低滲氣藏產水氣井流入動態研究

2015-08-10 09:22:04宋志軍曹彥峰宋代蓉

石油化工應用 2015年9期

宋志軍，任磊，孫燕，曹彥峰，宋代蓉

（ 1.中國石油長慶油田分公司安全環保監督部，陜西榆林 718500；2.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西榆林 718500）

低滲氣藏開發過程中，由于儲層應力敏感以及氣體滑脫效應的存在使得氣體滲流不再滿足常規達西滲流過程，且氣井產水更進一步增加了低滲氣藏氣體滲流的復雜性[1-4]。目前國內外學者對低滲氣藏氣井單相滲流規律以及氣井產水機理進行了深入研究，但是未將兩者進行完美的結合，無法更加準確研究低滲氣藏產水氣井流入動態[5-8]。筆者基于低滲氣藏氣體滲流規律與產水機理，考慮低滲氣藏中產水對氣井產能的影響，推導了低滲氣藏產水氣井二項式產能公式，并利用實例分析了儲層應力敏感、氣體滑脫效應以及產水對氣井流入動態的影響，為低滲氣藏產水氣井流入動態的研究提供了新方法。

1 產能公式推導

氣水兩相滲流條件下，根據直井周圍平面徑向滲流原理，氣水兩相運動方程分別為：

式中：Kg-氣相滲透率，mD；μg-氣相黏度，mPa·s；Kw-水相滲透率，mD；μw-水相黏度，mPa·s；vg-氣相滲流速度，m/d；ρg-氣體地下密度，g/cm3；β-紊流系數，m-1；vw-水相滲流速度，m/d。

在低滲氣藏中，同時考慮儲層應力敏感以及氣體滑脫效應，對滲透率進行修正，并將式（ 1）以及式（ 2）轉化為流量的表達式[9-10]：

式中：Krg-氣相相對滲透率，mD；ρw-水相密度，g/cm3； Krw-水相相對滲透率，mD；qg-氣體地層條件下體積流量，m3/d；h-氣層厚度，m；K-儲層氣測滲透率，mD；α-儲層應力敏感指數，MPa-1；δ-氣體滑脫因子，MPa；pi-原始地層壓力，MPa。

根據質量守恒定律：

式中：ρgsc-地面條件下氣體密度，g/cm3；qgsc-地面條件下氣體體積流量，m3/d。

將質量守恒方程代入氣水兩相運動方程得：

在井筒附近區域內，由于壓差較大，因此氣體滲透速度較大，易產生紊流效應，紊流系數β 為：

將式（ 7）代入式（ 6）中得：

定義氣水兩相擬壓力為：

并令：

式（ 8）左右兩端在對應區間上積分，并將式（ 9）以及式（ 10）代入式（ 8），得到低滲氣藏產水氣井二項式產能公式為：

其中：

式中：rw-井筒半徑，m；re-泄氣半徑，m；pwf-井底流壓，MPa；pe-氣藏驅動壓力，MPa；Rwg-水氣體積比；S-表皮系數。

2 實例分析

某低滲氣藏產水氣井參數為：氣層溫度T 為366 K，天然氣相對密度γg為0.67，井筒半徑rw為0.09 m，供氣半徑re為700 m，氣藏供給邊界壓力pe為31 MPa，井底流壓pwf為26 MPa，儲層原始滲透率Ki為0.6 mD，氣層厚度h 為15 m，表皮系數S 為3，目前生產水氣體積比Rwg為2 m3/104m3，應力敏感指數為0.01 MPa-1，氣體滑脫因子為0.5 MPa，氣水兩相相對滲透率曲線（見圖1）。

圖1 氣水兩相相滲曲線

根據實例參數以及氣水兩相相滲曲線，計算氣水兩相擬壓力，計算不同井底流壓下氣井產量，繪制不同因素影響下氣井流入動態曲線，由圖2、圖3 以及圖4可以看出，隨著生產水氣體積比以及儲層應力敏感指數的不斷增大，氣井流入動態曲線逐漸左移，無阻流量逐漸減小，而隨著氣體滑脫因子的逐漸增大，氣井流入動態曲線右移，無阻流量逐漸增大。但從總體上看，生產水氣體積比以及儲層應力敏感指數對氣井流入動態影響較為明顯，而滑脫效應則影響不太明顯，因此在低滲含水氣藏開發過程中，應合理控制壓差，減弱儲層應力敏感效應，延緩見水時間，延長穩產期。