河流相平面非均質儲層水平井泄氣范圍確定方法

王樹平

(1.中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院， 北京 100083; 2.中石化海相油氣藏開發重點實驗室， 北京 100083)

在氣田開發過程中，無論是氣田新區產能建設還是老區綜合調整，開發技術政策都必須提供合理井距參數，而氣井泄氣半徑大小是確定合理井距的依據。在河流相致密砂巖儲層[1-2]中，其儲層砂體縱向多期疊置，橫向切割連片，相變快，儲層平面非均質性強。河道心灘大小、形態，河道寬度和方向對氣井泄氣范圍都有較大影響，氣井的泄氣邊界一般呈非規則分布，同時心灘或河道內部也存在非均質，水平段砂體鉆遇率小于1，而含氣鉆遇率更低，這些因素增加了氣井實際泄氣范圍的確定難度。

近年來，中外針對氣井泄氣半徑開展了大量研究[3-6]。研究成果的特征有：首先假設條件儲層均質連續；其次井控邊界規則，直井滲流邊界一般假設為圓形或橢圓形，水平井假設為橢圓或矩形。而河流相儲層非均質嚴重，導致計算方法得到的氣井泄氣半徑與實際滲流范圍存在一定偏差。文獻[7]雖然考慮了儲層非均質性，但對沿水平段物性變化考慮不足，沒有考慮氣井井控邊界的非規則分布特征。因此針對這種河流相平面非均質嚴重的儲層，需要進一步完善已有氣井泄氣范圍研究方法，進而為氣藏合理井距確定提供依據。

1 氣井泄氣半徑計算方法

利用氣井生產數據評價氣井動態儲量，再根據儲層有效厚度等參數確定井控范圍內的有效滲流體積和滲流面積大小。針對河流相非均質儲層，井控范圍內采用砂巖含氣鉆遇率等指標表征非均質性，計算得到氣井真實井控范圍。

1.1 井控動態儲量評價方法

對于定容氣藏，以往評價動態儲量常用P/Z(P為地層壓力， MPa；Z為偏差因子，無因次)物質平衡分析方法。但該方法假設氣體孔隙體積恒定，沒有考慮地層的壓縮性、孔隙流體物性參數的變化。文章依據流動物質平衡原理，考慮氣體屬性變化以及氣井變產量和變壓力的情況，應用變流量P/Z**(Z**為目前地層壓力下考慮地層壓縮和流體膨脹的氣體偏差因子，無因次)和AG物質平衡(agarwal-gardner flowing material balance, AG FMB)等方法[8-13]綜合評價氣井動態儲量。

(1)P/Z**方法計算公式為

(1)

(2)AG FMB方法計算公式為

(2)

1.2 氣井泄氣半徑計算

在評價氣井井控動態儲量基礎上，采用容積法，利用氣井有效儲層厚度(h)、氣層有效孔隙度(Φ)、含氣飽和度(Sgi)等參數，計算氣井井控面積。對于均質連續儲層，含氣面積(A)即真實的井控面積(圖1)，其表達式為

A=GBgi/(ΦhSgi)

(3)

式(3)中：A為井控面積，m2;h為氣層有效厚度，m;Φ為氣層有效孔隙度,%;Sgi為原始含氣飽和度,%;Bgi為地層氣體積系數。

而對于河流相非均質儲層，砂巖或含氣鉆遇率都小于100%，同時考慮儲層平面物性變化，實際井控面積A1要遠遠大于均質儲層井控面積A。對于壓裂水平井，沿著水平段平面分為多個區，每個區物性不同，則氣井實際井控面積A1如圖2所示。

實際井控面積A1計算方法為

(4)

圖2井控面積A1可表示為

Xf為裂縫半長，m圖1 均質儲層氣井井控范圍Fig.1 Well control range of gas well in homogeneous reservoir

圖2 平面砂泥交互非均質儲層井控面積Fig.2 Well control area of plane sand mud interaction heterogeneous reservoir

A1=(L+2Re)2(Xf+Re)=

(5)

則基質泄氣半徑Re可表示為

(6)

將式(4)代入式(6)得

Re=(-(2L+4Xf)+{(2L+4Xf)2-

(7)

計算得到的等效泄氣半徑假設為矩形，實際儲層尤其河流相儲層平面分布變化大，氣井實際泄氣范圍與河道心灘大小、形態、河道寬度和方向都有關系，在井控滲流體積不變的基礎上，結合氣井所在儲層分布特征，重新調整氣井實際泄氣邊界范圍。如圖3所示：圖3(a)為河道心灘位置一口投產水平井；圖3(b)為理論計算氣井矩形泄氣范圍；圖3(c)為根據儲層分布特征調整后的氣井泄氣范圍。調整后的井控范圍更加符合實際，這樣才能為新井設計或老區調整方案提供有效支撐。

圖3 氣井泄氣范圍調整方法示意圖Fig.3 Schematic diagram of adjustment method for gas release range of gas well

2 實例應用

X1井是一口壓裂水平井，水平段鉆遇及測井如圖4所示，根據全烴顯示平面上分為3個區間：一區150 m，孔隙度11.5%，含氣飽和度55%；二區100 m，孔隙度11%，含氣飽和度58%；；三區500 m，孔隙度10.1%，含氣飽和度48%。孔隙度加權平均10.5%，含氣飽和度加權平均50.7%。該井含氣鉆遇率為62.5%(該區域2016—2018年84口開發水平井平均鉆遇率為65.1%)。

氣井產特征曲線如圖5所示，流動物質平衡評價氣井動態儲量為5 891×104m3(圖6)，氣井參數如表1所示。根據式(4)得出平面有效滲流面積為0.796 7 km2。根據式(7)，考慮儲層非均質性，得出基質泄氣半徑Re=180 m，則水平段兩側泄氣半長為Re+Xf=255 m,如圖7(b)所示。若不考慮儲層非均質性則基質泄氣半徑Re=102 m，則水平段兩側泄氣半長為Re+Xf=177 m,如圖7(a)所示。結合水平井所在儲層地質特征，通過控制平面滲流面積，氣井實際泄氣范圍調整如圖7(c)所示。由圖7可知：考慮非均質性計算的泄氣半徑大于均質儲層，同時根據儲層特征調整井控泄氣邊界，更符合氣井的生產實際。

圖6 P/Z**和AG FMB方法評價氣井儲量Fig.6 Evaluation of gas well reserves by P/Z** and AG FMB methods

表1 流動物質平衡方法評價氣井儲量

圖7 考慮儲層非均質性對氣井泄氣半徑影響Fig.7 Considering the influence of reservoir heterogeneity on gas well’s drainage radius

3 結論

(1)針對河流相沉積平面非均質儲層，利用物質平衡方法評價氣井動態儲量，進而得到氣井真實井控面積大小，是計算氣井有效泄氣半徑的基礎。

(2)在非均質儲層條件下，計算氣井泄氣半徑要綜合考慮儲層的含氣性、物性參數變化和儲層分布等因素，確定的氣井泄氣范圍才能真實反映氣井壓力有效波及區域。

(3)平面非均質儲層氣井泄氣范圍確定方法的研究，將為該類氣藏合理布井提供了有效支撐。