多層合采氣井產(chǎn)量劈分新方法及其在神木氣田的應(yīng)用

孫建偉 賴雅庭 魯 莎 趙當妮 陳江萌 袁 丹 鄧寶康

1.中國石油長慶油田公司第二采氣廠 2.四川奧吉特油田科技開發(fā)有限公司

0 引言

鄂爾多斯盆地東部為長慶氣田上產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)的主力區(qū)塊，隨著神木氣田等氣田的開發(fā)，氣井多層合采變得越來越普遍，產(chǎn)能評價[1]以及產(chǎn)量劈分結(jié)果直接影響控制儲量、泄流半徑等動態(tài)參數(shù)準確性以及產(chǎn)能預(yù)測、開發(fā)政策優(yōu)化與調(diào)整的可靠性。利用各層靜態(tài)地質(zhì)參數(shù)與井口生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行產(chǎn)量劈分以及氣藏動態(tài)研究有重要的理論和現(xiàn)實意義。目前產(chǎn)量劈分方法主要有兩大類：①為地質(zhì)參數(shù)法，主要包括有效厚度法、地層系數(shù)法等，該類方法考慮因素單一，僅考慮到靜態(tài)參數(shù)，誤差較大；②基于突變理論的產(chǎn)量劈分方法[2-5]，通過運用數(shù)學(xué)拓撲學(xué)發(fā)展而來的利用突變理論建立多層合采井產(chǎn)量劈分方法。該方法考慮多種因素，包括地質(zhì)因素中的氣層中深、氣層厚度、孔隙度、含氣飽和度、砂巖含量、巖石密度、沉積微相[6-7]；動態(tài)因素中的滲透率[8]、層間干擾、壓力等，總計10多個因素[9-17]，突變法雖然較地質(zhì)參數(shù)法在精度上有了較大的提高，但突變法劈分結(jié)果為固定值，無法描述氣井小層產(chǎn)氣貢獻隨生產(chǎn)時間變化情況。

筆者提出一種動靜參數(shù)結(jié)合的動態(tài)多層合采氣井分層產(chǎn)量劈分新方法，實時預(yù)測氣井分層產(chǎn)量貢獻，并可推廣至地質(zhì)特征相近但無產(chǎn)氣剖面測試鄰區(qū)。

1 動靜參數(shù)結(jié)合產(chǎn)量劈分新方法

用井口壓力、產(chǎn)量及多次產(chǎn)氣剖面測試資料，通過氣井產(chǎn)能方程以及定容氣驅(qū)氣藏物質(zhì)平衡方程[18-21]聯(lián)合迭代求解，給定初始各層井底壓力以及產(chǎn)能系數(shù)，迭代計算各個地層壓力下的產(chǎn)量，得到連續(xù)的氣井產(chǎn)量及分層產(chǎn)量，實時評價分層產(chǎn)量貢獻率。

兩次或以上產(chǎn)氣剖面測試井建立標準，以實際地層參數(shù)所計算得到產(chǎn)能系數(shù)以及單井控制儲量為基礎(chǔ)，調(diào)整各層系參數(shù)迭代計算擬合單井產(chǎn)量與分層產(chǎn)量貢獻率。擬合成功后，將實際靜態(tài)地層參數(shù)得到的產(chǎn)能系數(shù)以及單井控制儲量與擬合值對比，評價二者倍比關(guān)系。該倍比關(guān)系可作為周邊井區(qū)迭代計算的標準，根據(jù)靜態(tài)地層參數(shù)，利用倍比關(guān)系開展不同區(qū)塊氣井產(chǎn)量劈分，具體迭代公式如下。

氣井產(chǎn)能方程：

物質(zhì)平衡方程：

其中 ：pol=po2= … =pon

式中pr1表示第1層地層壓力，MPa；pr2表示第2層地層壓力，MPa；pri表示第i層地層壓力，MPa；pwf1表示第1層對應(yīng)井底流壓，MPa；pwf2表示第2層對應(yīng)井底流壓，MPa；pwfn表示第i層對應(yīng)井底流壓，MPa；J1表示第 1 層產(chǎn)能系數(shù)，MPa2/（104m3·d-1）；J2表示第 2層產(chǎn)能系數(shù)，MPa2/（104m3·d-1）；Jn表示第n層產(chǎn)能系數(shù)，MPa2/（104m3·d-1）；Qsc1表示第1層產(chǎn)量，104m3/d；Qsc2表示第2層產(chǎn)量，104m3/d；Qscn表示第n層產(chǎn)量，104m3/d。

