基于數值模擬的延長氣田開發(fā)指標優(yōu)化研究

劉科如，雷開宇，劉科均，李 浩

(陜西延長石油(集團)有限責任公司，陜西 西安 710000)

1 研究概況

延長氣田構造位于伊陜斜坡東南部，主力儲層為上古生界本溪組，山西組和石盒子組，巖性類型豐富，孔隙類型、成巖作用復雜，具有低滲、低孔、非均質性強等特點[1]。延長氣田2015年投入開發(fā)，目前處于穩(wěn)產階段。隨著氣田開發(fā)，開發(fā)方案設計指標不能很好指導氣藏開發(fā)，如動態(tài)資料顯示一部分氣井的泄氣半徑遠遠小于井距，造成氣藏井控程度低，制約最終氣藏采收率。采氣速度和井距兩項開發(fā)指標是影響氣藏穩(wěn)產期限及最終采收率的重要因素。本次研究充分結合氣田靜動態(tài)資料進行動態(tài)分析預測，對采氣速度和合理井距兩項指標模擬預測并優(yōu)化，為開發(fā)調整方案提供依據。

2 開發(fā)指標優(yōu)化

2.1 采氣速度優(yōu)化

采氣速度是氣田最重要開發(fā)方案指標之一[2]，行業(yè)標準認為低滲低豐度氣田及水驅氣藏的采氣速度一般應小于3%。為確定研究區(qū)合理的采氣速度，利用井區(qū)數值模型，設置多種采氣速度方案，模擬預測不同采氣速度方案的日產氣和累產氣量動態(tài)特征，優(yōu)選合適的采氣速度，提高研究區(qū)儲量動用程度[3,4]。

目前研究區(qū)采氣速度為1.42%，因此圍繞該采氣速度設置不同采氣速度方案，進行優(yōu)化模擬。模擬預測30年內開發(fā)指標，包括日產氣和累產氣情況。圖1為不同采氣速度下日產氣量模擬圖，采氣速度分別設置為1%、2%、2.5%、3%、3.5%和4%，與基礎采氣速度方案1.42%進行對比，結果表明，隨著采氣速度的增大，井區(qū)日產氣量下降速度變快，預測在2046年后，3%采氣速度之下的日產氣量大于4%采氣速度下的日產氣量。圖2為不同采氣速度下的累產氣量模擬圖，發(fā)現隨著采氣速度增大，氣井累計產氣量有所增加，預測在2046年后，當采氣速度為3%時累產氣量最大。通過模擬結果對比可知：當采氣速度3%時，累產氣量最高，為141.5×108m3，采出程度最高為25.3%。

圖1 不同采氣速度下日產氣量動態(tài)曲線

圖2 不同采氣速度下累產氣量動態(tài)曲線

2.2 井距優(yōu)化

井距優(yōu)化的目的是使開發(fā)井網在不產生井間干擾的情況下，達到對儲量的最大控制和動用程度。若井距過大，井間就會有部分含氣砂體不能被鉆遇或在儲集層改造過程中不能被人工裂縫溝通，造成開發(fā)井網對儲量控制程度不足，采收率低；若井距過小，鉆井地面費用增加，同時出現相鄰兩口井鉆遇同一砂體或人工裂縫系統(tǒng)重疊的現象，從而產生井間干擾，致使單井最終累計產量下降，經濟效益降低。研究區(qū)為巖性氣藏，受其成藏特點的影響，井網不規(guī)則，井網形式以適應砂體走向和分布、較高程度地控制儲量為原則，綜合考慮經濟因素進行部署，具體位置應優(yōu)選儲層發(fā)育好、產能較大、氣層重疊部位，便于開采后期的層間調整[4,5]。

