蔡振華,廖新維
(中國(guó)石油大學(xué)(北京),北京 102249)
非常規(guī)氣藏地質(zhì)條件復(fù)雜,非均質(zhì)性極強(qiáng),單井控制儲(chǔ)量低,關(guān)井壓力恢復(fù)緩慢,具有較高的應(yīng)力敏感特征,壓裂裂縫隨著地層壓力降低而逐漸閉合。這些因素導(dǎo)致氣井的產(chǎn)能也具有動(dòng)態(tài)變化特征,且產(chǎn)能測(cè)試施工成本較高,從經(jīng)濟(jì)角度考慮,在生產(chǎn)周期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)多次產(chǎn)能試井[1-2]。針對(duì)以上問題,本文提出了1套非常規(guī)氣井動(dòng)態(tài)產(chǎn)能的評(píng)價(jià)方法,合理利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,節(jié)省了實(shí)際測(cè)試時(shí)間,節(jié)約了開發(fā)成本。
生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析方法包括阿普斯等方法、現(xiàn)代的Normalized Pressure Integral(NPI)、Blasingame等方法[3-7]。基本思想是通過引入新的無因次流量、壓力、擬時(shí)間函數(shù),利用典型曲線擬合(包括生產(chǎn)歷史擬合方法),實(shí)現(xiàn)不關(guān)井條件下利用氣井日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)(井口壓力和產(chǎn)量)獲得儲(chǔ)層參數(shù)。如果該井有壓力恢復(fù)試井,可通過二者結(jié)果進(jìn)行相互驗(yàn)證,提高擬合結(jié)果準(zhǔn)確度。
1.2.1 氣井產(chǎn)能方程產(chǎn)能測(cè)試最重要就是確定氣井產(chǎn)能方程,即:
式中:ψ(pR)為pR擬壓力,P Pa/s;pR為地層壓力,MPa;ψ 為 pwf擬壓力,P Pa/s;pwf為井底流壓,MPa;A、B為二項(xiàng)式系數(shù);Q為氣井流量m3/d。
由式(1)可知,為求取Q值,需先確定二項(xiàng)式系數(shù)A、B準(zhǔn)確值。
1.2.2 等時(shí)測(cè)試階段和延續(xù)流動(dòng)階段產(chǎn)量確定
對(duì)于1個(gè)處于穩(wěn)產(chǎn)期的氣井來說,可以輕易獲得該井的穩(wěn)定流壓和產(chǎn)量,利用陳元千提出的一點(diǎn)法無阻流量公式[8]進(jìn)行計(jì)算,即:
式中:QAOF為無阻流量,104m3/d;Qg為井口標(biāo)況下產(chǎn)量,104m3/d。
依次按照QAOF的10%、20%、40%、60%確定等時(shí)測(cè)試階段產(chǎn)量序列;按照QAOF的50%確定延續(xù)流動(dòng)階段產(chǎn)量。
1.2.3 產(chǎn)能方程系數(shù)B值與等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系
理論分析表明,為獲得穩(wěn)定的產(chǎn)能方程系數(shù)B,需使修正等時(shí)試井的等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間大于氣井的井筒儲(chǔ)集效應(yīng)時(shí)間,此時(shí)的不穩(wěn)定產(chǎn)能曲線為相互平行的直線。開井初期,由于受井筒儲(chǔ)集效應(yīng)的影響,產(chǎn)能方程系數(shù)B是1個(gè)隨時(shí)間延長(zhǎng)而不斷增大的變量,B只有在時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值時(shí)方為一恒定常數(shù)。描述B變化規(guī)律的數(shù)學(xué)式為[9-11]:
式中:Bt為不存在井儲(chǔ)效應(yīng)時(shí)的二項(xiàng)式產(chǎn)能方程系數(shù);t為生產(chǎn)時(shí)間,h;β為二項(xiàng)式參數(shù)B變化速率參數(shù),與氣井地層系數(shù)具有良好相關(guān)性。
其中:
針對(duì)燃?xì)馄髽I(yè)來說,其有著一個(gè)龐大的運(yùn)營(yíng)體系,隨著清潔性能源的全面普及和應(yīng)用,這給燃?xì)馄髽I(yè)的發(fā)展提供了條件。其不僅可以給城市群眾生活提供諸多便利,同時(shí)還能減少交通運(yùn)營(yíng)成本投放,改善城市基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)提升城市環(huán)境質(zhì)量以及推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展起到了現(xiàn)實(shí)性的效果。
式中:K為有效滲透率,10-3μm2;h為儲(chǔ)層有效厚度,m。
圖1為等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間與B的關(guān)系曲線。由圖1可看出,B值與等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系曲線有明顯拐點(diǎn),說明在等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值時(shí),B值為恒定常數(shù)。以穩(wěn)定點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的絕對(duì)無阻流量為基準(zhǔn),在相差10%的范圍內(nèi)確定的時(shí)間即合理等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間。
圖1 產(chǎn)能方程B系數(shù)與等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系曲線
1.2.4 二項(xiàng)式系數(shù)A值與延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系
