東勝氣田錦58井區(qū)氣井產(chǎn)能評價及合理配產(chǎn)研究

郭 輝

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

東勝氣田具有成藏組合復(fù)雜、儲層致密低滲、含氣豐度低、氣藏類型多樣、氣水關(guān)系復(fù)雜等開發(fā)難度大的特點。在氣藏開發(fā)過程中，由于工作制度制定不合理，會導(dǎo)致壓降過快、井底積液、出砂等生產(chǎn)問題，如何正確評價氣井產(chǎn)能，優(yōu)化氣井合理配產(chǎn)，對于提高氣井的穩(wěn)產(chǎn)年限、采出程度和最終采收率，對氣藏進(jìn)行合理開發(fā)具有重要的意義[1]。

氣井產(chǎn)能是一個生產(chǎn)能力參數(shù)，反映油氣井目前的生產(chǎn)能力，主要受儲層地質(zhì)條件的影響。準(zhǔn)確預(yù)測氣井的產(chǎn)能和分析氣井的動態(tài)，是科學(xué)開發(fā)氣田的基礎(chǔ)[2]。國內(nèi)外研究氣井產(chǎn)能方法主要包括靜態(tài)法、產(chǎn)能試井和理論模型計算的方法。靜態(tài)法結(jié)合儲能系數(shù)、地層真電阻率等測井研究成果及實鉆情況應(yīng)用多元回歸分析方法，建立產(chǎn)能計算公式。氣井產(chǎn)能試井測試方法有系統(tǒng)試井、等時試井、修正等時試井和“一點法”試井，其中系統(tǒng)試井、等時試井對于低滲透氣藏氣井每次生產(chǎn)后要求壓力恢復(fù)至測試前地層壓力，卻需要很長的時間，在實際氣藏開發(fā)過程中是不現(xiàn)實的[3，4]。修正等時試井與等時試井相比較，可以進(jìn)一步縮短測試時間，比較適合于低產(chǎn)低滲氣藏產(chǎn)能評價。對于存在氣液兩相流的凝析氣井、氣水同產(chǎn)井、具有啟動壓差特征的低滲-特低滲氣井以及井下有液柱、堵塞等情況的不正常氣井，“一點法”的適用性不強。

對目前國內(nèi)外產(chǎn)能評價方法的優(yōu)缺點對比分析，本文通過“一點法”產(chǎn)能評價與試井產(chǎn)能評價對比，明確了“一點法”的局限性，針對東勝氣田的地質(zhì)特點，結(jié)合58井區(qū)氣井生產(chǎn)特征，建立了氣水兩相產(chǎn)能評價模型，在產(chǎn)能評價的基礎(chǔ)上開展合理配產(chǎn)研究，實現(xiàn)東勝氣田的高效開發(fā)。

1 氣井產(chǎn)能評價分析

國內(nèi)外常用的氣井產(chǎn)能評價方法包括“一點法”、試井解釋方法。“一點法”測試要求儲層流體必須達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)，若流動階段處于早期徑向流階段，則計算的無阻流量只能反映每條裂縫單獨生產(chǎn)時的氣藏特征，無阻流量還處于快速變化階段，測試結(jié)果必然偏大。對于存在氣液兩相流的氣井，通過“一點法”產(chǎn)能評價與試井產(chǎn)能評價對比，明確了“一點法”的局限性，針對東勝氣田的地質(zhì)特點，結(jié)合58井區(qū)氣井生產(chǎn)特征，建立了氣水兩相產(chǎn)能評價模型。

1.1“一點法”產(chǎn)能公式適應(yīng)性

目前，東勝氣田氣井產(chǎn)能評價沿用大牛地氣田“一點法”產(chǎn)能評價公式：

“一點法”計算無阻流量將其計算簡化為關(guān)于壓力和流量的關(guān)系式，而對于單一氣相滲流流體，“一點法”預(yù)測無阻流量適用性較好；對于東勝氣田錦58井區(qū)氣液兩相流的氣井，高產(chǎn)液井和測試時間較短的氣井用“一點法”計算無阻流量誤差較大，“一點法”的適用性需進(jìn)一步論證。

1.2 試井產(chǎn)能評價

修正等時試井是穩(wěn)定產(chǎn)能試井方法之一，通過修正等時試井來確定氣井無阻流量具有較高準(zhǔn)確性，從而制定氣井合理工作制度，以X1井修正等時試井產(chǎn)能評價為例，試氣數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 X1井修正等時試氣表

