低滲火山巖氣藏全周期產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法

陳 超，王 彬，李道清，蘇 航，鮑穎俊

(中國(guó)石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

火山巖氣藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)通常采用無(wú)阻流量法進(jìn)行配產(chǎn)，但不同巖性單井絕對(duì)無(wú)阻流量變化范圍大，一般為10×104～150×104m3/d，而同一巖性儲(chǔ)層由于物性差異，單井絕對(duì)無(wú)阻流量為20×104～60×104m3/d。因此，常通過(guò)配產(chǎn)系數(shù)來(lái)降低絕對(duì)無(wú)阻流量的偏差。但是，實(shí)踐表明，火山巖氣藏配產(chǎn)系數(shù)的確定缺乏規(guī)律性和反復(fù)性，無(wú)法給出較為準(zhǔn)確的配產(chǎn)[1-6]。

針對(duì)不同類型氣藏的試氣測(cè)試技術(shù)目前比較成熟，但絕大多數(shù)產(chǎn)能預(yù)測(cè)均以無(wú)阻流量為前提。對(duì)于復(fù)雜火山巖氣藏而言，配產(chǎn)誤差較大。由于無(wú)阻流量的本質(zhì)是將氣井在地下的產(chǎn)能轉(zhuǎn)化為相對(duì)于大氣壓下的地面產(chǎn)能，其本身不能反應(yīng)氣井在地下的真實(shí)情況，加之低滲火山巖氣藏大多需要壓裂改造，改造后對(duì)于儲(chǔ)層參數(shù)的評(píng)價(jià)更為復(fù)雜，導(dǎo)致預(yù)測(cè)模型難以準(zhǔn)確建立，使得預(yù)測(cè)產(chǎn)能與實(shí)際產(chǎn)量相差很大。因此，需要在現(xiàn)有成熟試氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種適合低滲火山巖氣藏產(chǎn)能預(yù)測(cè)并指導(dǎo)實(shí)際配產(chǎn)的方法。

1 試氣綜合評(píng)價(jià)

對(duì)于中滲砂巖儲(chǔ)層而言，由于物性、連通性較好，單井控制儲(chǔ)量范圍大，因此，無(wú)阻流量與實(shí)際生產(chǎn)有較好的相關(guān)性，可從實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)中反推出無(wú)阻流量的配產(chǎn)系數(shù)(圖1a)。對(duì)于低滲火山巖氣藏，無(wú)阻流量與實(shí)際產(chǎn)量差異較大，不能回歸出單一的配產(chǎn)系數(shù)(圖1b)。由于低滲火山巖氣藏壓力恢復(fù)速度慢，難以在短時(shí)間內(nèi)關(guān)井恢復(fù)到原始地層壓力，因此，常采用修正等時(shí)法試氣。該方法可以減少開(kāi)井時(shí)間和放空氣量，但利用試氣結(jié)果指導(dǎo)配產(chǎn)仍較為困難[7-9]。

圖1 不同氣藏實(shí)際產(chǎn)氣量與無(wú)阻流量的關(guān)系

氣井試氣一般采用一點(diǎn)法、回壓法、等時(shí)法和修正等時(shí)法，由于低滲火山巖壓力波及響應(yīng)范圍有限，通常采用修正等時(shí)法進(jìn)行試氣，雖然無(wú)阻流量配產(chǎn)無(wú)法滿足精度要求，但需要利用試氣建立起氣井初期的產(chǎn)能方程，為后續(xù)壓力折算提供依據(jù)：

(1)

式中：pwsi為不同制度下的關(guān)井地層壓力，MPa；pwfi為不同制度下的井底流壓，MPa；qgi為不同制度下的產(chǎn)氣量，104m3/d；A為慣性流系數(shù)；B為紊流系數(shù)。

以最大單位壓降采氣量為標(biāo)準(zhǔn)，選擇穩(wěn)定井底流壓，以穩(wěn)定流壓計(jì)算穩(wěn)產(chǎn)期合理產(chǎn)量：

(2)

(3)

式中：pwf為穩(wěn)定井底流壓，MPa；pws為穩(wěn)定關(guān)井地層壓力；qg為穩(wěn)定產(chǎn)氣量，104m3/d。

2 壓力及動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算

2.1 井底壓力

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中獲得的是井口油壓，而產(chǎn)能方程中參與計(jì)算的是井底流壓和地層壓力，需要將井口油壓折算至井底流壓[10-14]。采用垂直管流方程進(jìn)行流壓折算，考慮試氣過(guò)程中流壓容易出現(xiàn)波動(dòng)的現(xiàn)象，利用式(4)進(jìn)行流壓折算，將折算流壓梯度與實(shí)測(cè)流壓梯度進(jìn)行對(duì)比，誤差在0.2%以內(nèi)符合條件。

pwfz2=pwh2e2s+
1.3243×10-10λεqg2Tav2Zav2(e2s-1)/d5

(4)

式中：pwfz為折算井底流壓，MPa；pwh為油管井口壓力，MPa；s為表皮系數(shù)；λ為油管阻力系數(shù)；ε為折算系數(shù)；Tav為井筒內(nèi)動(dòng)氣柱的平均溫度，K；Zav為井筒內(nèi)動(dòng)氣柱的平均偏差系數(shù)；d為油管內(nèi)直徑，m。

2.2 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

火山巖氣藏由于儲(chǔ)層先天物性差、橫縱向連通性差，不能按照靜態(tài)容積法開(kāi)展儲(chǔ)量預(yù)測(cè)，應(yīng)基于不穩(wěn)定產(chǎn)量分析方法開(kāi)展動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算，為建立產(chǎn)能評(píng)價(jià)模型奠定基礎(chǔ)[15-17]。

