延安氣田多層合采氣井各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)規(guī)律研究

和向楠，張力，呂明，李瑋，張毅，孫細(xì)寧

延安氣田多層合采氣井各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)規(guī)律研究

和向楠，張力，呂明，李瑋，張毅，孫細(xì)寧

（陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院， 陜西 西安 710075）

延安氣田屬于特低滲、致密氣藏，單層開(kāi)采難以保證氣井產(chǎn)能和穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間，為研究延安氣田多層合采氣井存在的問(wèn)題，更加有效地分析多層合采氣井各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)規(guī)律，利用數(shù)值模擬軟件、采用單因素和正交分析方法研究氣井多層合采時(shí)儲(chǔ)層物性、儲(chǔ)層壓力以及氣井配產(chǎn)等因素對(duì)合采效果的影響。研究表明，儲(chǔ)層壓力差異對(duì)氣井生產(chǎn)中前期影響較大，氣井生產(chǎn)中后期低滲層會(huì)逐漸接替高滲層成為主力生產(chǎn)層位，且高配產(chǎn)會(huì)減弱層間干擾程度?？紤]以上3個(gè)影響因素，通過(guò)大量數(shù)值模擬建立了氣井多層合采層間干擾圖版。實(shí)例表明，利用此方法可以在氣井投產(chǎn)前評(píng)估各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)率，為評(píng)價(jià)各層儲(chǔ)量動(dòng)用程度提供依據(jù)。

延安氣田；多層合采；層間干擾；數(shù)值模擬

延安氣田屬于低孔、特低滲、致密氣藏，由于儲(chǔ)層低孔低滲，氣井單層產(chǎn)能低，單層開(kāi)采通常達(dá)不到工業(yè)氣流。該氣田從上到下依次含有盒8、山1、山2、本溪等多個(gè)儲(chǔ)層，目前多采用合層開(kāi)采，不僅可以增加單井產(chǎn)能，還可以提高整個(gè)氣田的經(jīng)濟(jì)效益[1]。由于多層合采可能會(huì)存在層間干擾，導(dǎo)致各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)率大小不一，甚至?xí)饘娱g倒灌，嚴(yán)重影響氣井的生產(chǎn)能力，為了分析合層開(kāi)采效果、影響因素以及何種條件適合多層開(kāi)采，筆者針對(duì)延安氣田建立相關(guān)地質(zhì)模型，采用單一因素和正交分析的方法，進(jìn)行大量數(shù)值模擬對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行了定性和定量的研究，為延安氣田多層合采開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 單井模型

根據(jù)延安氣田G區(qū)塊儲(chǔ)層物性建立模型，為了簡(jiǎn)化分析，縱向上共分為3層，上下兩個(gè)生產(chǎn)層位，中間為不滲透隔夾層，平面網(wǎng)格數(shù)為50×50，孔隙度為6.5%，滲透率為0.4 mD，地層壓力

26 MPa，分別研究了儲(chǔ)層物性、儲(chǔ)層壓力以及配產(chǎn)對(duì)合層開(kāi)采的影響。

2 影響因素分析

2.1 不同配產(chǎn)時(shí)儲(chǔ)層物性對(duì)各層產(chǎn)量的影響

上部?jī)?chǔ)層滲透率設(shè)為1，下部?jī)?chǔ)層滲透率設(shè)為2，兩者的滲透率極差為1/2。氣井配產(chǎn)1.5萬(wàn)m3·d-1，當(dāng)1/2≤0.25時(shí)，生產(chǎn)初期各層產(chǎn)氣量貢獻(xiàn)率相差較大，高滲層>70%，低滲層<30%。當(dāng)1/2介于0.5~1時(shí)，各層產(chǎn)氣量貢獻(xiàn)率介于40%~60%之間，儲(chǔ)量動(dòng)用較為均勻。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，各層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率逐漸向50%靠近。當(dāng)氣井配產(chǎn)較低時(shí)，高滲層產(chǎn)量遞減慢，產(chǎn)氣量始終大于低滲層（圖1）。

圖1 產(chǎn)能貢獻(xiàn)率與滲透率極差的關(guān)系（低產(chǎn)）

氣井配產(chǎn)3萬(wàn)m3·d-1，生產(chǎn)初期與低配產(chǎn)類(lèi)似，1/2越小，低滲層產(chǎn)量受抑制程度越強(qiáng)。隨著1的增大，兩層產(chǎn)氣量占比也逐漸靠近50%。而當(dāng)氣井配產(chǎn)較高時(shí)，高滲層產(chǎn)量遞減快，低滲層產(chǎn)量遞減慢，其產(chǎn)量貢獻(xiàn)占比逐漸增大，當(dāng)出現(xiàn)交點(diǎn)時(shí)（剪刀形），上下兩層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率相同，隨后低滲層接替高滲層成為主力產(chǎn)層（圖2）。

圖2 產(chǎn)能貢獻(xiàn)率與滲透率極差的關(guān)系（高產(chǎn)）

2.2 不同配產(chǎn)時(shí)儲(chǔ)層壓力對(duì)各層產(chǎn)量的影響

上部?jī)?chǔ)層壓力設(shè)為1，下部?jī)?chǔ)層壓力設(shè)為2，兩者的壓力系數(shù)比為1/2。首先給氣井配產(chǎn)1.5萬(wàn)m3·d-1，當(dāng)1/2=0.7時(shí)，生產(chǎn)初期，由于層間壓力差異較大，出現(xiàn)高壓層向低壓層“倒灌”現(xiàn)象（圖3）。

