趙 濤，孫新亞，李文鵬，葉小闖

(長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

蘇里格氣田天然氣氣井分類方法的研究

趙 濤，孫新亞，李文鵬，葉小闖

(長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

蘇里格氣田目前根據(jù)氣井儲(chǔ)層有效厚度等方法對(duì)氣井進(jìn)行劃分，制定不同工作制度及生產(chǎn)措施以確保氣井穩(wěn)產(chǎn)，發(fā)揮最大產(chǎn)能。但由于僅從原始儲(chǔ)層物性進(jìn)行劃分，未考慮氣井投產(chǎn)以后實(shí)際產(chǎn)能、壓降速率等動(dòng)態(tài)因素，加之該氣田屬于非均質(zhì)氣藏，氣層連通性差，在生產(chǎn)過(guò)程中往往出現(xiàn)氣井實(shí)際產(chǎn)能與評(píng)價(jià)結(jié)果不相符的情況，從而影響氣井生產(chǎn)制度的制定工作。從靜態(tài)分類入手，依靠測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、試氣數(shù)據(jù)、氣井套壓降和氣井套壓降產(chǎn)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，利用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)氣井進(jìn)行分類，并首次引入氣井生產(chǎn)時(shí)間概念對(duì)不同生產(chǎn)時(shí)間的氣井進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類，進(jìn)而根據(jù)動(dòng)態(tài)分類結(jié)果制定某一階段氣井工作制度和生產(chǎn)措施，確保氣井高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

蘇里格氣田；氣井；動(dòng)態(tài)分類

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側(cè)蘇里格廟地區(qū)，勘探面積20000km2，地質(zhì)條件復(fù)雜，是一個(gè)低壓、低產(chǎn)、低滲、非均質(zhì)性的巖性氣藏。目前，蘇里格氣田已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)氣高峰期，到2011年1月1日，蘇里格氣田共有生產(chǎn)氣井X口，但是隨著氣田的地質(zhì)狀況而引發(fā)的一些不足也逐漸暴露出來(lái)，相同配產(chǎn)的氣井在相同的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)套壓下降速度差距很大。在單井生產(chǎn)初期，套壓降在0.008～0.18MPa/d不等。面對(duì)蘇里格氣田幾千口氣井的實(shí)際情況必須制定出合理的工作制度和生產(chǎn)措施才能實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間和較高的氣井采收率，而制定工作制度和生產(chǎn)措施的依據(jù)就是根據(jù)氣井生產(chǎn)情況對(duì)氣井進(jìn)行合理分類。為此，筆者對(duì)蘇里格氣田天然氣氣井分類方法進(jìn)行了研究。

1 常用氣井分類方法

1.1儲(chǔ)層參數(shù)法

利用儲(chǔ)層參數(shù)法對(duì)氣井進(jìn)行分類時(shí)，主要是參考?xì)饩挠行?chǔ)層厚度來(lái)對(duì)氣井進(jìn)行分類，具體情況如下：①Ⅰ類井，有效儲(chǔ)層單層連續(xù)厚度≥ 5m或有效儲(chǔ)層累計(jì)厚度≥ 8m且相對(duì)集中分布；②Ⅱ類井，有效儲(chǔ)層單層連續(xù)厚度介于3～ 5m或有效儲(chǔ)層累計(jì)厚度≥ 8m且呈薄互層狀分布； ③Ⅲ類井，有效儲(chǔ)層單層連續(xù)厚度小于3m或有效儲(chǔ)層累計(jì)厚度<8m。該方法屬于靜態(tài)評(píng)價(jià)法，無(wú)法動(dòng)態(tài)地反映氣井的產(chǎn)能狀況。因?yàn)樘K里格氣田氣井自然產(chǎn)能低，一般需要經(jīng)過(guò)酸化壓裂進(jìn)行儲(chǔ)層改造，由于改造后的效果對(duì)氣層產(chǎn)氣影響較大，單憑氣井厚度進(jìn)行劃分明顯存在局限性。以蘇X井為例，射孔井段:①3230～3234m，儲(chǔ)層有效厚度4.3m；②3201～3207m,儲(chǔ)層有效厚度7.0m。采用儲(chǔ)層參數(shù)法評(píng)價(jià)為Ⅰ類井，該井投產(chǎn)前測(cè)試產(chǎn)量為0.84×104m3/d，利用一點(diǎn)法測(cè)試計(jì)算得到的氣體無(wú)阻流量為2.12×104m3/d，改造后的產(chǎn)能狀況與評(píng)價(jià)結(jié)果不符，因而利用儲(chǔ)層參數(shù)分類法不能真實(shí)反映氣井改造后的實(shí)際產(chǎn)能。

