凝析氣井異常產(chǎn)能評(píng)價(jià)

趙洪濤(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300457)

0 引言

氣井產(chǎn)能的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)能夠?yàn)闅獠睾笃诘拈_(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)提供重要的指導(dǎo)依據(jù)，是氣藏開(kāi)發(fā)研究的重要內(nèi)容。常規(guī)產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法是通過(guò)系統(tǒng)試井，測(cè)試不同工作制度下的壓力和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用指數(shù)式或二項(xiàng)式產(chǎn)能方程(式(1)、式(2))求取絕對(duì)無(wú)阻流量，再以絕對(duì)無(wú)阻流量為基礎(chǔ)按一定比例制定合理的生產(chǎn)制度。

式中：PR為原始地層壓力(MPa)；Pwf為流壓(MPa)；Q為產(chǎn)量(m3/d)；C為常數(shù)；n為滲流指數(shù)；A、B為二項(xiàng)式方程系數(shù)。

然而，在凝析氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，當(dāng)井底壓力降至露點(diǎn)壓力以下時(shí)，地層將發(fā)生反凝析作用。在凝析油飽和度高于臨界流動(dòng)飽和度的區(qū)域，凝析油參與流動(dòng)，形成氣、液兩相流；而凝析油飽和度低于臨界流動(dòng)飽和度區(qū)域，凝析油不流動(dòng)，而是吸附、聚集于孔隙表面，形成“兩相三區(qū)”系統(tǒng)，如圖1所示[1]。凝析氣藏反凝析作用會(huì)造成部分氣體滲流通道堵塞，氣相有效滲透率下降、氣產(chǎn)量降低，從而使常規(guī)產(chǎn)能方程出現(xiàn)異常，無(wú)法求取無(wú)阻流量。在進(jìn)行凝析氣藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)時(shí)，需甄別井底流動(dòng)狀態(tài)，選擇合理的產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，才能有效評(píng)價(jià)產(chǎn)能，達(dá)到指導(dǎo)油氣藏開(kāi)發(fā)的目的。

圖1 凝析氣井“兩相三區(qū)”流動(dòng)特征示意圖

1 氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法

針對(duì)凝析氣藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)，許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，歸納起來(lái)包括單相法、壓力修正法、氣液兩相法以及相應(yīng)的優(yōu)化模型，下面就常用的氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法做簡(jiǎn)單介紹。

1.1 單相法

該方法適用于井底處于單相流狀態(tài)，如果凝析油析出較少，飽和度低于臨界流動(dòng)飽和度時(shí)，仍可認(rèn)為井底為單相氣流，按公式(3)將凝析油折算成相應(yīng)的氣產(chǎn)量[2]，然后用常規(guī)指數(shù)式或二項(xiàng)式產(chǎn)能方程進(jìn)行無(wú)阻流量的求取。

式中：Qg、Qo、Qt分別為氣產(chǎn)量、凝析油產(chǎn)量和折算總產(chǎn)量(m3/d)；γo為凝析油密度(g/cm3)。

由于氣體狀態(tài)方程不同于油和水，黏度、偏差系數(shù)等受壓力影響明顯，故引入“擬壓強(qiáng)”概念，即，在已知相關(guān)物性參數(shù)的條件下，用擬壓強(qiáng)代替壓強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)能計(jì)算更接近實(shí)際[3]。

式中：Ψ(P)為擬壓強(qiáng)(MPa)；μ為黏度(mPa·s)；Z為氣體偏差因子。

1.2 壓力修正法

在氣井產(chǎn)能測(cè)試過(guò)程中由于各種不可控因素，壓力數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致產(chǎn)能方程異常，無(wú)法求取無(wú)阻流量(如井底存在積液，測(cè)試流壓Pwf偏小或鉆井液浸泡污染，造成額外壓力損失等)。這時(shí)，需要綜合判斷異常原因，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的校正，以達(dá)到產(chǎn)能評(píng)價(jià)的目的。

校正方法是在異常壓力上附加校正系數(shù)δ，由二項(xiàng)式產(chǎn)能方程可知，和Q的關(guān)系應(yīng)為一條斜率為B，截距為A的直線，通過(guò)不斷調(diào)整δ值，在保證A、B為正值的同時(shí)，使各測(cè)點(diǎn)線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到最大，然后依據(jù)修正后的產(chǎn)能方程進(jìn)行無(wú)阻流量計(jì)算[4]。校正系數(shù)δ通常被假定為常數(shù)，與實(shí)際存在誤差(不同油嘴下，井底積液高度不同，δ值應(yīng)不同)，故該方法計(jì)算的產(chǎn)能結(jié)果存在一定誤差，適用于在產(chǎn)能方程異常，無(wú)法進(jìn)行有效評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行粗略的分析。

