氣藏采收率影響因素權(quán)重分析

李煒靜

（西安石油大學(xué)，陜西西安710061）

氣藏采收率影響因素權(quán)重分析

李煒靜

（西安石油大學(xué)，陜西西安710061）

標(biāo)定氣藏采收率對(duì)估算氣田的開發(fā)效益及產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模具有重要意義，而確定影響氣藏采收率的因素是準(zhǔn)確計(jì)算氣藏采收率的基礎(chǔ)。本文在確定八種主要影響因素（滲透率、廢棄井底壓力、地層壓力系數(shù)、打開程度、采氣速度、水體大小、垂直水平滲透率比值、含水飽和度）的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)值模擬分析了各因素對(duì)采收率的影響，運(yùn)用灰色斜率關(guān)聯(lián)度改進(jìn)模型進(jìn)行權(quán)重排序，并對(duì)八種氣藏采收率影響因素進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明八種影響因素的權(quán)重排序?yàn)椋簼B透率、廢棄井底壓力、地層壓力系數(shù)、打開程度、采氣速度、水體大小、垂直水平滲透率比值、含水飽和度。氣藏采收率影響因素權(quán)重分析為提高采收率和氣藏高效開發(fā)提供了理論依據(jù)。

氣藏；采收率；影響因素；數(shù)值模擬；灰色關(guān)聯(lián)度

對(duì)于一個(gè)新的氣藏，在估算其開發(fā)效益及產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模時(shí)，氣藏采收率將作為重要指導(dǎo)依據(jù)。因此，研究采收率影響因素對(duì)氣田的開發(fā)經(jīng)營(yíng)有著重要的意義。據(jù)前人的研究，影響氣藏采收率的因素主要可分為兩大類；一是地質(zhì)特征因素，主要包括滲透率、有效厚度、儲(chǔ)層非均質(zhì)性等；另一類是開發(fā)方式和采氣工藝因素，包括采氣速度、注采關(guān)系、工藝技術(shù)措施等。目前已有學(xué)者對(duì)氣藏采收率影響因素進(jìn)行了相關(guān)研究，但是多局限于單因素研究，缺乏定量研究。因此筆者運(yùn)用數(shù)值模擬方法，并結(jié)合灰色斜率關(guān)聯(lián)度改進(jìn)模型進(jìn)行權(quán)重分析，對(duì)八種主要的影響因素進(jìn)行了研究，并確定其權(quán)重，最終獲得影響氣藏采收率的主次因素，一起為氣藏高效開發(fā)提供理論依據(jù)[1-3]。

1 氣藏采收率影響因素?cái)?shù)值模擬研究

通過(guò)參考前人的經(jīng)驗(yàn)，綜合選取對(duì)采收率影響較大的八種因素－滲透率、打開程度、水體大小、含水飽和度、垂直水平滲透率比值、采氣速度、地層壓力及廢棄井底壓力，應(yīng)用Eclipse數(shù)模軟件建立機(jī)理模型，探究其對(duì)氣藏采收率的影響。

機(jī)理模型為九點(diǎn)井網(wǎng)，單井日產(chǎn)氣量為3×104m3，網(wǎng)格取均勻步長(zhǎng)，平面上網(wǎng)格步長(zhǎng)為50 m×50 m，I方向51個(gè)網(wǎng)格，J方向51個(gè)網(wǎng)格?？v向上網(wǎng)格劃為5層，每層1 m。網(wǎng)格總數(shù)為51×51×5=13 005。網(wǎng)格系統(tǒng)為塊中心網(wǎng)格。氣藏原始儲(chǔ)量為3.18×108m3。通過(guò)設(shè)定不同的模擬方案，比較各個(gè)方案20年后的采收率變化。

1.1 滲透率對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定滲透率分別為1 mD、0.8 mD、0.6 mD、0.4 mD和0.2 mD五種模擬方案（見表1）。

表1 滲透率與采收率關(guān)系表

由表1可以看出，滲透率是影響氣藏采收率的主要因素，隨著儲(chǔ)層滲透率的升高，參與氣體流動(dòng)的有效孔喉半徑逐漸變大，氣體的滲流阻力隨之減小，氣藏采收率也會(huì)大幅升高。但當(dāng)儲(chǔ)層滲透率較大，大于0.6 mD時(shí)，較大孔喉半徑己經(jīng)很難對(duì)氣體產(chǎn)生較大的滲流阻力，更高滲透率條件下采收率變化趨于穩(wěn)定。

1.2 打開程度對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定打開程度分別為1/5，2/5，3/5，4/5和全部打開五種模擬方案（見表2）。

