致密氣井有效井距數(shù)值試井模擬分析

王東，梁倚維，馬力，彭清明

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格南作業(yè)分公司，陜西西安710018）

致密氣井有效井距數(shù)值試井模擬分析

王東，梁倚維，馬力，彭清明

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格南作業(yè)分公司，陜西西安710018）

致密氣井有效井距的確定對(duì)氣田的井間加密、長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)、提高采收率和開(kāi)發(fā)效益具有重要意義，致密氣井有效井距主要受控制砂體的形態(tài)、儲(chǔ)層和流體屬性及措施效果影響，該文采用數(shù)值試井模擬方法，主要模擬分析在矩形砂體（地層線性流）的地質(zhì)條件下，滲透率、砂體寬度、砂體長(zhǎng)度、裂縫半長(zhǎng)、產(chǎn)層厚度對(duì)致密氣井有效泄氣距離的影響，并通過(guò)數(shù)值試井模擬對(duì)比分析找出參數(shù)的匹配關(guān)系，結(jié)果可為井網(wǎng)優(yōu)化數(shù)值模擬研究提供基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)和依據(jù)。

致密氣井；有效距離；矩形砂體；數(shù)值試井模擬；匹配關(guān)系

泄氣半徑公式[1]表明瞬態(tài)泄氣半徑是時(shí)間、滲透率、孔隙度、黏度和總壓縮系數(shù)的函數(shù)，定義了無(wú)限大儲(chǔ)層中徑向擴(kuò)散流在ti時(shí)刻，壓降漏斗擴(kuò)展到ri的距離，可以看出隨著開(kāi)井時(shí)間的推移，壓力漏斗向儲(chǔ)層深部逐漸擴(kuò)展，直到遇到儲(chǔ)層邊界或者鄰井的干擾時(shí)停止增加，在達(dá)到邊界控制流階段之前，在ti時(shí)刻，r大于ri的儲(chǔ)層尚未受到影響，壓力未發(fā)生變化；把泄氣半徑轉(zhuǎn)變?yōu)樾箽饷娣e時(shí)，泄氣面積與滲透率和時(shí)間成正比，與孔隙度、黏度和總壓縮系數(shù)成反比；瞬態(tài)泄氣半徑擴(kuò)展越慢，所對(duì)應(yīng)的泄氣面積也就越小。

上述泄氣半徑公式僅適用于徑向擴(kuò)散流[2]，對(duì)于河道形狀砂體的地層線性流并不適用，該文采用數(shù)值試井模擬方法[3]，假設(shè)儲(chǔ)層形狀為矩形，對(duì)于給定的儲(chǔ)層寬度、巖石和流體屬性，確定氣井有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度，儲(chǔ)層長(zhǎng)度過(guò)大和過(guò)小都會(huì)影響到氣井生產(chǎn)時(shí)間、累計(jì)產(chǎn)量和最終采收率，為使模擬接近致密氣井實(shí)際生產(chǎn)情況，該文定義的有效井距為：以先定產(chǎn)3年后定壓降的方式連續(xù)模擬生產(chǎn)15年，并且氣井模擬期末控制儲(chǔ)量最終采收率至少達(dá)到80%（見(jiàn)表1，表2）。

表1 數(shù)值試井基礎(chǔ)模型參數(shù)

表2 砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)取值范圍

1 無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距

給定砂體寬度條件下，把累計(jì)產(chǎn)量近似不變所對(duì)應(yīng)的砂體長(zhǎng)度定義為無(wú)儲(chǔ)層邊界影響的最大井距。模擬氣井在基礎(chǔ)模型參數(shù)條件下，氣井連續(xù)生產(chǎn)15年所能達(dá)到的最大井距和對(duì)應(yīng)的最大泄氣面積。

