大牛地氣田大28 井區(qū)高產(chǎn)液井合理生產(chǎn)制度研究

姜 超

（中石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地北東部、伊陜斜坡北部，是典型的無邊底水定容彈性驅(qū)動(dòng)孔隙型致密砂巖氣藏。大28 井區(qū)位于氣田北部，主力開發(fā)層系是盒1 氣藏，為辮狀河沉積，屬于低孔、低滲、低豐度氣藏。氣井生產(chǎn)過程中普遍產(chǎn)水[1]，液氣比4.3 m3/104m3，受產(chǎn)液和初期高配產(chǎn)影響[2]，穩(wěn)產(chǎn)期短，產(chǎn)量遞減快。部分高產(chǎn)液井無法連續(xù)生產(chǎn)，雖然排采工藝方面引入速度管工藝[3]，但仍無法保證高產(chǎn)液井正常生產(chǎn)，嚴(yán)重制約了氣井產(chǎn)能釋放。因此需從產(chǎn)液的來源入手，針對(duì)性開展生產(chǎn)制度優(yōu)化，改善開發(fā)效果，為氣田的高效調(diào)整提供支撐。

1 井區(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)

截止2020年12 月，大28 井區(qū)盒1 氣藏投產(chǎn)水平井97 口，累計(jì)產(chǎn)氣14.74×108m3，目前油壓2.0 MPa，套壓3.2 MPa，目前單井產(chǎn)量0.6×104m3/d，液氣比4.3 m3/104m3，采出程度4.4%，采氣速度0.6%，預(yù)計(jì)采收率8.6%，生產(chǎn)效果差。

水平井雖實(shí)現(xiàn)氣藏有效開發(fā)，但穩(wěn)產(chǎn)期短、產(chǎn)液量高、遞減快，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量低。根據(jù)大28 井區(qū)盒1 段水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)（見圖1），初期產(chǎn)量2.5×104m3/d，初期年遞減率48%，初期壓降速率0.045 MPa/d，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間104 d，液氣比3.7 m3/104m3，配產(chǎn)比例1/2～1/3，平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量3 998×104m3，儲(chǔ)量動(dòng)用效果差。

圖1 大28 井區(qū)盒1 段水平井歸一化生產(chǎn)動(dòng)態(tài)

2 配產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)的影響

大牛地氣田盒1 氣藏主要產(chǎn)水類型為滯留水，是天然氣成藏過程中驅(qū)替不徹底的孔隙殘留水。成藏動(dòng)力與儲(chǔ)層孔隙-喉道大小是控制地層水賦存的關(guān)鍵因素[4]。早白堊世末期氣田各層系源儲(chǔ)壓差分布在18～24 MPa，平均20 MPa，為成藏的主要?jiǎng)恿Α馓餁庵叨纫话悴怀^20 m，計(jì)算得氣藏天然氣向上浮力在0.08～0.16 MPa，難以有效地克服儲(chǔ)層毛細(xì)管阻力（0.15～2.0 MPa），成藏后氣水不發(fā)生分異，形成了含水儲(chǔ)層氣、水兩相混儲(chǔ)狀態(tài)。儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和差異使得天然氣主要富集于相對(duì)高孔隙度、高滲透率的砂巖儲(chǔ)層中，氣水層多分布在物性較差的砂巖儲(chǔ)層中。大28 井區(qū)盒1 段多套復(fù)合砂體疊置發(fā)育區(qū)，氣層累計(jì)厚度、電性、含氣性特征與均質(zhì)型相當(dāng)，但砂體內(nèi)部發(fā)育多套泥質(zhì)含量較高、物性較差的砂體[5]。物性相對(duì)較差的砂體則含氣飽和度低，含水飽和度高。表現(xiàn)在生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上，水平井初產(chǎn)低，產(chǎn)液量大。

地質(zhì)條件接近的兩口井，由于配產(chǎn)制度不同，產(chǎn)水差異比較大，生產(chǎn)效果差異大。DPH-1 井無阻26.7×104m3/d，初產(chǎn)4.7×104m3/d，配產(chǎn)比例1/5，EUR 4 969×104m3，液氣比為1.52 m3/104m3，生產(chǎn)穩(wěn)定；DPH-31 井無阻9.6×104m3/d，初產(chǎn)4.2×104m3/d，配產(chǎn)比例1/2，EUR 3 636×104m3，液氣比3.62 m3/104m3，穩(wěn)產(chǎn)期短，產(chǎn)量快速下降。