1.2試氣無(wú)阻流量法

在一般情況下，試氣無(wú)阻流量能夠直接反映氣井的產(chǎn)能狀況，具體情況如下：①Ⅰ類井，無(wú)阻流量大于10×104m3/d；②Ⅱ類井，無(wú)阻流量大于5×104m3/d但小于10×104m3/d；③Ⅲ類井，無(wú)阻流量小于5×104m3/d。由于目前蘇里格氣田氣井的無(wú)阻流量均是在投產(chǎn)前采用一點(diǎn)法測(cè)試計(jì)算得到，所以其無(wú)阻流量反映的是生產(chǎn)初期近井地層壓裂裂縫帶的滲流特征，而隨著氣井的生產(chǎn)，遠(yuǎn)井地區(qū)基質(zhì)儲(chǔ)層

能量逐漸被動(dòng)用。以桃X井為例，該井投產(chǎn)前測(cè)試無(wú)阻流量為20.45×104m3/d，根據(jù)試氣無(wú)阻流量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分為Ⅰ類井。該井開(kāi)井生產(chǎn)時(shí)井口套壓為24.0MPa，日產(chǎn)氣量2.2×104m3/d，但產(chǎn)量、壓力下降很快，生產(chǎn)174d時(shí)井口套壓降至7.4MPa，日產(chǎn)氣量降至0.5×104m3/d，更換計(jì)量方式后測(cè)得實(shí)際產(chǎn)量為0.2×104m3/d，顯然試氣無(wú)阻流量評(píng)價(jià)結(jié)果與真實(shí)產(chǎn)量不符。

2 綜合分類法

利用儲(chǔ)層參數(shù)法和試氣無(wú)阻流量法對(duì)氣井進(jìn)行分類，都不能正確反映氣井正常生產(chǎn)能力的情況。應(yīng)對(duì)影響氣井產(chǎn)能的各個(gè)因素進(jìn)行單因素分析，找出最具代表性的參數(shù)[3]，然后利用數(shù)學(xué)方法(如擬合、歸一、無(wú)因次化、模糊處理等)處理成一個(gè)綜合系數(shù)作為分類標(biāo)準(zhǔn)。

2.1地層系數(shù)與無(wú)阻流量之間特征分析

根據(jù)低滲、致密氣藏的滲流規(guī)律：

(1)

由式(1)可以看出，地層有效厚度與有效滲透率的乘積即地層系數(shù)kh，是影響產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。地層系數(shù)反映了氣藏的靜態(tài)特征，而試井時(shí)的無(wú)阻流量則反映了氣藏的開(kāi)發(fā)之初原始地層壓力下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征。單井的絕對(duì)無(wú)阻流量AOF是非常重要的參數(shù)，其直接反映了氣井的產(chǎn)能和潛力[4]。

2.2分類方法

利用地層系數(shù)kh和試氣無(wú)阻流量AOF等參數(shù)，使用模糊數(shù)學(xué)對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行處理形成一個(gè)綜合評(píng)價(jià)因子CCF。

對(duì)地層系數(shù)kh、試氣無(wú)阻流量AOF進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，上述參數(shù)均屬于越大越優(yōu)型參數(shù)，其中地層系數(shù)屬于偏大型正態(tài)分布，其隸屬函數(shù)為：

(2)

式中，kh=∑kihi，ki為第i壓裂層的滲漏率，10-3μm2；hi為第i壓裂層的厚度，m。

地層系數(shù)權(quán)重為：αkh=0.8。

試氣無(wú)阻流量屬于偏大型柯西分布，其隸屬函數(shù)為：

(3)