圖3 產(chǎn)能貢獻(xiàn)率與壓力差異的關(guān)系（低產(chǎn)）

隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，層間壓力逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)，高壓層和低壓層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率逐漸靠近，最終都接近50%。隨著1/2值由0.7~1增大，上下兩層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率差異逐漸縮小。當(dāng)給氣井配產(chǎn)3萬(wàn)m3·d-1時(shí)，低壓產(chǎn)層受到的抑制程度與低配產(chǎn)相比較弱，初期并未發(fā)生“倒灌”現(xiàn)象，但是低壓層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率仍然較低，隨著高壓層和低壓層壓力的平衡，兩層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率逐漸接近，但是高壓層產(chǎn)氣量貢獻(xiàn)率始終大于低壓層（圖4）。

所以當(dāng)層間壓力相差較大時(shí)，生產(chǎn)初期給氣井以較大配產(chǎn)可以減弱層間干擾程度，使得兩產(chǎn)層儲(chǔ)量動(dòng)用程度較為均衡。

圖4 產(chǎn)能貢獻(xiàn)率與壓力差異的關(guān)系（高產(chǎn)）

3 氣井合采層間干擾圖版

基于以上單因素分析，儲(chǔ)層物性和地層壓力對(duì)氣層的動(dòng)用程度影響是相互作用的，因此采用兩因素正交分析方法研究?jī)?chǔ)層物性和地層壓力對(duì)合層開(kāi)采的影響[3]。通過(guò)大量的模擬計(jì)算和分析，得到了延安氣田氣井合采層間干擾圖版，高配產(chǎn)干擾圖版（圖6）與低配產(chǎn)干擾圖版（圖5）相比，儲(chǔ)量動(dòng)用均衡區(qū)面積較大。

圖5 多層合采干擾圖版（低產(chǎn)）

圖6 多層合采干擾圖版（高產(chǎn)）

研究表明，層間物性差異越大，對(duì)氣層合采的層間壓力差異要求越苛刻，且高配產(chǎn)與低配產(chǎn)相比較，對(duì)儲(chǔ)層物性和地層壓力差異要求相對(duì)較低，層間干擾相對(duì)較弱。

4 實(shí)例分析

延安氣田主力開(kāi)采層位分別有盒8段、山1段、山2段、本溪組等。以G區(qū)塊為例，該區(qū)塊氣層埋深2 880~3 620 m，孔隙度主要分布在4.0%~13.84%，滲透率主要分布在0.04~6.56 mD，地層壓力主要分布在23.2~32.6 MPa。為了研究具有針對(duì)性，選取層厚和含氣飽和度接近的4口井為例，采用本文建立的氣井合采層間干擾圖版進(jìn)行分析，4口井的基本物性參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 G區(qū)塊氣井物性參數(shù)

計(jì)算表明，4口井層間干擾程度不同，將4口井的參數(shù)投影到本文建立的干擾圖版上，可以初步判定層間干擾程度，為優(yōu)化氣井開(kāi)采提供依據(jù)。井1和井4位于下產(chǎn)層抑制上產(chǎn)層區(qū)，井1數(shù)據(jù)點(diǎn)離曲線比較近，層間干擾不嚴(yán)重。井4數(shù)據(jù)點(diǎn)離曲線較遠(yuǎn)，層間干擾較為突出，各層儲(chǔ)量動(dòng)用程度極不均衡。井2和井3位于儲(chǔ)量動(dòng)用均衡區(qū)，各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)率介于40%~60%之間，合層開(kāi)采效果較好。

圖7 合采井干擾情況示意圖（低產(chǎn)）

圖8 合采井干擾情況示意圖（高產(chǎn)）

4 結(jié) 論

1）儲(chǔ)層物性和儲(chǔ)層壓力對(duì)各氣層動(dòng)用程度的影響是相互作用的，若低滲低壓儲(chǔ)層與高滲高壓儲(chǔ)層合采，層間干擾最嚴(yán)重。

2）氣井配產(chǎn)也會(huì)影響各層儲(chǔ)量動(dòng)用程度，相同地層條件下，在合理范圍內(nèi)給氣井較高配產(chǎn)可以適當(dāng)減弱層間干擾程度。

3）通過(guò)大量模擬分析研究建立層間干擾圖版，可以根據(jù)各層滲透率和壓力差異初步預(yù)測(cè)多層合采氣井層間干擾程度，評(píng)估各層產(chǎn)氣量貢獻(xiàn)率。

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Research on Production Distribution Law of Multi-layer Gas Wells in Yan'an Gas Field

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（Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China）

Yan’an gas field belongs to ultra-low permeability tight gas reservoir, so it’s difficult to provide enough productivity and stable production period of gas well by single layer developmemt. In order to study the production distribution problems of multi-layer gas wells in the Yan'an gas field, and more effectively analyze the productivity and reserve utilization characteristics of each layer, numerical simulation software and single factor and orthogonal analysis methods were used to study the effects of reservoir properties, reservoir pressures and production allocation of gas wells on multi-layer development. The results showed that the difference in reservoir pressure had a great influence on the early and middle stages of production. And in the middle and late stages of production, the low permeability layer gradually replaced the high permeability layer as the main production layer, and high production could weaken the degree of interlayer interference. Considering the three influencing factors, the interlayer interference chart of multi-layer commingled production in gas wells was established through a large number of numerical simulations. The example showed that this method could be used to evaluate the productivity contribution rate of each layer before the gas well was put into production, and provide the basis for evaluating the reserves utilization degree of each layer.

Yan'an gas field; Multi-layer commingled production ; Interlayer interference; Numerical simulation

2021-03-26

和向楠（1988-），男，陜西西安人，工程師，碩士，2014年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣田開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)，研究方向：氣藏開(kāi)發(fā)。

張力（1988-），男，工程師，碩士，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。

TE3

A

1004-0935（2021）06-0904-04