采用“壓力二項式”方法來解釋修正等時試井資料，產(chǎn)能方程：

通過計算得到修正等時試井計算的無阻流量13.144×104m3/d，而“一點法”產(chǎn)能公式計算的無阻流量21.6×104m3/d。“一點法”產(chǎn)能公式得出的無阻流量偏高，出現(xiàn)差異的原因主要是由于試氣測試時，氣井生產(chǎn)未達(dá)到擬穩(wěn)定流動狀態(tài)造成的。因此測試時間對致密孔隙性地層無阻流量有著非常明顯的影響。

圖1 X1井IPR曲線

X1井試采后，定產(chǎn)量生產(chǎn)，工作制度穩(wěn)定，每15天監(jiān)測一次井底流壓，監(jiān)測點落在氣井IPR曲線上（見圖1）。

通過X1井監(jiān)測情況分析，修正等時試井產(chǎn)能評價準(zhǔn)確（見表2）。

通過“一點法”產(chǎn)能評價與試井產(chǎn)能評價對比，“一點法”產(chǎn)能公式得出的無阻流量偏高，雖然該方法操作簡單方便，但對測試時間較短的氣井和高產(chǎn)液井用“一點法”計算無阻流量誤差較大。修正等時試井產(chǎn)能評價準(zhǔn)確，適合于低產(chǎn)低滲氣藏產(chǎn)能評價，但不適合全部井普遍使用。

1.3 氣水兩相產(chǎn)能評價模型

鑒于上述產(chǎn)能評價方法的適用性，考慮應(yīng)力敏感和氣水兩相滲流，將氣藏-裂縫-井筒的流動進(jìn)行耦合，建立致密氣藏壓裂水平井氣水兩相產(chǎn)能評價模型，任意一條裂縫處的產(chǎn)能方程：

對錦58井區(qū)三口井采用修正等時試井，氣井采用兩相流模型計算產(chǎn)能，計算結(jié)果：（1）X1返排后試氣無阻 21.6×104m3/d，修正等時試井無阻 13.144×104m3/d，兩相流模型計算無阻14.3×104m3/d；（2）X2返排后試氣無阻 31.0×104m3/d，修正等時試井無阻 22.94×104m3/d，兩相流模型計算無阻 21.75×104m3/d；（3）X3返排后試氣無阻20.4×104m3/d，修正等時試井無阻14.29×104m3/d，兩相流模型計算無阻15.52×104m3/d。

計算結(jié)果表明：采用改進(jìn)的兩相流模型計算無阻流量與修正等時試井計算無阻流量接近，表明兩相流模型計算結(jié)果具有可靠性（見表3）。

2 氣井合理配產(chǎn)研究

錦58井區(qū)產(chǎn)能建設(shè)過程中，主要采用經(jīng)濟極限產(chǎn)量、臨界攜液流量、產(chǎn)能配比法、數(shù)值模擬法對氣井合理配產(chǎn)進(jìn)行研究，綜合確定氣井的合理配產(chǎn)[5-7]。

表2 J58P4H井定產(chǎn)量生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)表

表3 三口壓裂水平井“一點法”、修正等時試井、兩相流模型產(chǎn)能對比表

2.1 經(jīng)濟極限產(chǎn)量

單井投資：2 200萬元（鉆井成本1 850萬元＋地面成本350萬元）。

采氣成本：單井固定操作成本36.3萬元/年、單位變動成本和期間費用85元/千立方米。

基準(zhǔn)價格：1 207元/千立方米。

測算結(jié)果：按照稅前收益率12%，最低產(chǎn)量和控制儲量分別對應(yīng)不同的儲層厚度、不同水平段長的值。單井經(jīng)濟界限控制儲量1.05×108m3，經(jīng)濟極限初產(chǎn)界限 2.2×104m3/d（見圖2、圖3）。

2.2 臨界攜液流量

產(chǎn)水氣井在生產(chǎn)過程中積液對氣井產(chǎn)能發(fā)揮有較大影響，因此在產(chǎn)水氣井合理產(chǎn)量計算時應(yīng)考慮氣井臨界攜液流量。計算方法主要包括Turner模型、Coleman模型、Nosseir模型、李閩模型和王毅忠模型，通過對比各方法適用范圍，結(jié)合氣井實際生產(chǎn)情況，選用李閩模型計算氣井臨界攜液流量。

目前，東勝氣田錦58井區(qū)采用的油管尺寸不一，主要分布在62 mm～76 mm，按下節(jié)流器后井口油壓為1.5 MPa～3 MPa，結(jié)合錦58井區(qū)儲層主要物性參數(shù)，根據(jù)李閩模型可得到最小攜液氣量應(yīng)不小于1.0×104m3/d才能保證氣井正常生產(chǎn)，其計算結(jié)果（見圖4）。