p1表示第1層不同生產(chǎn)時間條件下的壓力，MPa；p2表示第2層不同生產(chǎn)時間條件下的壓力，MPa；pn表示第n層不同生產(chǎn)時間條件下的壓力，MPa；Z1表示第1層p1條件偏差系數(shù)；Z2表示第2層p2條件偏差系數(shù)；Zn表示第n層pn條件偏差系數(shù)；p1n表示第1層原始壓力，MPa；p2n表示第2層原始壓力，MPa；pon表示第n層原始壓力，MPa；Z1n表示第1層原始壓力偏差系數(shù)；Z2n表示第2層原始壓力偏差系數(shù)；Zin表示第i層原始壓力偏差系數(shù)；Gp1表示第1層在壓力p1時刻累產(chǎn)氣量，104m3；Gp2表示第2層在壓力p2時刻累產(chǎn)氣量，104m3；Gpn表示第n層在壓力pi時刻累產(chǎn)氣量，104m3；G1表示第1層動態(tài)控制儲量，104m3；G2表示第2層動態(tài)控制儲量，104m3；Gn表示第n層動態(tài)控制儲量，104m3。

迭代過程：

式中J表示產(chǎn)能系數(shù)，MPa2/（104m3·d-1）；re表示供給半徑，m；rw表示井徑，m；K表示滲透率，mD；h表示有效厚度，m；S表示表皮系數(shù)；表示平均地層氣體黏度，mPa·s；T表示地層溫度，K；表示平均偏差系數(shù)。

該方法適合于無邊底水彈性氣驅(qū)氣藏，擬合動態(tài)產(chǎn)能系數(shù)和控制儲量與靜態(tài)參數(shù)計算值存在倍比關(guān)系，對于相鄰井或者井區(qū)，地質(zhì)特征相近，倍比關(guān)系仍適用。因此可根據(jù)分層靜態(tài)參數(shù)計算相應(yīng)產(chǎn)能系數(shù)及控制儲量，利用倍比關(guān)系求取氣井單層動態(tài)產(chǎn)能系數(shù)及動態(tài)儲量，導(dǎo)入迭代模型，實現(xiàn)多層合采井產(chǎn)量實時劈分。

2 方法應(yīng)用與推廣

以神木氣田雙M井為例，該井開展了4次產(chǎn)氣剖面測試。初期產(chǎn)能系數(shù)利用靜態(tài)參數(shù)評價（表1），初期控制儲量可用容積法再根據(jù)動、靜態(tài)儲量比評價（表2）。

表1 雙M井靜態(tài)參數(shù)評價分層產(chǎn)能系數(shù)表

表2 雙M井靜態(tài)參數(shù)評價分層控制儲量表

通過迭代擬合，雙M井日產(chǎn)氣量整體擬合較好。單層產(chǎn)量劈分動態(tài)趨勢與產(chǎn)氣剖面測試基本相同，表明模型可靠(圖1、圖2)。

圖1 雙M井日產(chǎn)氣量擬合圖

圖2 雙M井分層產(chǎn)氣貢獻率擬合圖

雙M井產(chǎn)能系數(shù)及控制儲量倍數(shù)關(guān)系見表3，利用產(chǎn)能系數(shù)及單層動態(tài)儲量倍比預(yù)測鄰區(qū)氣井的產(chǎn)氣剖面實時曲線。

表3 雙M井分層系數(shù)及控制動態(tài)儲量倍比關(guān)系表

雙N與雙M同屬神木氣田雙3井區(qū)，通過參照倍比關(guān)系，采用新方法迭代進行擬合，日產(chǎn)氣量整體擬合效果較好（圖3），表明模型可靠。模型預(yù)測得到雙N井小層實時產(chǎn)氣剖面貢獻率曲線（圖4）。

圖3 雙N井日產(chǎn)氣量擬合圖

圖4 雙N井產(chǎn)氣剖面預(yù)測圖

綜合分析，要預(yù)測氣井實時動態(tài)產(chǎn)氣剖面貢獻率，需要每口氣井組至少開展兩次測量產(chǎn)氣剖井以定標準，成本較高，難以實現(xiàn)。利用新方法評價標準井倍比關(guān)系后可推廣至整個區(qū)塊。

3 結(jié)論

1）動靜參數(shù)結(jié)合產(chǎn)量劈分新方法，可以預(yù)測多層合采氣井實時分層產(chǎn)量貢獻率，與地層系數(shù)法、突變法相比，能充分反映小層產(chǎn)量貢獻率變化規(guī)律。

2）新方法擬合得到產(chǎn)能系數(shù)、控制儲量與其靜態(tài)參數(shù)評價結(jié)果倍比關(guān)系，可用于無產(chǎn)氣剖面測試資料但地質(zhì)特征相近的鄰區(qū)，對同類氣藏具備推廣意義。