擬壓力穩(wěn)定點法在海上高溫高壓氣井產(chǎn)能評價中的應(yīng)用

彭小東 李 華 李 浩 洪楚僑 陳玉璽 童璐一

中海石油（中國）有限公司湛江分公司

0 引言

產(chǎn)能評價是一個油氣田儲量評價和開發(fā)方案編制的重要依據(jù)[1]。在海上氣藏早期評價階段，主要通過鉆桿地層測試（DST）來進行產(chǎn)能評價[1]。原則上是按照常規(guī)回壓試井的方式，依次從小到大改變測試油嘴，得到3～5個穩(wěn)定測試數(shù)據(jù)，回歸得到二項式產(chǎn)能方程，進而求得絕對無阻流量[2-7]。該方法在南海北部淺層氣藏應(yīng)用效果較好，但在高溫高壓氣藏應(yīng)用效果較差，常常出現(xiàn)回歸的直線斜率B＜0的情況以至于無法計算無阻流量[8-11]。前人對異常原因進行了大量的分析：一方面，由于海上高溫高壓氣井作業(yè)成本高、安全風(fēng)險大，DST測試的開關(guān)井次數(shù)、時間、最大產(chǎn)量等都受到較大的制約，導(dǎo)致測試質(zhì)量較差[10]；另一方面，由于高溫高壓氣井測試期間多存在產(chǎn)水問題[12-13]和井底積液的情況[7,10]，影響井底流壓的準(zhǔn)確測量；也有認(rèn)為是表皮系數(shù)隨著流量的增加而減小使得實測流動壓力失真[8-9]以及忽略了測試過程中地層壓力的變化等[11]。針對異常情況，前人主要采用 “一點法”[9]、產(chǎn)能方程校正[9-10]、考慮表皮影響的試井解釋井底流壓替代實測的井底流壓[8,10]以及廣義二項式產(chǎn)能方程[11]等方法進行產(chǎn)能評價。但這些方法都有一定的局限性：“一點法”是針對某一特定地區(qū)的，無法適用于所有靶區(qū)；產(chǎn)能方程校正法由于流壓校正值難以準(zhǔn)確計算，存在較大誤差；試井解釋井底流壓替代實測的井底流壓不具有通用性；廣義二項式產(chǎn)能方程計算過程較為復(fù)雜。莊惠農(nóng)針對南海北部東方氣田井底積水的問題，提出了穩(wěn)定點產(chǎn)能二項式方程[7]，通過優(yōu)選一個穩(wěn)定測試點[14]來計算無阻流量。本次研究，在穩(wěn)定點產(chǎn)能方程的基礎(chǔ)上進行了一些應(yīng)用改進，針對高溫高壓情況優(yōu)選擬壓力作為產(chǎn)能方程的壓力形式，針對穩(wěn)定點難以選擇的情況提出了逐點計算IPR曲線，通過對比與實測點的擬合程度來優(yōu)選穩(wěn)定點及無阻流量。實踐表明，該方法能有效地解決高溫高壓氣井產(chǎn)能計算異常問題，且計算方便，適合礦場的快速評價。

1 基本原理

在產(chǎn)能方程里面，壓力方程的表示形式有三種，分別為壓力形式、壓力平方形式、擬壓力形式[2-7]。其中，描述氣藏地下滲流最恰當(dāng)?shù)膲毫Ρ硎拘问綖閿M壓力[3-4]。擬壓力適用于不同組分、不同壓力、不同溫度下的氣體，而壓力、壓力平方則是擬壓力分別在高壓和低壓條件下的簡化形式[3,4]。擬壓力定義式為[2-7]：

式中p表示地層壓力，MPa；Ψ表示擬壓力，MPa2/mPa·s；μg表示氣體黏度，mPa·s；Z表示氣體偏差因子，無因次。

擬壓力形式的二項式產(chǎn)能方程為[2-7]：

其中：

式中ΨR表示地層壓力對應(yīng)的擬壓力，MPa2/mPa·s；Ψwf表示井底流動壓力對應(yīng)擬壓力，MPa2/mPa·s；Qg表示產(chǎn)氣量，m3/d。系數(shù)A、B分別表示描述達(dá)西流動和非達(dá)西流動的系數(shù)，值必須大于0，否則不符合其物理意義[2-7]。式（3）中： 表示地層溫度，K；K表示滲透率，mD；h表示氣藏有效厚度，m；rw表示井筒半徑, m；re表示井控半徑，m；S表示表皮系數(shù)，無因次。式（4）中：D表示非達(dá)西流系數(shù)，d/m3。γg表示氣體相對密度，無因次。

令：

定義Kh'為某一測試點條件下的等效地層系數(shù)[7]，選取一個穩(wěn)定測試點（pwf1，Qg1）和地層壓力點（pR，0），可得：

結(jié)合Kh'和A'、B'，可得該測試點條件下的擬壓力穩(wěn)定點法的產(chǎn)能方程系數(shù)A1、B1：

進而可得到測試點（pwf1，Qg1）對應(yīng)的擬壓力產(chǎn)能方程：

并得到無阻流量：

式中QAOF1表示穩(wěn)定測試點（pwf1，Qg1）對應(yīng)的無阻流量，m3/d。

其中，pR、Tf由DST測試獲得，μg、z、γg可由氣樣測試獲得或者經(jīng)驗公式計算，φ、h由測井得到，K、re、S由試井解釋得到，D可由經(jīng)驗公式（5）計算或者試井流量變表皮解釋得到。