2.3 數(shù)值模擬法

對錦58井區(qū)氣井生產(chǎn)狀況比較穩(wěn)定的水平井采用數(shù)值模擬方法，進(jìn)行了合理產(chǎn)量研究。數(shù)值模擬在歷史擬合的基礎(chǔ)上（見圖4、圖5），采用不同無阻流量配產(chǎn)比例進(jìn)行了動態(tài)預(yù)測（見圖6）。

數(shù)值模擬研究結(jié)果表明：水平井要達(dá)到2年的穩(wěn)產(chǎn)時間，合理配產(chǎn)比例為無阻流量的1/5～1/7（見表4）。

2.4 動態(tài)分析法

圖2 水平井單井產(chǎn)量和儲量界限圖

圖3 不同尺寸油管井口油壓與臨界攜液流量關(guān)系

圖4 Y1井產(chǎn)量擬合圖

圖5 Y1井壓力擬合圖

圖6 Y1井不同配產(chǎn)預(yù)測曲線

表4 錦58井區(qū)水平井?dāng)?shù)模預(yù)測配產(chǎn)

表5 錦58井區(qū)水平井配產(chǎn)

Z4 井無阻 9.4×104m3/d，初期產(chǎn)氣 4.0×104m3/d，產(chǎn)液3.0 m3/d，壓降速率0.047 5 MPa/d，之后產(chǎn)量呈斷崖式下跌，產(chǎn)氣3×104m3/d，2017年10月20日下調(diào)配產(chǎn)到2×104m3/d，壓降速率0.008 3 MPa/d，產(chǎn)量保持穩(wěn)定，目前穩(wěn)產(chǎn)6個月，合理配產(chǎn)比例1/4～1/5。

對錦58井區(qū)水平井不同無阻區(qū)間的井進(jìn)行動態(tài)分析，得到合理配產(chǎn)（見表5）。

2.5 綜合確定合理配產(chǎn)

在滿足經(jīng)濟極限產(chǎn)量和臨界攜液流量的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)值模擬法和動態(tài)分析法，對測試無阻流量小于8×104m3/d，合理配產(chǎn)比例應(yīng)為1/3～1/4，無阻流量8×104m3/d～15×104m3/d，合理配產(chǎn)比例應(yīng)為 1/5～1/6，無阻流量 15×104m3/d～25×104m3/d，合理配產(chǎn)比例應(yīng)為 1/6～1/7，無阻流量大于25×104m3/d，合理配產(chǎn)比例低于1/7（見表6）。

表6 水平井不同無阻區(qū)間合理配產(chǎn)

3 結(jié)論

（1）錦58井區(qū)采用改進(jìn)的氣水兩相流模型計算無阻流量與修正等時試井計算無阻流量接近，表明兩相流模型計算結(jié)果具有可靠性。

（2）錦58井區(qū)采用多種配產(chǎn)方法（經(jīng)濟極限產(chǎn)量、臨界攜液流量、產(chǎn)能配比法、數(shù)值模擬法）相互結(jié)合的手段，滿足經(jīng)濟極限產(chǎn)量以及臨界攜液流量基礎(chǔ)上，按照“高產(chǎn)低配、低產(chǎn)高配”原則，確定測試無阻流量小于8×104m3/d，合理配產(chǎn)比例應(yīng)為1/3～1/4，無阻流量8×104m3/d～15×104m3/d，合理配產(chǎn)比例應(yīng)為 1/5～1/6，無阻流量大于25×104m3/d，合理配產(chǎn)比例應(yīng)低于1/7。

［1］李允，李治平.氣井及凝析氣井產(chǎn)能試井與產(chǎn)能評價［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2000.

［2］陳元千.油氣藏工程計算方法［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1990.

［3］羅盈.KLML氣藏氣井產(chǎn)能評價和合理配產(chǎn)［D］.成都：西南石油大學(xué)，2013.

［4］李躍剛，郝玉鴻，范繼武，等.“單點法”確定氣井無阻流量的影響因素分析［J］.海洋石油，2003，23（1）：36-41.

［5］張宗林，趙正軍，張岐，等.靖邊氣田氣井產(chǎn)能核實及合理配產(chǎn)方法［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（9）：106-108.

［6］劉琦，孫雷，等.蘇里格西區(qū)含水氣藏合理產(chǎn)能評價方法與研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，35（3）：131-136.

［7］張海波，王蕾蕾，劉志軍，等.蘇里格南區(qū)馬五5氣藏產(chǎn)水氣井合理配產(chǎn)研究［J］.油氣藏評價與開發(fā)，2016，6（1）：14-17.