文昌低滲凝析氣井產(chǎn)能公式建立及應(yīng)用

陳 健，李 靜，周 展，王勇標(biāo)

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中海油信息科技有限公司 信息技術(shù)分公司，天津 304500 )

南海西部文昌氣田群為典型的凝析氣藏，且地露壓差小(0.5～3.1MPa)，在凝析氣井生產(chǎn)過程中，當(dāng)井底壓力低于露點壓力時，井底附近有凝析液析出，地層中流體將發(fā)生相態(tài)變化；同時文昌氣田群具有低孔(平均孔隙度小于10%)、低滲(滲透率范圍為0.2～1.5mD)等特點，因此其產(chǎn)能評價方法也與常規(guī)氣藏不同[1-2]，需要綜合考慮啟動壓力梯度、應(yīng)力敏感性、滑脫效應(yīng)以及反凝析等因素的影響。而目前的產(chǎn)能評價方法或僅考慮反凝析相變或側(cè)重考慮低滲氣藏開發(fā)特征[3-4]，針對文昌低孔低滲且凝析特征特征，尚未建立綜合考慮啟動壓力梯度、應(yīng)力敏感性、滑脫效應(yīng)以及反凝析等因素的影響產(chǎn)能評價方法。因此推導(dǎo)建立綜合考慮以上多因素的產(chǎn)能評價方程，明確文昌氣田群影響氣井產(chǎn)能關(guān)鍵因素，從而有效指導(dǎo)氣井合理開發(fā)。

1 低滲凝析氣藏產(chǎn)能公式的建立

深層低滲凝析氣藏儲層巖石顆粒細(xì)、孔隙小，界面效應(yīng)明顯。此外，凝析油氣界面張力明顯低于常規(guī)油氣界面張力，使得深層低滲凝析氣藏中油氣相滲特征既不同于常規(guī)油氣滲流，也不同于高滲地層的凝析油氣滲流[5]。由于地層中氣的流量較大，粘度較小，滲流速度比較大，氣的流動會呈現(xiàn)出非達(dá)西滲流狀態(tài)；地層中油的流量較小，粘度較大，滲流速度比較小，油的流動視為達(dá)西滲流。根據(jù)穩(wěn)態(tài)理論、達(dá)西定律及非達(dá)西定律可知：

對油相：

(1)

對氣相：

(2)

式中：βg—氣體慣性阻力系數(shù)，MPa·s2/ Kg ； po、pg —分別為油、氣兩相在半徑r處的壓力，MPa；μo、μg —分別為油、氣兩相在半徑r處的粘度，mpa·s；kro、krg —分別為油、氣兩相在半徑r處的相對滲透率；k —地層絕對滲透率，μm2；qo、qg —分別為油、氣兩相在半徑r處的質(zhì)量流量，Kg/s； r —離井筒的位置，m；ρo、ρg —分別為油、氣兩相在半徑r處的密度，Kg/m3；h —地層厚度，m；pco —為半徑r處油氣兩相的毛管壓力，MPa； —啟動壓力梯度，MPa/m；為應(yīng)力敏感系數(shù)；Pe為原始地層壓力，MPa；P為地層壓力，MPa；b，滑脫因子,MPa。

忽略毛管壓力的影響，則有：

(3)

總質(zhì)量流量為油氣兩相質(zhì)量流量之和，即：

(4)

將(1)、(2)代入(4)式變形后可得：

(5)

令函數(shù)f(p)如下：

(6)

式(6)兩邊積分得：

(7)

定義兩相擬壓力：

(8)

同時考慮表皮系數(shù)影響，則(8)式可變?yōu)椋?/p>

(9)

(10)

再將總質(zhì)量流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積產(chǎn)量(m3/s)，最后可以得到考慮反凝析效應(yīng)、啟動壓力、滑脫效應(yīng)和應(yīng)力敏感性的低滲凝析氣藏產(chǎn)能計算公式為：

(11)

2 產(chǎn)能關(guān)鍵影響因素分析

首先利用本次建立的擬壓力函數(shù)，開展了不同滑脫因子、啟動壓力梯度、應(yīng)力敏感系數(shù)以及反凝析飽和度下的敏感性分析，研究獲得影響文昌低滲凝析氣井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。

2.1 滑脫因子影響

根據(jù)計算結(jié)果(圖1)，隨著滑脫因子的增加，氣井產(chǎn)能不斷增加，無阻流量增加比例與滑脫因子增加比例基本呈線性關(guān)系。且滲透率越低，滑脫效應(yīng)對產(chǎn)能影響越明顯。不考慮滑脫效應(yīng)時的無阻流量為考慮滑脫效應(yīng)無阻流量的92.1%；當(dāng)滑脫因子增加為現(xiàn)在值的2倍時，氣井無阻流量增加量為7.8%。滑脫效應(yīng)會在一定程度上增加氣井產(chǎn)能，但增加幅度不明顯，總體看來，其對氣井產(chǎn)能影響并不嚴(yán)重。因此，滑脫效應(yīng)不是影響氣井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。