大28 井區(qū)大部分井初期配產(chǎn)高，一是保證氣井自身排液，二是由于2012-2014 年規(guī)模建產(chǎn)階段對(duì)致密氣藏的開發(fā)速度認(rèn)識(shí)不夠深入，從充分發(fā)揮氣田產(chǎn)能的角度，選擇了高配產(chǎn)。隨著開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累，從目前認(rèn)識(shí)角度看，對(duì)于致密氣藏氣井來說，由于儲(chǔ)層致密，盒1-1 段儲(chǔ)層孔隙類型以殘余粒間孔、粒間溶孔為主，分選中等，喉道半徑呈雙峰狀分布，屬于微喉。喉道半徑0.26 μm，中值半徑0.048 μm，中值壓力32.85 MPa。由于孔喉小，液相更容易在高毛細(xì)管力的作用下對(duì)儲(chǔ)層造成滯留傷害[6]。同時(shí)研究表明，致密儲(chǔ)層含水越高，影響壓力波的傳播，對(duì)氣相滲流影響越大。通過采用采氣指示曲線法分析不同液氣比氣井的最大合理配產(chǎn)，結(jié)果表明液氣比越高，氣井需要消耗的生產(chǎn)壓差越大[7]，氣井的合理產(chǎn)量越低，加之致密氣藏單井產(chǎn)量低，含水對(duì)氣井生產(chǎn)的影響更大[8]。由于初期配產(chǎn)偏高，生產(chǎn)壓差大，造成液相傷害[9]，同時(shí)積液造成井底回壓較大，氣井產(chǎn)能不能完全釋放，導(dǎo)致開發(fā)效果較差，采收率低。

3 高產(chǎn)液井合理生產(chǎn)制度研究

為實(shí)現(xiàn)大28 井區(qū)盒1 氣藏的高效開發(fā)調(diào)整，開展了高產(chǎn)液井生產(chǎn)初期合理生產(chǎn)制度研究。氣井合理生產(chǎn)制度常用方法為產(chǎn)量不穩(wěn)定法、采氣指示曲線法、經(jīng)驗(yàn)配產(chǎn)方法、礦場(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)法等。由于大28 井區(qū)生產(chǎn)井多，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，通過統(tǒng)計(jì)已有井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，總結(jié)合理生產(chǎn)制度，快速方便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。本文從合理生產(chǎn)壓差和初期壓降速率兩個(gè)指標(biāo)來制定生產(chǎn)制度。

3.1 合理生產(chǎn)壓差

大28 井區(qū)儲(chǔ)層致密，無法自然投產(chǎn)，必須經(jīng)過壓裂改造后才能投產(chǎn)。壓裂改造工藝效果影響氣井的產(chǎn)能及生產(chǎn)制度的制定。井區(qū)早期2012 年采用裸眼預(yù)置管柱分段壓裂工藝，該工藝壓裂時(shí)間短，成本低，缺點(diǎn)是井筒不是全通徑后期改造維護(hù)成本高，壓裂改造規(guī)模小。隨著壓裂改造工藝的進(jìn)步，近兩年壓裂改造工藝由裸眼預(yù)置管柱優(yōu)化為可溶橋塞分段壓裂。采取大規(guī)模密切割的改造思路，單井初產(chǎn)明顯提高。在壓裂改造工藝相同的基礎(chǔ)上，研究氣井合理的生產(chǎn)制度。因此選取近兩年投產(chǎn)的新井，統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)井的配產(chǎn)比例和穩(wěn)產(chǎn)期彈性產(chǎn)率之間的關(guān)系（見圖2）。隨著配產(chǎn)比例的增加，彈性產(chǎn)率呈下降趨勢(shì)，生產(chǎn)壓差呈增大趨勢(shì)。當(dāng)生產(chǎn)壓差小于7 MPa，彈性產(chǎn)率基本比較高，大約60×104m3/MPa，生產(chǎn)壓差超過7 MPa 后，彈性產(chǎn)率下降速率明顯加快。因此為了合理利用地層能量，氣井合理生產(chǎn)壓差應(yīng)控制在7 MPa 以內(nèi)，對(duì)應(yīng)的配產(chǎn)比例應(yīng)低于無阻流量的1/3。