本研究首先通過統(tǒng)計試采井單井井距及控制儲量，表1為研究區(qū)部分井單井控制儲量井距統(tǒng)計表，統(tǒng)計得到研究區(qū)井距為288 m～1694 m，中值為1000 m，平均為991 m，基本確定目前研究區(qū)的井距范圍。通過統(tǒng)計部分試井測試不滲透邊界可知(表2)，部分生產井受儲層連通性的影響，控制面積較小，儲集體內部存在巖性界面或成巖作用形成的物性界面，導致單個儲滲單元規(guī)模較小。表2統(tǒng)計結果表明，距離不滲透邊界的長度從8 m到1135 m不等，說明氣藏非均質性強，研究區(qū)滲流單元大小不一，單井泄氣半徑不均。目前的平均井距991 m，不能有效控制氣藏，因此，應具體根據不同的滲流單元制定相應井距，從而提高儲量動用程度[2]。

表1 研究區(qū)部分井單井控制儲量井距統(tǒng)計表

表2 研究區(qū)部分試氣井不滲透邊界統(tǒng)計表

(續(xù)表2)

井號層位不滲透邊界(m)S50本2107Y310山1+盒822Y341-3山1+盒8205/8/9S212山2106S229-1山2102S260山2121Y272-1山2380Y333山1+山2223YP6山西組629/1135/65/177

備注：不滲透邊界54/147，表示試井解釋得到兩條不同方位的邊界距離，分別是54 m和147 m。

參考研究區(qū)開發(fā)方案中經濟極限井網密度計算結果(表3)，當輸氣壓力為2.5 MPa時，經濟極限井網密度為2.3口/km2，意味著當井網密度>2.3口/km2時，鉆井和地面成本增加，經濟效益降低。圖3為開發(fā)方案中計算的井網密度-單井最終累計采氣量-采收率關系曲線圖，由圖3可知，當井網密度>1口/km2時，氣井開始出現井間干擾，但隨著井網密度增加，氣藏采收率在持續(xù)提高；綜合考慮經濟極限井網密度和采收率，氣藏合理井網密度區(qū)間為1.0口/km2～2.3口/km2。由三角形布井方式井距計算公式(公式1)，其中SPC為實際井網密度，計算合理井距區(qū)間為659～1000 m。

(1)

表3 研究區(qū)開發(fā)方案井網密度計算結果

圖3 井網密度-單井最終累計采氣量-采收率關系曲線

本次研究在此基礎上設置不同井距，采用數值模擬方法模擬單井的生產動態(tài)，預測生產指標，研究井距與日產和最終累計產量之間的關系(見圖4、圖5)。圖4是不同井距下日產氣量模擬曲線，表明日產氣量降低的幅度隨著井距的增大而增大，氣井在1200 m井距下日產氣量降幅最大。圖5是不同井距下累產氣量模擬曲線，發(fā)現氣井累計產氣量隨井距的降低而增加，說明儲量控制程度隨井距降低而提高，600 m井距下的累計產氣量最高，700 m井距下的累計產氣量略低，綜合考慮開發(fā)方案中經濟合理井距區(qū)間(659 m～1000 m)，為滿足經濟和技術要求，在部署加密井時，適當縮小井距，進行井網加密，可降低井距到700 m，以實現經濟高效氣田開發(fā)。

圖4 不同井距下日產氣量對比曲線

圖5 不同井距下累產氣量對比曲線

3 結論

本研究基于氣藏數值模擬，對采氣速度和合理井距兩項指標進行模擬優(yōu)選，得到如下結論：將研究區(qū)的采氣速度由目前的1.42%提高至3%時，氣藏累計產氣量最高，建議后期開發(fā)調整時適當提高采氣速度，以提高氣藏最終采收率；由于研究區(qū)儲層連通性較差，滲流單元大小不一，目前平均井距(991 m)不能較好控制氣藏，將井距降低為700 m時，氣井累產氣量最高，建議在井控面積較小的區(qū)域部署加密井，將井距降低為700 m，以提高氣藏井控程度和氣藏最終采收率。