可以看出，氣藏的采收率隨著打開程度的增加而提高，但當(dāng)打開程度達(dá)到3/5時(shí)，打開程度對(duì)氣藏采出程度的影響開始減弱。

1.3 水體大小對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定水體大小分別為無(wú)水體，4倍，8倍，12倍，16倍和20倍水體六種模擬方案（見表3）。

表3 水體大小與采收率關(guān)系表

隨著水體倍數(shù)的增加，氣藏的采收率以近似直線的速度降低，即氣藏的采收率與水體倍數(shù)成反比的線性關(guān)系。

1.4 含水飽和度對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定初始含水飽和度分別為0%，10%，20%，40%，60%，70%，80%七種模擬方案（見表4）。

表4 初始含水飽和度與采收率關(guān)系表

隨原始含水飽和度的增加，氣藏采收率幾乎不變，當(dāng)含水飽和度達(dá)40%時(shí)，氣藏采收率急劇降低。因此，對(duì)于致密氣藏，存在著采收率急劇下降的臨界含水飽和度。

1.5 垂直水平滲透率比值對(duì)氣藏采收率的影響

保持模型水平方向上滲透率為1 mD不變，設(shè)定垂直水平滲透率比值分別為0.01、0.1、0.2、0.5、0.8、1.0六種模擬方案（見表5）。

表5 垂直水平滲透率比值與采收率關(guān)系表

隨垂直水平滲透率比值的增加，氣藏采收率逐漸增加，當(dāng)垂直水平滲透率比值達(dá)0.5時(shí)，垂直水平滲透率比值對(duì)氣藏采收率的影響程度降低。

1.6 采氣速度大小對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定采氣速度分別為0.09%，0.47%，0.94%，1.89%，2.83%，4.72%，9.43%七種模擬方案（見表6）。

表6 采氣速度與采收率關(guān)系表

隨采氣速度的增加，氣藏采收率迅速增加，當(dāng)采氣速度達(dá)到0.94%時(shí)，提高采氣速度對(duì)氣藏采收率幾乎沒有影響。因此，對(duì)于一般氣藏而言，存在著采收率不變的臨界采氣速度。

1.7 地層壓力系數(shù)對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定地層壓力系數(shù)分別為0.5、1.0、1.5、2.0和2.5五種模擬方案（見表7）。

表7 地層壓力系數(shù)與采收率關(guān)系表

隨地層壓力系數(shù)的增加，氣藏采收率增加，當(dāng)?shù)貙訅毫ο禂?shù)大于1.0時(shí)，氣藏采收率增加幅度降低。

1.8 廢棄井底壓力對(duì)氣藏采收率的影響

設(shè)定廢棄井底壓力分別為2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa和12 MPa六種模擬方案（見表8）。

表8 廢棄井底壓力與采收率關(guān)系表

從表8中可看出，廢棄井底壓力與氣藏采收率基本成線性函數(shù)關(guān)系。隨廢棄壓力每增加2 MPa，采收率下降5%左右。

2 基于機(jī)理模型數(shù)值模擬采收率影響因素權(quán)重分析

根據(jù)上文獲取的滲透率、水體大小等不同參數(shù)條件下的采收率模擬結(jié)果，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析理論，計(jì)算各因素與采收率的灰色關(guān)聯(lián)度，對(duì)權(quán)重進(jìn)行排序。

2.1 灰色斜率關(guān)聯(lián)度改進(jìn)模型簡(jiǎn)介及其適用性

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是指在系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，如果兩個(gè)因素變化的態(tài)勢(shì)一致，則可認(rèn)為兩者關(guān)聯(lián)度較大；反之，兩者關(guān)聯(lián)度較小?；疑到y(tǒng)的重要特征是不完全性和非唯一性。氣藏采收率的影響因素非單一，氣藏開發(fā)不同階段的主次因素也會(huì)隨之變化，即信息具有非唯一性；數(shù)值模擬所得數(shù)據(jù)是一段時(shí)間內(nèi)的影響變化，不能反映整個(gè)氣藏的生產(chǎn)特征，具有信息不完全性。因此氣藏階段采收率的影響因素具有灰色系統(tǒng)的特征，可運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法研究。本文選用灰色斜率關(guān)聯(lián)度改進(jìn)模型進(jìn)行權(quán)重分析。

計(jì)算步驟如下：

灰色斜率關(guān)聯(lián)系數(shù)可表示為：

則關(guān)聯(lián)度為：

序列：

在區(qū)間［k，k+1］上的斜率為α＝x（k）－x（k－1），k＝2，3，..，n，為X在區(qū)間［k-1，k］上的斜率。設(shè)有參考序列X0和Xi比較序列且其長(zhǎng)度相同，即：