給定砂體寬度，模擬泄氣長(zhǎng)度在砂體長(zhǎng)度方向上隨時(shí)間變化關(guān)系，模擬結(jié)果顯示，砂體寬度和裂縫半長(zhǎng)對(duì)泄氣長(zhǎng)度在砂體長(zhǎng)度方向上隨時(shí)間的變化無(wú)影響，泄氣長(zhǎng)度在砂體長(zhǎng)度方向上隨時(shí)間的變化關(guān)系成冪函數(shù)（見(jiàn)圖1）。

在模擬連續(xù)生產(chǎn)15年期末，砂體長(zhǎng)度上的泄氣長(zhǎng)度約為5 200 m，但當(dāng)砂體長(zhǎng)度增加到一定數(shù)值時(shí)，累計(jì)產(chǎn)量變化逐漸減弱（見(jiàn)圖2），以累計(jì)產(chǎn)量近似不變對(duì)應(yīng)的砂體長(zhǎng)度定義為無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距，與模擬條件對(duì)應(yīng)的最大井距為4 000 m。

圖1 泄氣長(zhǎng)度在砂體長(zhǎng)度方向上隨時(shí)間變化曲線（k=0.1 mD）

圖2 儲(chǔ)層長(zhǎng)度與累計(jì)產(chǎn)量變化曲線（k=0.1 mD，w=400 m，xf=50 m）

在各種砂體寬度和裂縫半長(zhǎng)組合的模擬條件下，累計(jì)產(chǎn)量隨儲(chǔ)層長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)相同[4]，累計(jì)產(chǎn)量隨砂體長(zhǎng)度增加而增加，但當(dāng)砂體長(zhǎng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，累計(jì)產(chǎn)量近似不變。在砂體寬度一定的條件下（見(jiàn)圖3），裂縫半長(zhǎng)只影響累計(jì)采氣量，并不影響無(wú)儲(chǔ)層邊界影響的最大井距，砂體寬度為50 m、100 m和200 m時(shí)，對(duì)應(yīng)無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距約3 000 m，砂體寬度為400 m和800 m時(shí)，對(duì)應(yīng)無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距約4 000 m。

在相同生產(chǎn)模擬約束和砂體組合條件下（見(jiàn)圖4），采收率隨裂縫半長(zhǎng)的增加而增加，相同裂縫半長(zhǎng)隨砂體規(guī)模的擴(kuò)大采收率降低，證明裂縫半長(zhǎng)同砂體規(guī)模具有一定匹配關(guān)系；無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距3 000 m時(shí)，對(duì)應(yīng)最高控制儲(chǔ)量采收率45%（w=200 m，xf=100 m），無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距4 000 m時(shí)，對(duì)應(yīng)控制儲(chǔ)量最高采收率34%（w=800 m，xf=400 m），證明在無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距條件下，控制儲(chǔ)量沒(méi)有得到充分開(kāi)采，仍有大量控制儲(chǔ)量剩余，因此，無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距并不是致密氣井有效井距，致密氣井存在一個(gè)儲(chǔ)量可以得到合理開(kāi)采的有效井距。

圖3 儲(chǔ)層長(zhǎng)度與累計(jì)產(chǎn)量變化曲線（k=0.1 mD）

圖4 不同砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)組合采收率圖

2 致密氣井有效井距

如上論證，在無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距條件下，致密氣井的控制儲(chǔ)量采收率偏低，其主要原因是雖然壓力波及到無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距，但是因?yàn)閮?chǔ)層供給能力較弱，并未充分動(dòng)用壓力波及范圍內(nèi)的控制儲(chǔ)量。