試氣無(wú)阻流量權(quán)重為：αAOF=0.2。

定義綜合評(píng)價(jià)因子CCF：

CCF=μ(kh) ·αkh+μ(AOF)·αAOF

(4)

式(4)中地層系數(shù)權(quán)重和試氣無(wú)阻流量權(quán)重由專家根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證獲得。具體分類規(guī)則如下：①Ⅰ類井，其CCF大于0.317；②Ⅱ類井，其CCF大于0.29但小于0.317；③Ⅲ類井，其CCF小于0.29。

根據(jù)綜合分類法可以將地層系數(shù)kh和試氣無(wú)阻流量AOF有效結(jié)合起來(lái)，利用模糊數(shù)學(xué)模型對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后可以得出一個(gè)接近實(shí)際生產(chǎn)情況的氣井分類效果，對(duì)氣井合理配產(chǎn)和氣井生產(chǎn)初期的管理有一定現(xiàn)實(shí)意義。

3 單位套壓降采氣量法

由于蘇里格氣田普遍采用井下節(jié)流工藝生產(chǎn)，受節(jié)流器以及夏季和冬季生產(chǎn)制度的不同的影響，井口油壓并不能實(shí)際反應(yīng)生產(chǎn)情況，而井口套壓在生產(chǎn)過(guò)程中受外界因素影響較小，根據(jù)氣井井口套壓狀況結(jié)合對(duì)應(yīng)的累計(jì)采氣量，能夠較好地反映氣井的生產(chǎn)能力。

氣井單位套壓降采氣量不是一個(gè)定值，隨著開(kāi)采時(shí)間的延長(zhǎng)，壓力波及范圍不斷增大，氣井的生產(chǎn)特征從反映與壓裂裂縫溝通的近井地帶儲(chǔ)層特征逐漸過(guò)渡到表現(xiàn)為反映遠(yuǎn)井地帶儲(chǔ)層的滲流特征，氣井的單位套壓降隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)也要發(fā)生相應(yīng)的變化。

圖1 分類井單位套壓降采氣量與生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系圖

通過(guò)對(duì)典型氣井套壓降累計(jì)產(chǎn)氣曲線和典型氣井單位套壓降采氣量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)單位壓降采氣量能夠較好的反映氣井的生產(chǎn)能力，經(jīng)過(guò)對(duì)分類氣井不同生產(chǎn)時(shí)期的單位套壓降采氣量與對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，利用Matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到3條相關(guān)性較好的冪函數(shù)曲線(見(jiàn)圖1)。由此，在Ⅰ類井與Ⅱ類井曲線之間及Ⅱ類井與Ⅲ類井曲線之間的1/2處各插入一條曲線，得到2個(gè)冪函數(shù)關(guān)系式，暫定這2個(gè)冪函數(shù)關(guān)系式為氣井處于不同生產(chǎn)時(shí)期時(shí)單位套壓降采氣量分類標(biāo)準(zhǔn)的判斷關(guān)系式。但是對(duì)于因生產(chǎn)制度變化所引起的套壓上升、產(chǎn)量下降的情況無(wú)法剔除，影響分類效果。對(duì)于簡(jiǎn)單幾口典型氣井在圖示中增加擬合冪函數(shù)可以對(duì)各類氣井加以區(qū)分，但是當(dāng)井?dāng)?shù)達(dá)到幾百口、上千口時(shí)該分類方法將失效，無(wú)法進(jìn)行劃分。

4 產(chǎn)量加權(quán)套壓法

由于利用單位套壓降采氣量法進(jìn)行氣井分類時(shí)沒(méi)有考慮因生產(chǎn)制度的變化而關(guān)井對(duì)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果的影響，因而引入產(chǎn)量加權(quán)套壓法，對(duì)氣井因工作制度變化而關(guān)井的情況進(jìn)行有效處理，能夠更加真實(shí)合理地反映氣井因關(guān)井而造成的影響。

(5)

