基于數(shù)值模擬的延長氣田開發(fā)指標(biāo)優(yōu)化研究

劉科如，雷開宇，劉科均，李 浩

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

1 研究概況

延長氣田構(gòu)造位于伊陜斜坡東南部，主力儲(chǔ)層為上古生界本溪組，山西組和石盒子組，巖性類型豐富，孔隙類型、成巖作用復(fù)雜，具有低滲、低孔、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。延長氣田2015年投入開發(fā)，目前處于穩(wěn)產(chǎn)階段。隨著氣田開發(fā)，開發(fā)方案設(shè)計(jì)指標(biāo)不能很好指導(dǎo)氣藏開發(fā)，如動(dòng)態(tài)資料顯示一部分氣井的泄氣半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于井距，造成氣藏井控程度低，制約最終氣藏采收率。采氣速度和井距兩項(xiàng)開發(fā)指標(biāo)是影響氣藏穩(wěn)產(chǎn)期限及最終采收率的重要因素。本次研究充分結(jié)合氣田靜動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析預(yù)測，對(duì)采氣速度和合理井距兩項(xiàng)指標(biāo)模擬預(yù)測并優(yōu)化，為開發(fā)調(diào)整方案提供依據(jù)。

2 開發(fā)指標(biāo)優(yōu)化

2.1 采氣速度優(yōu)化

采氣速度是氣田最重要開發(fā)方案指標(biāo)之一[2]，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為低滲低豐度氣田及水驅(qū)氣藏的采氣速度一般應(yīng)小于3%。為確定研究區(qū)合理的采氣速度，利用井區(qū)數(shù)值模型，設(shè)置多種采氣速度方案，模擬預(yù)測不同采氣速度方案的日產(chǎn)氣和累產(chǎn)氣量動(dòng)態(tài)特征，優(yōu)選合適的采氣速度，提高研究區(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度[3,4]。

目前研究區(qū)采氣速度為1.42%，因此圍繞該采氣速度設(shè)置不同采氣速度方案，進(jìn)行優(yōu)化模擬。模擬預(yù)測30年內(nèi)開發(fā)指標(biāo)，包括日產(chǎn)氣和累產(chǎn)氣情況。圖1為不同采氣速度下日產(chǎn)氣量模擬圖，采氣速度分別設(shè)置為1%、2%、2.5%、3%、3.5%和4%，與基礎(chǔ)采氣速度方案1.42%進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，隨著采氣速度的增大，井區(qū)日產(chǎn)氣量下降速度變快，預(yù)測在2046年后，3%采氣速度之下的日產(chǎn)氣量大于4%采氣速度下的日產(chǎn)氣量。圖2為不同采氣速度下的累產(chǎn)氣量模擬圖，發(fā)現(xiàn)隨著采氣速度增大，氣井累計(jì)產(chǎn)氣量有所增加，預(yù)測在2046年后，當(dāng)采氣速度為3%時(shí)累產(chǎn)氣量最大。通過模擬結(jié)果對(duì)比可知：當(dāng)采氣速度3%時(shí)，累產(chǎn)氣量最高，為141.5×108m3，采出程度最高為25.3%。

圖1 不同采氣速度下日產(chǎn)氣量動(dòng)態(tài)曲線

圖2 不同采氣速度下累產(chǎn)氣量動(dòng)態(tài)曲線

2.2 井距優(yōu)化

井距優(yōu)化的目的是使開發(fā)井網(wǎng)在不產(chǎn)生井間干擾的情況下，達(dá)到對(duì)儲(chǔ)量的最大控制和動(dòng)用程度。若井距過大，井間就會(huì)有部分含氣砂體不能被鉆遇或在儲(chǔ)集層改造過程中不能被人工裂縫溝通，造成開發(fā)井網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)量控制程度不足，采收率低；若井距過小，鉆井地面費(fèi)用增加，同時(shí)出現(xiàn)相鄰兩口井鉆遇同一砂體或人工裂縫系統(tǒng)重疊的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生井間干擾，致使單井最終累計(jì)產(chǎn)量下降，經(jīng)濟(jì)效益降低。研究區(qū)為巖性氣藏，受其成藏特點(diǎn)的影響，井網(wǎng)不規(guī)則，井網(wǎng)形式以適應(yīng)砂體走向和分布、較高程度地控制儲(chǔ)量為原則，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行部署，具體位置應(yīng)優(yōu)選儲(chǔ)層發(fā)育好、產(chǎn)能較大、氣層重疊部位，便于開采后期的層間調(diào)整[4,5]。