致密氣井主要滲流流態(tài)依次為井筒儲(chǔ)集階段、裂縫線性流階段、平面徑向流階段、地層線性流階段和邊界響應(yīng)階段，采用數(shù)值試井模擬分析不同砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)和砂體厚度組合條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)（見(jiàn)表3），裂縫線性流結(jié)束時(shí)間取決于裂縫半長(zhǎng)，裂縫半長(zhǎng)越長(zhǎng)，裂縫線性流結(jié)束所需時(shí)間越長(zhǎng)；地層線性流響應(yīng)時(shí)間由裂縫半長(zhǎng)和砂體寬度共同決定，裂縫半長(zhǎng)越長(zhǎng)或砂體寬度越大，地層線性流響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)；厚度對(duì)裂縫線性流和地層線性流無(wú)影響。

表3 砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)和砂體厚度組合條件下有效井距（k=0.1 mD，Φ=8%，Sg=64%）

以15年模擬期末，控制儲(chǔ)量采收率達(dá)到80%為有效井距的判斷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，裂縫半長(zhǎng)和厚度影響穩(wěn)產(chǎn)能力，裂縫半長(zhǎng)與砂體寬度存在匹配關(guān)系，有效井距與砂體寬度和裂縫半長(zhǎng)的組合有關(guān)，砂體寬度小于200 m時(shí)，有效井距約為500 m，砂體寬度為400 m和800 m時(shí)，有效井距隨裂縫半長(zhǎng)增加而增加，有效井距與砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)和砂體厚度的匹配關(guān)系（見(jiàn)表3）。

3 結(jié)論

（1）泄氣長(zhǎng)度在砂體長(zhǎng)度方向上隨時(shí)間成冪函數(shù)變化，與裂縫半長(zhǎng)和砂體寬度無(wú)關(guān)。

（2）在無(wú)儲(chǔ)層邊界影響最大井距條件下，模擬期末采收率偏低，控制儲(chǔ)量動(dòng)用不充分，采收率與砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)和有效井距存在匹配關(guān)系。

（3）有效井距與砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)存在匹配關(guān)系。

（4）氣井穩(wěn)產(chǎn)能力與砂體寬度、裂縫半長(zhǎng)、厚度和有效井距存在匹配關(guān)系。

（5）有效井距與砂體寬度和裂縫半長(zhǎng)的匹配關(guān)系（見(jiàn)表3）為氣田的井網(wǎng)布局和提高采收率提供了參考依據(jù)，本文的有效井距是在滲透率0.1 mD的條件下模擬獲得，當(dāng)滲透率高于0.1 mD時(shí)，有效井距需適當(dāng)延長(zhǎng)，滲透率低于0.1 mD時(shí)，有效井距需適當(dāng)縮小。

（6）當(dāng)氣井的實(shí)際井距大于有效井距時(shí)，需結(jié)合氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)開(kāi)展有效砂體展布研究，確定氣井實(shí)際砂體規(guī)模，以決定是否井間加密。

［1］Earlouther.R.C.Advances in well Test Analysis［M］.New York，Dallas，1977.

［2］Cox.S.A.Determination of Effective Drainage Area for Tight Gas Well［J］.SPE98035.

［3］KAPPA.ECRIN4.12.03 Help Topics［M/CD］.

Simulation analysis of effective well space for tight gas well

WANG Dong，LIANG Yiwei，MA Li，PENG Qingming
（South Sulige Operating Company of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi′an Shanxi 710018，China）

Determination of effective well space which is affected by the geometry of net sand,properties of reservoir and fluid is the key point to infill wells,prolong the plateau,enhance recovery factor and increase efficiency.This thesis mainly simulates the effects of permeability,sand width,sand length,half fracture length and net pay on effective well space under the assumption of shape of rectangle sand based on numerical well test simulation. The result of this thesis provides the guidelines for the research of numerical simulation for well space optimization through the match relationship of these parameters.

tight gas well；effective well space；rectangle-shaped sand-body；numerical well test simulation；match relationship

TE324

A

1673-5285（2016）12-0094-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.12.023

2016－10-19

王東，男（1977-），碩士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事天然氣開(kāi)發(fā)、集輸系統(tǒng)技術(shù)研究和管理工作，郵箱：wd_cq@petrochina.com.cn。