2.2 啟動壓力

文昌氣田群1井區(qū)存在約為1.97MPa的啟動壓力。在此基礎(chǔ)上改變啟動壓力值，可以得出啟動壓力與絕對無阻流量之間的關(guān)系(圖2)。隨著啟動壓力的增加，氣井產(chǎn)能不斷降低，無阻流量降低比例與啟動壓力增加比例基本呈線性關(guān)系。當(dāng)啟動壓力增加為現(xiàn)在值的2倍時，氣井無阻流量減少量僅為5.3%。總體看來，啟動壓力的存在會在一定程度上降低氣井產(chǎn)能，但降低幅度不明顯，其對氣井產(chǎn)能影響并不嚴(yán)重；文昌凝析氣田群啟動壓力現(xiàn)象并不明顯，啟動壓力不是影響氣井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。

圖1 滑脫因子與絕對無阻流量關(guān)系圖

圖2 啟動壓力梯度與絕對無阻流量關(guān)系圖

2.3 應(yīng)力敏感性

根據(jù)壓敏實驗分析結(jié)果文昌凝析氣藏的應(yīng)力敏感指數(shù)為0.05941。在此基礎(chǔ)上改變應(yīng)力敏感指數(shù)值，可以得出不同應(yīng)力敏感程度下的擬壓力函數(shù)，從而得出應(yīng)力敏感與絕對無阻流量之間的關(guān)系(圖3)。隨著應(yīng)力敏感指數(shù)的增加，氣井產(chǎn)能不斷降低，無阻流量降低比例與應(yīng)力敏感指數(shù)增加比例基本呈線性關(guān)系。當(dāng)應(yīng)力敏感指數(shù)變化20%時，無阻流量變化為5%，因此應(yīng)力敏感是影響氣井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。

圖3 不同應(yīng)力敏感系數(shù)下的流入動態(tài)曲線

2.4 反凝析飽和度

圖4 不同流體反凝析飽和度下的流入動態(tài)曲線

計算分析了常規(guī)PVT、考慮氣態(tài)水模擬、考慮氣態(tài)水和多孔介質(zhì)模擬三種情況下的流體不同壓力情況下反凝析飽和度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變飽和度的大小，反凝析飽和度對產(chǎn)能影響見圖4。隨著反凝析飽和度的增加，氣井無阻流量不斷減小。如果采用常規(guī)PVT筒流體物性進(jìn)行新井產(chǎn)能預(yù)測，將會高估產(chǎn)能近10%。因此在進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測計算時應(yīng)盡量采用考慮含水和多孔介質(zhì)綜合影響的流體相態(tài)特征開展，以避免對產(chǎn)能的過高估計，從而使得生產(chǎn)過程中，單井產(chǎn)能過高而導(dǎo)致的凝析油被過多的滯留在地下。由上面分析可知，反凝析飽和度的大小應(yīng)屬于影響產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。

3 實際氣井產(chǎn)能計算

利用本次建立的擬壓力函數(shù)，代入1井實際數(shù)據(jù)，計算回歸得到，考慮反凝析效應(yīng)、氣體滑脫效應(yīng)及應(yīng)力的擬壓力函數(shù)為：

(12)

將上述擬壓力函數(shù)代入產(chǎn)能公式，分析得出產(chǎn)能方程各項系數(shù)及絕對無阻流量值見表1所示。

表1 1井產(chǎn)能分析結(jié)果對比表

由產(chǎn)能分析結(jié)果可知，利用只考慮反凝析影響的擬壓力，分析得到的無阻流量比壓力平方法無阻流量高5.2%。利用同時考慮反凝析和滑脫效應(yīng)、啟動壓力影響的擬壓力，分析得到的無阻流量比壓力平方法無阻流量高5.6%。在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)考慮應(yīng)力敏感性的影響，則氣井無阻流量降低8.2%為47.56×104m3/d，說明應(yīng)力影響較為顯著。根據(jù)以上計算結(jié)果可以看到，利用常規(guī)壓力平方法會在一定程度上高估氣井的產(chǎn)能。

4 結(jié)論

(1)基于文昌氣田群流體特征，建立了考慮啟動壓力梯度、應(yīng)力敏感性、滑脫效應(yīng)以及反凝析等因素的低滲凝析氣藏擬壓力產(chǎn)能方程。

(2)根據(jù)推導(dǎo)的產(chǎn)能方程，明確了應(yīng)力敏感和反凝析飽和度的大小是影響氣井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素，滑脫效應(yīng)以及啟動壓力梯度對氣井產(chǎn)能影響較小。

(3)采用考慮反凝析效應(yīng)、氣體滑脫效應(yīng)及應(yīng)力的擬壓力函數(shù)計算獲得文昌氣田群1井的產(chǎn)能為47.56×104m3/d，如利用常規(guī)壓力平方法會在一定程度上高估氣井的產(chǎn)能。