本研究首先通過統(tǒng)計(jì)試采井單井井距及控制儲(chǔ)量，表1為研究區(qū)部分井單井控制儲(chǔ)量井距統(tǒng)計(jì)表，統(tǒng)計(jì)得到研究區(qū)井距為288 m～1694 m，中值為1000 m，平均為991 m，基本確定目前研究區(qū)的井距范圍。通過統(tǒng)計(jì)部分試井測試不滲透邊界可知(表2)，部分生產(chǎn)井受儲(chǔ)層連通性的影響，控制面積較小，儲(chǔ)集體內(nèi)部存在巖性界面或成巖作用形成的物性界面，導(dǎo)致單個(gè)儲(chǔ)滲單元規(guī)模較小。表2統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，距離不滲透邊界的長度從8 m到1135 m不等，說明氣藏非均質(zhì)性強(qiáng)，研究區(qū)滲流單元大小不一，單井泄氣半徑不均。目前的平均井距991 m，不能有效控制氣藏，因此，應(yīng)具體根據(jù)不同的滲流單元制定相應(yīng)井距，從而提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度[2]。

表1 研究區(qū)部分井單井控制儲(chǔ)量井距統(tǒng)計(jì)表

表2 研究區(qū)部分試氣井不滲透邊界統(tǒng)計(jì)表

(續(xù)表2)

井號(hào)層位不滲透邊界(m)S50本2107Y310山1+盒822Y341-3山1+盒8205/8/9S212山2106S229-1山2102S260山2121Y272-1山2380Y333山1+山2223YP6山西組629/1135/65/177

備注：不滲透邊界54/147，表示試井解釋得到兩條不同方位的邊界距離，分別是54 m和147 m。

參考研究區(qū)開發(fā)方案中經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度計(jì)算結(jié)果(表3)，當(dāng)輸氣壓力為2.5 MPa時(shí)，經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度為2.3口/km2，意味著當(dāng)井網(wǎng)密度>2.3口/km2時(shí)，鉆井和地面成本增加，經(jīng)濟(jì)效益降低。圖3為開發(fā)方案中計(jì)算的井網(wǎng)密度-單井最終累計(jì)采氣量-采收率關(guān)系曲線圖，由圖3可知，當(dāng)井網(wǎng)密度>1口/km2時(shí)，氣井開始出現(xiàn)井間干擾，但隨著井網(wǎng)密度增加，氣藏采收率在持續(xù)提高；綜合考慮經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)密度和采收率，氣藏合理井網(wǎng)密度區(qū)間為1.0口/km2～2.3口/km2。由三角形布井方式井距計(jì)算公式(公式1)，其中SPC為實(shí)際井網(wǎng)密度，計(jì)算合理井距區(qū)間為659～1000 m。

(1)

表3 研究區(qū)開發(fā)方案井網(wǎng)密度計(jì)算結(jié)果

圖3 井網(wǎng)密度-單井最終累計(jì)采氣量-采收率關(guān)系曲線

本次研究在此基礎(chǔ)上設(shè)置不同井距，采用數(shù)值模擬方法模擬單井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，預(yù)測生產(chǎn)指標(biāo)，研究井距與日產(chǎn)和最終累計(jì)產(chǎn)量之間的關(guān)系(見圖4、圖5)。圖4是不同井距下日產(chǎn)氣量模擬曲線，表明日產(chǎn)氣量降低的幅度隨著井距的增大而增大，氣井在1200 m井距下日產(chǎn)氣量降幅最大。圖5是不同井距下累產(chǎn)氣量模擬曲線，發(fā)現(xiàn)氣井累計(jì)產(chǎn)氣量隨井距的降低而增加，說明儲(chǔ)量控制程度隨井距降低而提高，600 m井距下的累計(jì)產(chǎn)氣量最高，700 m井距下的累計(jì)產(chǎn)氣量略低，綜合考慮開發(fā)方案中經(jīng)濟(jì)合理井距區(qū)間(659 m～1000 m)，為滿足經(jīng)濟(jì)和技術(shù)要求，在部署加密井時(shí)，適當(dāng)縮小井距，進(jìn)行井網(wǎng)加密，可降低井距到700 m，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效氣田開發(fā)。

圖4 不同井距下日產(chǎn)氣量對(duì)比曲線

圖5 不同井距下累產(chǎn)氣量對(duì)比曲線

3 結(jié)論

本研究基于氣藏?cái)?shù)值模擬，對(duì)采氣速度和合理井距兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行模擬優(yōu)選，得到如下結(jié)論：將研究區(qū)的采氣速度由目前的1.42%提高至3%時(shí)，氣藏累計(jì)產(chǎn)氣量最高，建議后期開發(fā)調(diào)整時(shí)適當(dāng)提高采氣速度，以提高氣藏最終采收率；由于研究區(qū)儲(chǔ)層連通性較差，滲流單元大小不一，目前平均井距(991 m)不能較好控制氣藏，將井距降低為700 m時(shí)，氣井累產(chǎn)氣量最高，建議在井控面積較小的區(qū)域部署加密井，將井距降低為700 m，以提高氣藏井控程度和氣藏最終采收率。