產(chǎn)能遞減分析新方法及應(yīng)用
——以大牛地致密氣藏為例

楊志浩，李治平，陳奎，任廣磊，賴(lài)楓鵬

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）非常規(guī)天然氣能源地質(zhì)評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，能源學(xué)院，北京　100083；2.中國(guó)石化華北分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州　450006）

產(chǎn)能遞減分析新方法及應(yīng)用
——以大牛地致密氣藏為例

楊志浩1，李治平1，陳奎2，任廣磊2，賴(lài)楓鵬1

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）非常規(guī)天然氣能源地質(zhì)評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，能源學(xué)院，北京100083；2.中國(guó)石化華北分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州450006）

產(chǎn)能是一個(gè)生產(chǎn)能力參數(shù)，研究氣井的產(chǎn)能遞減規(guī)律能更好地指導(dǎo)氣井的配產(chǎn)。目前還沒(méi)有成熟的產(chǎn)能遞減分析方法，特別是對(duì)于大牛地這類(lèi)致密氣藏。文中采用產(chǎn)能遞減方法和一點(diǎn)法結(jié)合的方式，形成了一種分析致密氣井產(chǎn)能的新方法。先根據(jù)一點(diǎn)法經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出無(wú)阻流量，再判斷其產(chǎn)能遞減規(guī)律確定遞減類(lèi)型，最終反推測(cè)試壓力下無(wú)阻流量。將此方法應(yīng)用于大牛地氣田，得到的預(yù)測(cè)無(wú)阻流量與實(shí)際無(wú)阻流量誤差小于15%；此外還介紹了這種新方法的3種應(yīng)用形式，對(duì)氣藏生產(chǎn)具有符合實(shí)際的指導(dǎo)意義。

產(chǎn)能遞減；一點(diǎn)法；無(wú)阻流量；動(dòng)態(tài)分析；致密氣藏；大牛地氣田

0　引言

氣藏的產(chǎn)能遞減與產(chǎn)量遞減在本質(zhì)上是不同的。產(chǎn)能遞減反映氣田目前的生產(chǎn)能力，是一個(gè)生產(chǎn)能力參數(shù)；產(chǎn)量遞減反映油氣田目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀，是一個(gè)生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)。產(chǎn)量遞減規(guī)律只能對(duì)處于遞減期的氣田進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。但大多數(shù)致密氣井在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)能從開(kāi)井生產(chǎn)就發(fā)生遞減，遞減幅度的大小從無(wú)阻流量的變化可以直觀地反映出來(lái)，這就給氣井配產(chǎn)提供了很好的依據(jù)。并且，致密氣藏在試井過(guò)程中，壓力變化不穩(wěn)定，導(dǎo)致了試井結(jié)果的不準(zhǔn)確。

李春蘭等［1］提出一種符合守恒定律的產(chǎn)能遞減曲線類(lèi)型，并給出了相應(yīng)求解遞減參數(shù)的方法。謝軍等［2］應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)擬合曲線法和篩選法進(jìn)行了產(chǎn)能遞減曲線分析。然而，以上所研究的產(chǎn)能遞減規(guī)律實(shí)質(zhì)上仍是產(chǎn)量遞減規(guī)律。近幾年，王燕等［3］定義了采出程度產(chǎn)能遞減率、時(shí)間產(chǎn)能遞減率及壓力產(chǎn)能遞減率，用以研究氣井的產(chǎn)能遞減規(guī)律；喻秋蘭等［4］借用Arps［5］產(chǎn)量遞減思路對(duì)產(chǎn)能遞減規(guī)律類(lèi)型進(jìn)行分析，推導(dǎo)得到了產(chǎn)能遞減規(guī)律在不同遞減類(lèi)型下的表達(dá)式；曾憲兵等［6］闡述了產(chǎn)能遞減分析方法在氣田動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用方式。但仍沒(méi)有學(xué)者對(duì)利用產(chǎn)能遞減方法預(yù)測(cè)產(chǎn)能［7-8］這一方法給出具體的操作步驟，以及對(duì)產(chǎn)能遞減分析方法的應(yīng)用適應(yīng)性給出誤差分析。所以，本文利用產(chǎn)能遞減方法與一點(diǎn)法試井分析方法得出的經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合，求出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的產(chǎn)能。根據(jù)產(chǎn)能遞減規(guī)律反求在測(cè)試過(guò)程中得到壓力下的產(chǎn)能。通過(guò)這種方法考察產(chǎn)能遞減分析方法在油氣田實(shí)際應(yīng)用的可行性及誤差分析。