2 可靠性驗證

以鶯歌海盆地樂東區(qū)淺層A-2井為例，具體參數(shù)見表1。該井產(chǎn)能評價正常（圖1），擬壓力二項式產(chǎn)能方程回歸計算的無阻流量為237.3×104m3/d。再利用擬壓力穩(wěn)定點法分別計算各個油嘴對應(yīng)的無阻流量及IPR曲線。由計算結(jié)果（表2、圖2）可知，各測試點計算的無阻流量與常規(guī)二項式法計算的無阻流量基本相同，誤差基本在±1%以內(nèi)，各IPR曲線基本重合，說明了擬壓力穩(wěn)定點法的可靠性。

表1 A-2井產(chǎn)能計算基本參數(shù)表

圖1 A-2井?dāng)M壓力二項式產(chǎn)能曲線

3 應(yīng)用實例

東方13區(qū)位于鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶[15-16]，目前已發(fā)現(xiàn)東方X、東方Y(jié)和東方Z三大含氣區(qū)塊[15-17]。主要含氣層段為中深層的新近系中新統(tǒng)黃流組，儲層主要為淺海沉積環(huán)境發(fā)育的非典型海底扇沉積，發(fā)育侵蝕水道、分支水道、席狀砂等沉積微相[15,18]。黃流組一段儲層巖性主要為粉砂巖——細(xì)砂巖，巖石類型主要為巖屑石英砂巖，長石巖屑石英砂巖[16,18]。平面上不同井區(qū)、縱向上不同氣組儲層物性有所差異，整體上東方Z氣田屬于中滲、東方Y(jié)氣田屬于中低滲、東方X氣田屬于特低滲[16-19]。

表2 A-2井產(chǎn)能評價結(jié)果對比表

黃流組一段氣藏類型主要為構(gòu)造背景下的巖性氣藏，主要受巖性控制，平面和縱向上分為多個氣水系統(tǒng)，驅(qū)動類型為高溫高壓的彈性邊底水驅(qū)動[15,20]。東方13區(qū)黃流組氣藏為異常高溫高壓系統(tǒng)，地溫梯度3.98～4.39 ℃/100 m，地層溫度129～141 ℃，原始地層壓力系數(shù)1.68～2.08，原始地層壓力49.98～58.27 MPa[15,18]。水型主要為NaHCO3型，地層水礦化度1.3×104mg/L左右。

東方Y(jié)氣田于2015年5月投入生產(chǎn)，目前有5口生產(chǎn)井，采用衰竭式自噴開發(fā)，截至2018年5月，天然氣采出程度已達(dá)24.2%。

東方13區(qū)共進行了6口探井、評價井的DST測試。但由于海上高溫高壓氣井測試成本高、風(fēng)險大，對測試時間、產(chǎn)量及開關(guān)井次數(shù)有較多的約束，導(dǎo)致產(chǎn)能測試質(zhì)量差，主要存在三方面的問題：一是難以達(dá)到精確的穩(wěn)定狀態(tài)，如X-13井（圖3）；二是測試壓差的覆蓋范圍過小，如Z-1井（圖4）；三是測試有效工作制度點少，如Z-3井（表3）。此外，部分高溫高壓氣井測試存在少量產(chǎn)水的問題，如X-11井、Y-4井、Y-6井，甚至有高產(chǎn)氣井由于凝析油較多產(chǎn)生了明顯的井底積液問題，如Z-1（圖4）。導(dǎo)致回歸出二項式產(chǎn)能方程的直線斜率B＜0，不符合其物理意義，無法應(yīng)用常規(guī)的二項式產(chǎn)能方程進行產(chǎn)能計算（圖5，圖6）。

表3 東方區(qū)高溫高壓氣井產(chǎn)能評價結(jié)果對比表

圖5 X-13井?dāng)M壓力二項式產(chǎn)能曲線

圖6 Z-1井?dāng)M壓力二項式產(chǎn)能指示曲線

以X-13 井為例，采用擬壓力穩(wěn)定點法分別計算出各個油嘴下的無阻流量并繪制出IPR曲線。由計算結(jié)果（圖7）可知，除測試嚴(yán)重異常的工作制度外（測試點1），其余各工作制度下的無阻流量計算結(jié)果基本相等，IPR曲線也與實測點非常吻合。最終，優(yōu)選IPR曲線與實測點最吻合的工作制度條件下（測試點2、測試點3）的無阻流量為推薦無阻流量。由表3可知，6口探井、評價井除嚴(yán)重異常的工作制度外，其余各工作制度下的無阻流量與推薦無阻流量的誤差基本在±5%范圍內(nèi)，而塔里木“一點法”[21]的誤差基本在10%～30%。說明擬壓力穩(wěn)定點法與傳統(tǒng)的“一點法”經(jīng)驗公式相比，具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

圖7 X-13井產(chǎn)能評價結(jié)果對比圖

4 結(jié)論

1）擬壓力穩(wěn)定點產(chǎn)能方程能達(dá)到常規(guī)擬壓力二項式產(chǎn)能方程同樣的效果，能有效解決海上高溫高壓氣井產(chǎn)能計算異常問題，且計算方便，具有推廣應(yīng)用價值。

2）DST產(chǎn)能測試時應(yīng)保證至少一個測試點達(dá)到穩(wěn)定，并在測試前做好合理測試工作制度研究，盡量保證生產(chǎn)壓差在安全、合理范圍內(nèi)，又具有一定的覆蓋范圍。