式中，WSP表示產(chǎn)量加權(quán)套壓。

具體分類規(guī)則如下：①Ⅰ類井產(chǎn)量加權(quán)套壓大于1;②Ⅱ類井產(chǎn)量加權(quán)套壓小于10但大于7;③Ⅲ類井產(chǎn)量加權(quán)套壓小于7。

產(chǎn)量加權(quán)套壓法可以有效將因關(guān)井產(chǎn)生的影響進(jìn)行剔除，加權(quán)產(chǎn)量可以有效反映氣井的套壓與產(chǎn)量之間的關(guān)系，并且可以對(duì)不同生產(chǎn)時(shí)間的氣井進(jìn)行比較，但該方法未能考慮地層原始資料，因而并不能對(duì)氣井進(jìn)行全面分類。

5 動(dòng)態(tài)分類法

綜合上述氣井分類的優(yōu)點(diǎn)以形成氣井動(dòng)態(tài)分類法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣井進(jìn)行良好分類，具體過(guò)程如下：①根據(jù)地層系數(shù)kh的模糊數(shù)學(xué)分布函數(shù)計(jì)算其在正態(tài)分布下的隸屬度；②根據(jù)試氣無(wú)阻流量AOF的模糊數(shù)學(xué)分布函數(shù)計(jì)算其在偏大型柯西分布下的隸屬度；③根據(jù)產(chǎn)量加權(quán)套壓的模糊數(shù)學(xué)分布函數(shù)(屬于越大越優(yōu)型參數(shù))偏大型正態(tài)分布下的隸屬度；④根據(jù)模糊數(shù)學(xué)方法計(jì)算該井在不同權(quán)重下的模糊數(shù)學(xué)綜合系數(shù)CM(CM=μ(kh) ·αkh+μ(AOF)·αAOF+μ(WSP)·αWSP)；⑤根據(jù)該井模糊數(shù)學(xué)綜合系數(shù)來(lái)判斷該井分類。

該分類法綜合考慮氣井靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)并利用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行處理得出綜合系數(shù)，可以很好地反映氣井分類情況，能夠確保理論與實(shí)際生產(chǎn)情況的統(tǒng)一，是一種合理有效的方法。

6 應(yīng)用舉例

對(duì)蘇48井區(qū)典型氣井應(yīng)用儲(chǔ)層分類、試氣無(wú)阻流量分類、綜合分類、單位套壓降分類、加權(quán)套壓分類及動(dòng)態(tài)分類等方法進(jìn)行分類，通過(guò)與氣井當(dāng)前日產(chǎn)氣量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用動(dòng)態(tài)分類方法得到的日產(chǎn)氣量與當(dāng)日產(chǎn)氣量最為接近，因而可以準(zhǔn)確反映氣井目前生產(chǎn)情況(見(jiàn)表1)。

表1 蘇48井區(qū)典型氣井分類舉例

7 結(jié)論和建議

根據(jù)對(duì)各種氣井分類方法的分析可知，由于動(dòng)態(tài)分類方法綜合考慮了氣井靜態(tài)資料、試氣資料以及實(shí)際生產(chǎn)情況，因而是一種合理有效的氣井分類方法。另外，可以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中對(duì)計(jì)算結(jié)果采取動(dòng)態(tài)標(biāo)記的方法，例如蘇X井51，其中51表示該井生產(chǎn)5年，目前為Ⅰ類井，并可編制程序定期對(duì)氣井標(biāo)記進(jìn)行更新以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際工作的開(kāi)展。

[1]閆健，張寧生，劉曉娟.蘇里格低滲氣井合理分類與配產(chǎn)研究[J].鉆采工藝，2008(5)：59-61.

[2]趙素惠，歐陽(yáng)誠(chéng)，華樺.蘇里格氣田氣井分類方法研究[J].天然氣技術(shù)，2010(4):11-13.

[3]張烈輝，嚴(yán)謹(jǐn).一種簡(jiǎn)便的凝析氣井合理產(chǎn)量確定方法[J].天然氣工業(yè)，2005,25(10)：79-81.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.08.021

TE332

A

1673-1409(2011)08-0066-04