1.3 氣液兩相法

當(dāng)?shù)貙訅毫Φ陀诼饵c(diǎn)壓力且凝析油飽和度高于臨界流動(dòng)飽和度時(shí)，凝析油開(kāi)始參與流動(dòng)，此時(shí)需要考慮兩相流對(duì)氣相滲透率的影響，針對(duì)兩相流產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，陸家亮[5]進(jìn)行了相關(guān)理論研究，推導(dǎo)得到了擬穩(wěn)態(tài)下的油、氣兩相流動(dòng)產(chǎn)能方程(4)：

式中：Ψe、Ψwf分別為供給擬壓強(qiáng)、井底擬壓強(qiáng)(MPa)；μg、μo為氣黏度、凝析油黏度(mPa·s)；ρg為天然氣相對(duì)密度(g/cm3)；Krg、Kro分別為氣相相對(duì)滲透率、油相相對(duì)滲透率；K為地層滲透率(×10-3μm2)；h為有效厚度(m)；re、rw、r分別為供氣半徑、井筒半徑和徑向半徑(m)；Bg、Bo分別為氣相和油相體積系數(shù)；Rs為自由凝析油中的氣油比(m3/m3)；β為氣體紊流系數(shù)；fg為氣體體積分?jǐn)?shù)；S為表皮系數(shù)。

該方法綜合考慮了兩相流、表皮污染、非達(dá)西效應(yīng)等影響，解決了凝析氣藏存在油、氣兩相流動(dòng)且對(duì)氣產(chǎn)量造成影響的產(chǎn)能資料的有效評(píng)價(jià)問(wèn)題。

2 實(shí)例分析

渤-A井為渤海油田一口預(yù)探井，產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示，從表中可以看出，制度1和制度4均為9.53 mm油嘴生產(chǎn)，但兩次產(chǎn)量數(shù)據(jù)存在明顯差異，制度4產(chǎn)量甚至較7.94 mm油嘴產(chǎn)量還要小，產(chǎn)能資料出現(xiàn)異常。

表1 渤-A井產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)表

PVT取樣分析結(jié)果顯示，該氣藏屬特高含凝析油凝析氣藏，露點(diǎn)壓強(qiáng)46.27 MPa，與原始地層壓強(qiáng)49.48 MPa相比，地露壓差僅3.21 MPa，分析認(rèn)為測(cè)試過(guò)程中井筒附近存在反凝析現(xiàn)象，隨凝析油飽和度不斷升高，氣相有效滲透率不斷下降，從而造成制度4產(chǎn)氣量異常減小。所以，該井產(chǎn)能評(píng)價(jià)需考慮油、氣兩相流動(dòng)的影響，選用氣液兩相擬壓力法更合理。

DST測(cè)試初期，由于缺乏PVT相關(guān)資料，初步分析應(yīng)用單相法和修正法對(duì)制度1、2、3產(chǎn)能數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，在獲取實(shí)驗(yàn)室PVT分析結(jié)果后，應(yīng)用氣液兩相擬壓力法重新對(duì)產(chǎn)能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對(duì)產(chǎn)能計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。三種方法計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的二項(xiàng)式產(chǎn)能方程及無(wú)阻流量計(jì)算結(jié)果如表2所示，結(jié)果表明，考慮氣、液兩相流動(dòng)的兩相擬壓力法計(jì)算的無(wú)阻流量較單相法降低19.1%，較修正法降低24.7%，反凝析作用對(duì)渤-A井測(cè)試產(chǎn)能影響顯著。

表2 不同產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法產(chǎn)能方程對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

(1)綜合產(chǎn)能測(cè)試資料及PVT分析結(jié)果，認(rèn)為渤-A井產(chǎn)能測(cè)試資料異常的原因是測(cè)試過(guò)程中井筒周圍發(fā)生反凝析作用，造成氣相滲透率下降。(2)應(yīng)用氣液兩相擬壓強(qiáng)法對(duì)渤-A井進(jìn)行產(chǎn)能分析，計(jì)算無(wú)阻流量13.33×104m3/d，較單相氣法產(chǎn)能下降約19.1%，反凝析作用對(duì)產(chǎn)能影響顯著。(3)在凝析氣藏的產(chǎn)能評(píng)價(jià)過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)井下流體流動(dòng)狀態(tài)，選擇合理的產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，分析結(jié)果才更具指導(dǎo)意義。