圖2 配產(chǎn)比例與生產(chǎn)壓差和彈性產(chǎn)率關(guān)系

3.2 初期壓降速率

統(tǒng)計(jì)大28 井區(qū)近兩年的加密調(diào)整井，分析初期壓降速率和單井EUR 之間的關(guān)系（見圖3）。隨著初期壓降速率的增加，單井EUR 逐漸降低。當(dāng)初期壓降速率＜0.025 MPa/d 時(shí)，單井EUR 在6 000×104m3左右；當(dāng)初期壓降速率＞0.025 MPa/d 時(shí)，單井EUR 急速下降至3 000×104m3左右。因此為了獲得較高的EUR，取得良好的開發(fā)效果，初期壓降速率應(yīng)小于0.025 MPa/d。

圖3 初期壓降速率與EUR 關(guān)系

氣井生產(chǎn)初期通過制定合理的生產(chǎn)制度，有利于延長(zhǎng)穩(wěn)產(chǎn)期和單井EUR。由于大28 井區(qū)氣井普遍高產(chǎn)液，提前做好排水采氣工作，強(qiáng)化排水采氣工作，保障氣井后期的正常生產(chǎn)。隨著氣井生產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)期過后單井產(chǎn)量逐漸降低，及時(shí)介入泡沫排水采氣工藝。由于大28 井區(qū)產(chǎn)液量大，單井產(chǎn)量低，常規(guī)泡排工藝效果差。按照氣井生產(chǎn)特征，引入差異化整體式同井采注工藝技術(shù)，輔助氣井排液。該工藝?yán)肶441 丟手封隔器與單流閥進(jìn)行組合形成回注防倒灌技術(shù)工藝，利用高性能橡膠密封形成封隔器電纜穿越密封技術(shù)，采用55 kW 電機(jī)、三級(jí)電泵、雙級(jí)旋轉(zhuǎn)式分離器，排量達(dá)到70 m3/d，揚(yáng)程3 500 m，分離效率可達(dá)90%以上，并且可實(shí)現(xiàn)地面變頻控制。

4 應(yīng)用效果分析

基于地質(zhì)氣藏工程一體化研究成果，已在大28 井區(qū)部署確認(rèn)井位17 口，已完鉆7 口，已投產(chǎn)5 口。盒1段新部署井平均日產(chǎn)氣3.7×104m3，目前已穩(wěn)產(chǎn)500 d，目前仍處于穩(wěn)產(chǎn)中，單井EUR 約6 000×104m3/d（見圖4），與調(diào)整前初產(chǎn)2.4×104m3/d、100 d 穩(wěn)產(chǎn)期和單井EUR 4 300×104m3相比，穩(wěn)產(chǎn)期延長(zhǎng)，單井產(chǎn)量平均提高了50%，單井EUR 增加了40%。通過加強(qiáng)合理配產(chǎn)研究，控制初期壓降速率和生產(chǎn)壓差，延長(zhǎng)了氣井穩(wěn)產(chǎn)能力，提高了單井EUR，改善了氣藏開發(fā)效果。

圖4 H1 氣藏調(diào)整井與鄰井歸一化對(duì)比

5 結(jié)論

（1）大牛地氣田大28 井區(qū)盒1 氣藏儲(chǔ)層物性差，主要產(chǎn)水類型是天然氣成藏過程中驅(qū)替不徹底的孔隙殘留水，水多數(shù)賦存在多套泥質(zhì)含量較高、物性較差的砂體中。

（2）初期配產(chǎn)偏高時(shí)，生產(chǎn)壓差大，造成液相傷害，同時(shí)積液造成井底回壓較大，氣井產(chǎn)能不能完全釋放，導(dǎo)致開發(fā)效果差。

（3）為了合理利用地層能量，高產(chǎn)液氣井合理生產(chǎn)壓差應(yīng)控制在7 MPa 以內(nèi)，對(duì)應(yīng)的配產(chǎn)比例應(yīng)低于無阻流量的1/3。

（4）高產(chǎn)液井為了獲得較高的EUR，取得良好的開發(fā)效果，初期壓降速率應(yīng)小于0.025 MPa/d。

（5）高產(chǎn)液井通過制定合理生產(chǎn)制度，控制合理生產(chǎn)壓差和初期壓降速率，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，單井EUR 提高40%。