1　產(chǎn)能遞減基本理論

1.1產(chǎn)能遞減率分類(lèi)

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)氣井產(chǎn)能遞減規(guī)律的研究不是很成熟。根據(jù)王燕等［3］學(xué)者對(duì)產(chǎn)能遞減概念的定義可知，產(chǎn)能遞減率可以分為采出程度產(chǎn)能遞減率αR，時(shí)間產(chǎn)能遞減率αt，壓力水平產(chǎn)能遞減率αp，壓力平方產(chǎn)能遞減率αp2

。氣藏壓力平方產(chǎn)能遞減率αp2，定義為每降低單位平方地層壓力時(shí)，氣藏產(chǎn)能減少量與原產(chǎn)能的比值，其表達(dá)式為式中：為壓力平方產(chǎn)能遞減率，MPa－2；為i時(shí)刻地層壓力平方，MPa2；p2i＋1為i＋1時(shí)刻地層壓力平方，MPa2；qAOF為當(dāng)前產(chǎn)能，104m3/d；qAOFi為i時(shí)刻產(chǎn)能，104m3/d。

本文主要應(yīng)用此種產(chǎn)能遞減率，著重對(duì)產(chǎn)能遞減率的定義進(jìn)行介紹。氣藏時(shí)間產(chǎn)能遞減率αt、壓力水平產(chǎn)能遞減率αp、氣藏采出程度產(chǎn)能遞減率αR與此定義類(lèi)似，分別為每降低或者升高單位量時(shí)，氣藏產(chǎn)能減少量與原產(chǎn)能的比值。

1.2產(chǎn)能遞減類(lèi)型分析

為了判斷產(chǎn)能隨地層壓力、時(shí)間及采出程度的具體變化規(guī)律，借用Arps產(chǎn)量遞減分析思路。產(chǎn)能遞減率表達(dá)式［4］為

式中：α0為初始遞減率；n為遞減指數(shù)；qAOF0為初期產(chǎn)能，104m3/d。

對(duì)于指數(shù)遞減n＝0，α＝α0＝常數(shù)；對(duì)于調(diào)和遞減n＝1，α＝α0（qAOF/qAOF0）；對(duì)于雙曲遞減0＜n＜1，α＝α0（qAOF/ qAOF0）n；對(duì)于直線遞減n＝－1，α＝α0qAOF0/qAOF。

在前人的理論中，產(chǎn)能遞減的分析方法主要是通過(guò)軟件來(lái)計(jì)算出產(chǎn)能，以此來(lái)進(jìn)行遞減規(guī)律的擬合，但是軟件分析結(jié)果的準(zhǔn)確性值得懷疑，且軟件的推廣比較困難，這也是應(yīng)用產(chǎn)能遞減分析方法的難點(diǎn)。所以，找到產(chǎn)能遞減規(guī)律與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的結(jié)合，是應(yīng)用這個(gè)方法的重點(diǎn)。

2　大牛地致密氣藏分析方法

傳統(tǒng)的計(jì)算氣井產(chǎn)能的方法有系統(tǒng)試井法、一點(diǎn)法［9-13］、修正等時(shí)試井法等。在氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于產(chǎn)能測(cè)試資料有限，要快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)單井產(chǎn)能難度大。而陳元千提出的一點(diǎn)法試井分析方法只需要測(cè)試一個(gè)工作制度下的穩(wěn)定產(chǎn)量和相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定流壓，可以大幅度減少測(cè)試工作量及測(cè)試周期，同時(shí)可得到氣井的產(chǎn)能方程，具有縮短測(cè)試時(shí)間、減少氣體防控、節(jié)約測(cè)試費(fèi)用、降低資源浪費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于致密氣藏由于壓力恢復(fù)時(shí)間較短，壓力恢復(fù)試井不具有特征性，氣藏壓力的確定可能出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。

本文將一點(diǎn)法試井的經(jīng)驗(yàn)公式與產(chǎn)能遞減方法相結(jié)合，對(duì)產(chǎn)能遞減分析方法的誤差進(jìn)行分析，為預(yù)測(cè)氣井的產(chǎn)能變化情況提供一定的理論基礎(chǔ)。具體的步驟如下：

1）對(duì)氣井的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)其井口壓力、垂深、井底溫度、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)計(jì)算出氣井的井底流壓。