不穩(wěn)定產(chǎn)量分析方法主要包含Arps、Blasingame、Agarwal-Gardner、NPI和Transient等，綜合采用4種方法，引入擬壓力規(guī)整化產(chǎn)量和物質(zhì)平衡擬時(shí)間函數(shù)，可解決變井底壓力和變產(chǎn)量問(wèn)題，計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量較可靠[18-20]。

3 全周期動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型

3.1 理論模型

以試氣評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為基礎(chǔ)，建立氣井開(kāi)發(fā)全周期動(dòng)態(tài)理論模型。低滲火山巖氣藏適合先降壓穩(wěn)產(chǎn)、再穩(wěn)壓降產(chǎn)的開(kāi)發(fā)模式，有利于氣藏保持較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)，利于氣藏后期能量衰竭后的增壓開(kāi)采[21-26]。利用不穩(wěn)定分析方法確定單井動(dòng)態(tài)可采儲(chǔ)量，依據(jù)不同氣藏地質(zhì)特點(diǎn)確定單井開(kāi)發(fā)周期(一般為10～15 a)，結(jié)合遞減方程推算穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間和穩(wěn)壓時(shí)間，最終確定氣井合理產(chǎn)量。

利用式(5)、(6)求解降壓穩(wěn)產(chǎn)過(guò)程中穩(wěn)產(chǎn)氣量對(duì)應(yīng)的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間ti和穩(wěn)壓降產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)量遞減率Dq，并繪制產(chǎn)量和壓力關(guān)系理論模型(圖2)。

(5)

圖2 產(chǎn)量壓力對(duì)應(yīng)關(guān)系模型曲線

(6)

(7)

ti=lnθ/Dq+ta

(8)

式中：qi為穩(wěn)定產(chǎn)氣量，104m3/d；ti為穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間，d；ta為生產(chǎn)周期，d；Dq為產(chǎn)量遞減率；Qp為動(dòng)態(tài)可采儲(chǔ)量，108m3；qs為廢棄產(chǎn)量，104m3/d；θ為中間變量。

3.2 實(shí)例分析

火山巖氣藏氣井在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于產(chǎn)氣量難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整，常以定產(chǎn)量制度生產(chǎn)一段時(shí)間后，再結(jié)合壓力特征調(diào)整生產(chǎn)制度，因此，氣井開(kāi)發(fā)全周期理論動(dòng)態(tài)模型在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中有不同程度的演變。利用全周期動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型對(duì)中國(guó)西部某火山巖氣藏開(kāi)展動(dòng)態(tài)分析，將86口氣井分為4大類，即降壓穩(wěn)產(chǎn)型、降壓降產(chǎn)型、持續(xù)間開(kāi)型以及水淹補(bǔ)層型。

降壓穩(wěn)產(chǎn)型是全周期模型中處于初期穩(wěn)產(chǎn)階段的氣井，一般持續(xù)4～6 a(圖3a)；降壓降產(chǎn)型實(shí)際上是若干個(gè)降壓穩(wěn)產(chǎn)的連續(xù)過(guò)程，整體上又呈現(xiàn)出以降低產(chǎn)量來(lái)維持壓力的特點(diǎn)(圖3b)；持續(xù)間開(kāi)型是動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量較低，以效益產(chǎn)量生產(chǎn)難以快速恢復(fù)壓力的氣井，表現(xiàn)為開(kāi)井壓力下降快，關(guān)井一段時(shí)間后壓力又重新恢復(fù)至開(kāi)井前壓力，整體上能夠保持長(zhǎng)期生產(chǎn)；水淹補(bǔ)層型是由于水侵導(dǎo)致氣井積液嚴(yán)重，產(chǎn)能損失漸盡，后期尋找接替層而恢復(fù)生產(chǎn)的氣井。

3.3 應(yīng)用效果

依據(jù)動(dòng)態(tài)理論模型，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)氣井開(kāi)展動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，可預(yù)測(cè)油壓、累計(jì)產(chǎn)氣量、地層壓力和井底流壓。實(shí)際生產(chǎn)中，4類氣井在預(yù)測(cè)時(shí)主要以降壓穩(wěn)產(chǎn)和降壓降產(chǎn)2種類型為準(zhǔn)。某區(qū)塊無(wú)阻流量法和穩(wěn)產(chǎn)流量法配產(chǎn)效果對(duì)比表明，配產(chǎn)量與實(shí)際生產(chǎn)誤差在5%以下(表1)，配產(chǎn)精度較原先提高超過(guò)40%以上，實(shí)現(xiàn)了氣井動(dòng)態(tài)配產(chǎn)的全周期控制與預(yù)測(cè)。

圖3 實(shí)際生產(chǎn)氣井生產(chǎn)曲線

表1 穩(wěn)產(chǎn)配產(chǎn)法與常規(guī)方法對(duì)比統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 論

(1) 提出一種考慮氣井穩(wěn)產(chǎn)開(kāi)發(fā)效果的配產(chǎn)方法，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工作人員可操作性強(qiáng)。

(2) 提出一種適合低滲氣藏氣井的井底流壓折算方法，彌補(bǔ)了現(xiàn)場(chǎng)氣井井底壓力測(cè)試?yán)щy或者測(cè)試結(jié)果波動(dòng)大的缺點(diǎn)，為該類氣藏合理配產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

(3) 建立的低滲氣藏的開(kāi)發(fā)模式能夠最大限度發(fā)揮氣井的穩(wěn)產(chǎn)潛力，試采結(jié)果驗(yàn)證其能夠有效提高配產(chǎn)精度，實(shí)際生產(chǎn)符合率達(dá)到95%以上，為實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)提供了有力保障。

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