在區(qū)間［k-1，k］上的斜率

所組成的數(shù)據(jù)序列分別為：

分別表示X0和Xi的各個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)段的斜率比值所組成的序列和其均值。

則改進(jìn)的斜率關(guān)聯(lián)度為：

2.2 采收率影響因素灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算

根據(jù)之前建立的氣藏機(jī)理模型，利用數(shù)值模擬技術(shù)分析影響氣藏采收率的因素分析，獲取了滲透率、水體大小等不同參數(shù)條件下的采收率模擬結(jié)果，為保證對(duì)比分析的客觀性，統(tǒng)一取單因素五水平。

對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行無(wú)量綱化處理。由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，本次采用均值化變換對(duì)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行處理，公式為：，得到處理結(jié)果（見表9）。

表9 均值化處理結(jié)果

利用灰色斜率關(guān)聯(lián)法計(jì)算出各個(gè)因素的關(guān)聯(lián)度，以滲透率因素為例，經(jīng)過(guò)均值化處理后，采收率參考序列為X0，滲透率比較序列為X1。

八種影響因素的灰色斜率關(guān)聯(lián)度計(jì)算統(tǒng)計(jì)（見表10）

從影響因素灰色關(guān)聯(lián)度排序可以看出，對(duì)氣藏采收率影響較顯著的因素有滲透率大小、廢棄井底壓力、地層壓力系數(shù)和打開程度；采氣速度、水體大小、垂直水平滲透率比值及含水飽和度等因素的影響程度較小。其中采氣速度屬于人為可控因素，可通過(guò)對(duì)其進(jìn)行控制達(dá)到最佳開發(fā)效益；滲透率屬于可變因素，可通過(guò)各種工藝增大滲透率以提高采收率；其他屬于不可控因素，精確計(jì)算其數(shù)值對(duì)研究氣藏采收率有著重要的意義。

表10 采收率與其影響因素的關(guān)聯(lián)度及其排序

3 結(jié)論與建議

（1）由灰色斜率關(guān)聯(lián)度改進(jìn)模型對(duì)八種氣藏采收率影響因素進(jìn)行分析，可得其權(quán)重排序?yàn)椋簼B透率、廢棄井底壓力、地層壓力系數(shù)、打開程度、采氣速度、水體大小、垂直水平滲透率比值、含水飽和度。

（2）滲透率所占權(quán)重比最大，因此應(yīng)先從滲透率入手，可通過(guò)壓裂等技術(shù)提高井筒周圍地層滲透率，提高氣層采收率。

（3）廢棄井底壓力、地層壓力系數(shù)和打開程度對(duì)采收率影響較大，因此在計(jì)算采收率時(shí)應(yīng)予以考慮。

（4）采氣速度屬于人為可控因素，應(yīng)計(jì)算尋找臨界采氣速度，使氣藏獲得最佳氣藏開發(fā)效率。

［1］鄒建波，李閩，代平，等.氣藏廢棄壓力和采收率影響因素－以川西某氣藏為例［J］.新疆石油地質(zhì)，2006，27（6）：736-739.

［2］邴紹獻(xiàn).水驅(qū)油藏單井可采儲(chǔ)量影響因素權(quán)重定量研究［J］油氣地質(zhì)與采收率，2011，18（6）：78-85.

［3］肖新平.灰色系統(tǒng)模型方法的研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2002.

The weight analysis of factors affecting the recovery of gas reservoirs

LI Weijing
（Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710061，China）

The gas reservoir recovery efficiency is very important to estimate the development efficiency and the scale of production capacity,and the accurate determination of the factors affecting the recovery factor of gas reservoir is the basis of accurate calculation of gas reservoir recovery.On the basis of determining the eight main influencing factors（permeability, abandoned bottom hole pressure,formation pressure coefficient，perforation degrees,gas production rate，the size of the water,the vertical horizontal permeability ratio and water saturation）the effects of various factors on oil recovery were analyzed by numerical simulation,using the improved Grey relational analysis model to sort the weights,and the eight factors are analyzed.The results show that eight factors weights,permeability,abandoned bottom hole pressure,formation pressure coefficient,open degree,gas production rate and the size of the water,the vertical horizontal permeability ratio and water saturation.The weight analysis of the factors is the theoretical basis for enhancing oil recovery and efficient development of gas reservoirs.

gas reservoir；recovery factor；influence factor；numerical simulation；Grey relational analysis

TE377

A

1673-5285（2016）12-0090-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.12.022

2016－10-31