當(dāng)確定的延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間偏小時(shí),未等到邊界非均值對(duì)氣井動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響就計(jì)算A值,此時(shí)井底流動(dòng)壓力可能保持較小下降速率,計(jì)算出的A值偏小;而實(shí)際上,在正確的延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間內(nèi),邊界或地層非均質(zhì)已經(jīng)開始對(duì)氣井動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響,此時(shí)A值才為準(zhǔn)確實(shí)際數(shù)值。顯然,偏小的延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間將導(dǎo)致A值過小,而A值與氣井絕對(duì)無阻流量又成反比關(guān)系,由此推出,偏小的延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間將導(dǎo)致無阻流量偏大,產(chǎn)能計(jì)算誤差較大。
對(duì)于處于擬穩(wěn)定狀態(tài)的氣井,二項(xiàng)式系數(shù)A可以表示為:
式中:T為氣藏溫度,K;re為氣藏邊界半徑,m;rw為井筒半徑,m;S為表皮系數(shù)。
圖2 延續(xù)階段時(shí)間與產(chǎn)能方程A系數(shù)關(guān)系曲線
以蘇里格致密氣藏蘇93井為例,采用“直井壓裂+有限導(dǎo)流+徑向復(fù)合地層+無邊界”模型,進(jìn)行模擬等時(shí)修正試井。地層參數(shù)如下:裂縫半長(zhǎng)為50 m,裂縫導(dǎo)流能力為170 ×10-3μm2·m,地層系數(shù)為24.6,地層滲透率為 1.7 × 10-3μm2,地層壓力為28.6 MPa,內(nèi)區(qū)半徑為50.9 m,內(nèi)外區(qū)滲透率比值為1.69。等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間為24 h,延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間為30 d,模擬壓力結(jié)果與實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。
根據(jù)以上數(shù)據(jù),建立出模擬二項(xiàng)式產(chǎn)能方程和實(shí)際二項(xiàng)式產(chǎn)能方程,進(jìn)行對(duì)比。
結(jié)果顯示,模擬測(cè)試中二項(xiàng)式系數(shù)A值為1192.57,B值為16.473,所得無阻流量為26.67×104m3/d;實(shí)際測(cè)試中二項(xiàng)式系數(shù)A值為1231.50,B值為18.426,所得無阻流量為24.25×104m3/d。對(duì)比發(fā)現(xiàn),模擬測(cè)試數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)非常接近,證明了應(yīng)用該評(píng)價(jià)方法所得結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。
根據(jù)本文方法,求出蘇15氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)各段產(chǎn)能和無阻流量(表2)。
表2 蘇15井動(dòng)態(tài)參數(shù)
由表2數(shù)據(jù)得出無阻流量隨著生產(chǎn)時(shí)間變化的曲線(圖3)。通過實(shí)際計(jì)算發(fā)現(xiàn),氣井無阻流量隨著時(shí)間不斷下降,但下降速度逐步變緩,在曲線中有明顯拐點(diǎn)。
圖3 蘇15井無阻流量隨時(shí)間變化曲線
(1)利用現(xiàn)代生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析方法獲得儲(chǔ)層參數(shù),將參數(shù)代入模型,模擬等時(shí)修正時(shí)間,可獲得該井產(chǎn)能方程和無阻流量。
(2)等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間和延續(xù)生產(chǎn)時(shí)間的準(zhǔn)確度對(duì)二項(xiàng)式系數(shù)的確定具有較大影響。
(3)通過實(shí)際計(jì)算發(fā)現(xiàn),氣井無阻流量隨著時(shí)間不斷下降,但下降速度逐步變緩,在曲線中有明顯拐點(diǎn)。
[1]宋洪慶,等.低滲致密氣藏低速非線性滲流產(chǎn)能研究[J]. 特種油氣藏,2011,18(2):79-81.
[2]梁彬,李閩,曾繁華,等.致密氣藏產(chǎn)能分析方法研究[J]. 斷塊油氣田,2005,12(1):30-33.
[3]胡建國(guó).產(chǎn)量遞減的典型曲線分析[J].新疆石油地質(zhì),2009,19(6):720 -722.
[4]胡建國(guó),張盛宗.應(yīng)用典型曲線進(jìn)行產(chǎn)量遞減分析[J].中國(guó)海上油氣,1995,9(5):325 -333.
[5]廖新維,沈平平.現(xiàn)代試井分析[M].北京:石油工程出版社,2002:1-154.
[6]孔祥言.高等滲流力學(xué)[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1999:1-7.
[7]莊惠農(nóng).氣藏動(dòng)態(tài)描述和試井[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004:10-439.
[8]黃炳光,等.氣藏工程分析方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004:5-128.
[9]李躍剛.利用一點(diǎn)法測(cè)試建立氣井的產(chǎn)能方程[J].石油勘探與開發(fā),1992,19(5):12-19.
[10]徐艷梅,郭平,等.大牛地氣田儲(chǔ)集層應(yīng)力敏感性研究[J].特種油氣藏,2007,14(3):72-74.
[11]將海軍,鄢捷年.裂縫性儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究[J].石油鉆探技術(shù),2000,28(6):32 -33.