2）（qg為氣產(chǎn)量，104m3/d；pD為無(wú)因次壓力；pwf為井底流壓，MPa；pe為地層壓力，MPa）。

3）根據(jù)產(chǎn)能遞減率的關(guān)系式，計(jì)算相鄰2點(diǎn)的產(chǎn)能遞減率，隨后通過(guò)對(duì)各點(diǎn)產(chǎn)能遞減率的分析得出產(chǎn)能遞減類(lèi)型。

4）根據(jù)已經(jīng)所得的產(chǎn)能遞減類(lèi)型，通過(guò)一點(diǎn)法分析方法的經(jīng)驗(yàn)公式，可反推到最初的壓力點(diǎn)，得到測(cè)試壓力下的產(chǎn)能，通過(guò)此數(shù)據(jù)對(duì)比試井方法得到的產(chǎn)能。

5）通過(guò)對(duì)這2個(gè)產(chǎn)能的對(duì)比分析，可以評(píng)價(jià)產(chǎn)能遞減的分析方法在致密氣藏水平井的產(chǎn)能分析中的應(yīng)用效果。

3　實(shí)例分析

以鄂爾多斯盆地大牛地氣田J38井為例。利用產(chǎn)能遞減分析方法進(jìn)行分析，并與一點(diǎn)法試井結(jié)果相比較，驗(yàn)證方法的可靠性。生產(chǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。該井自2012年3月8日完鉆后，于2012年3月17日—5月2日對(duì)太2氣層進(jìn)行試氣投產(chǎn)作業(yè)。采用8 mm油嘴控制一點(diǎn)法求產(chǎn)11 h，平均穩(wěn)定氣產(chǎn)量8.56×104m3/d，平均日產(chǎn)水21.91 m3，無(wú)凝析油產(chǎn)出；計(jì)算太2氣層天然氣產(chǎn)能為15.19×104m3/d。

圖1　J38井生產(chǎn)曲線

利用本文提出的思路對(duì)大牛地氣田J38井進(jìn)行產(chǎn)能遞減分析。首先以30 d為間隔從其實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中篩選所需數(shù)據(jù)。由于氣井絕對(duì)產(chǎn)能定義為氣井開(kāi)井生產(chǎn)時(shí)井底流壓等于1大氣壓（101.325 kPa）條件下的日產(chǎn)氣量，應(yīng)用本文計(jì)算產(chǎn)能遞減規(guī)律時(shí)，只能用氣井的日產(chǎn)量作為研究樣本，所以，對(duì)數(shù)據(jù)處理的時(shí)候以30 d為一個(gè)周期。

首先利用套壓和井底流壓的關(guān)系，通過(guò)處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的套壓得出各個(gè)點(diǎn)的流壓；然后根據(jù)大牛地氣藏產(chǎn)能試井經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的產(chǎn)能；由氣藏壓力平方產(chǎn)能遞減率的定義可以求得各個(gè)點(diǎn)的產(chǎn)能遞減率（見(jiàn)表1）；最后根據(jù)產(chǎn)能遞減率的關(guān)系可計(jì)算得到產(chǎn)能遞減類(lèi)型。

在計(jì)算劃分產(chǎn)能遞減類(lèi)型時(shí)，本文所用的方法是將實(shí)際的產(chǎn)能遞減率與根據(jù)公式所求得的產(chǎn)能遞減率進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，J38井實(shí)際的產(chǎn)能遞減率（見(jiàn)圖2）符合調(diào)和遞減的規(guī)律，所以此井屬于調(diào)和遞減類(lèi)型。

表1　J38井產(chǎn)能遞減分析

圖2　J38井壓力平方產(chǎn)能遞減率與折算時(shí)間的關(guān)系

由調(diào)和遞減類(lèi)型初始產(chǎn)能計(jì)算公式得到在壓力恢復(fù)試井時(shí)折算井底流壓為23.15 MPa時(shí)的初始產(chǎn)能為14.68×104m3/d。

由試井報(bào)告可知，J38井通過(guò)一點(diǎn)法測(cè)試得出的產(chǎn)能為15.19×104m3/d。通過(guò)誤差分析，兩者之間的誤差在3.395%，在誤差接受范圍之內(nèi)。所以，產(chǎn)能遞減分析方法在大牛地氣田是比較適用的。

