減率以及日均產(chǎn)氣量3個(gè)參數(shù),如表5所示:Ⅰ類井單位套壓降產(chǎn)氣量為524×104m3/MPa,產(chǎn)量月遞減率為0.017,日產(chǎn)氣量為5.06×104m3/d;Ⅱ類井單位套壓降產(chǎn)氣量為168×104m3/MPa,產(chǎn)量月遞減率為0.034,日產(chǎn)氣量為1.30×104m3/d;Ⅲ類井單位套壓降產(chǎn)氣量為83×104m3/MPa,產(chǎn)量月遞減率為0.040,日產(chǎn)氣量為1.00×104m3/d。結(jié)合3口井生產(chǎn)曲線,發(fā)現(xiàn)在各自生產(chǎn)12個(gè)月以后,蘇平14-A井的產(chǎn)量與套壓遞減緩慢且有較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間;蘇平14-B井產(chǎn)量較蘇平14-A井有所降低;而蘇平14-C井的產(chǎn)量遞減較快且后期套壓與日產(chǎn)氣量已很低,說(shuō)明其地層能量供給不足,需關(guān)井恢復(fù)壓力。由此可見(jiàn)Ⅰ類井生產(chǎn)能力最強(qiáng),Ⅱ類井次之,Ⅲ類井最差。因此推斷該分類法得到的結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確、合理,可以用來(lái)預(yù)測(cè)其他新投產(chǎn)水平井的產(chǎn)能變化趨勢(shì)。

      表5 3口典型井生產(chǎn)12月后的實(shí)際參數(shù)

      6 結(jié) 論

      (1)動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以更好地反映水平井產(chǎn)能的變化。

      (2)以單位套壓降產(chǎn)氣量、套壓降速率、無(wú)阻流量作為評(píng)價(jià)參數(shù),采用聚類分析法建立水平井動(dòng)態(tài)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),將水平井分為3類:Ⅰ類井(高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型井)單位套壓降產(chǎn)氣量大于250×104m3/MPa,套壓降速率小于0.020 MPa/d,無(wú)阻流量大于50×104m3/d;Ⅱ類井(中產(chǎn)低速遞減型井)單位套壓降產(chǎn)氣量大于(100~250)×104m3/MPa,套壓降速率(0.020~0.035)MPa/d,無(wú)阻流量(20~50)×104m3/d;Ⅲ類井(低產(chǎn)高速遞減型井)單位套壓降產(chǎn)氣量小于100×104m3/MPa,套壓降速率大于0.035 MPa/d,無(wú)阻流量小于20×104m3/d。

      (3)典型井實(shí)例分析計(jì)算驗(yàn)證了該分類法的可靠性與準(zhǔn)確性。該分類標(biāo)準(zhǔn)適用于蘇里格等非均質(zhì)性較強(qiáng)的氣田。

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      責(zé)任編輯:田美娥

      2014-02-27

      國(guó)家自然科學(xué)聯(lián)合基金(編號(hào):U1262201);陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃(編號(hào):12JK0807);西安石油大學(xué)全日制碩士研究生創(chuàng)新基金(編號(hào):2014CX130112)

      李天太(1962-),男,工學(xué)博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事油氣藏保護(hù)技術(shù)與理論、油氣田開發(fā)與生產(chǎn)理論及技術(shù)等方面的研究。E-mail:ttli@xsyu.edu.cn

      1673-064X(2015)05-0031-06

      TE 33+2.3

      A

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