在另一方面，可以對(duì)這口井將來(lái)的產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。根據(jù)J38井產(chǎn)能遞減類(lèi)型為調(diào)和遞減。預(yù)測(cè)在下一個(gè)折算之間時(shí)遞減率為0.000 842，再根據(jù)上一個(gè)時(shí)間的產(chǎn)能以及地層壓力變化規(guī)律，可以計(jì)算出在下一個(gè)折算時(shí)間時(shí)J38井的產(chǎn)能為3.92×104m3/d。

以上為產(chǎn)能遞減分析方法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中的2種應(yīng)用過(guò)程。根據(jù)比較分析，這2種應(yīng)用方式有較好的適應(yīng)性。

選擇本區(qū)塊的另外10口井，利用產(chǎn)能遞減分析法與一點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)試對(duì)比及誤差分析（見(jiàn)表2）。

表2　產(chǎn)能遞減分析法與一點(diǎn)法對(duì)比

由表2可以看出，產(chǎn)能遞減分析方法得出的產(chǎn)能幾乎都在可以接受的范圍之內(nèi)，能夠較好地符合礦場(chǎng)要求。這種方法可適用于致密氣藏水平井的產(chǎn)能分析，可以應(yīng)用此方法對(duì)氣井的產(chǎn)能進(jìn)行測(cè)試，而不需要關(guān)井。也可以利用此方法對(duì)在生產(chǎn)中的氣井進(jìn)行產(chǎn)能的預(yù)測(cè)，以指導(dǎo)實(shí)際配產(chǎn)。同時(shí)，在產(chǎn)量遞減分析方法不適用的情況下，可以利用產(chǎn)能遞減的分析方法來(lái)判斷油氣井遞減的原因和速度。

4　結(jié)論

1）產(chǎn)能遞減分析方法在實(shí)際應(yīng)用中可分為：第一，對(duì)已進(jìn)行初期產(chǎn)能測(cè)試的氣井，可直接利用初期測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)作產(chǎn)能遞減分析；第二，對(duì)未進(jìn)行產(chǎn)能測(cè)試的氣井，可利用已獲得的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并采用一點(diǎn)法公式反求其初始的產(chǎn)能；第三，可以對(duì)已經(jīng)生產(chǎn)的井進(jìn)行產(chǎn)能的預(yù)測(cè)分析，以便更好的進(jìn)行配產(chǎn)工作。

2）產(chǎn)能遞減分析方法得出的產(chǎn)能的誤差基本都在15%以下，屬于可接受范圍之內(nèi)，有很好的適用性，可以推廣使用。

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（編輯付麗麗）

New method and application for deliverability decline analysis：Taking Daniudi tight gas reservoir as an example

Yang Zhihao1，Li Zhiping1，Chen Kui2，Ren Guanglei2，Lai Fengpeng1
（1.Beijing Key Laboratory of Unconventional Natural Gas Geology Evaluation and Development Engineering，School of Energy and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Huabei Company，SINOPEC，Zhengzhou 450006，China）

Deliverability is a production capacity parameter，so it is very helpful to research the deliverability to guide the proration of gas well.There is not a mature method for deliverability decline analysis，especially for tight gas reservoirs in Daniudi Gas Field. This paper uses single-point well test analysis method with deliverability decline analysis to form a new method to analyze deliverability.First，according to the single-point well test，it calculates the open-flow capacity，then determines the decline type，finally reverses thrust test pressure open-flow capacity.The result using this method to analyze Daniudi Gas Field shows that the error is below 15%.Furthermore，this paper describes three application forms of this new method.

deliverability decline；single-point method；open flow capacity；dynamic analysis；tight gas reservoir；Daniudi Gas Field

國(guó)家油氣重大專(zhuān)項(xiàng)課題“新一代油藏?cái)?shù)值模擬軟件”（2011ZX05009-006）

TE33+2

A

10.6056/dkyqt201504017

2015-02-08；改回日期：2015-05-19。

楊志浩，男，1990年生，在讀碩士，2013年本科畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），主要從事油氣田開(kāi)發(fā)理論與方法的學(xué)習(xí)和研究。E-mail：yangas888666@163.com。

引用格式：楊志浩，李治平，陳奎，等.產(chǎn)能遞減分析新方法及應(yīng)用：以大牛地致密氣藏為例［J］.斷塊油氣田，2015，22（4）：484-487.

Yang Zhihao，Li Zhiping，Chen Kui，et al.New method and application for deliverability decline analysis：Taking Daniudi tight gas reservoir as an example［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（4）：484-487.