王川杰 袁續(xù)祖 高 威 陶小波

（中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦）

威遠氣田頁巖氣井產量遞減分析方法研究

王川杰 袁續(xù)祖 高 威 陶小波

（中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦）

頁巖氣是一種重要的非常規(guī)資源，我國頁巖氣資源量巨大。國內非常規(guī)天然氣的勘探開發(fā)還處于探索階段，目前迫切需要開展頁巖氣井的動態(tài)分析研究。通過對傳統(tǒng)的Arps產量遞減分析方法以及1／q～t0.5分析方法的介紹，探討了兩類方法在頁巖氣井遞減分析預測中的適用性，并將預測結果與數(shù)值模擬結果進行對比。最后應用1／q～t0.5分析方法對已投產的兩口頁巖氣井水平井，X井和Y井進行了短期的產量預測。圖9表4參10

遞減分析 頁巖氣井 產量預測 Arps方法 1／q～t0.5方法

0 引言

我國頁巖氣分布廣泛，在中國各個地質歷史時期的陸相及海相頁巖中都分布有較廣泛的頁巖氣。初步估算僅四川盆地4000 m以上深度范圍內的志留系龍馬溪組和寒武系筇竹寺組頁巖氣資源量可達（4～10）×108m3，具有廣闊的勘探開發(fā)前景。但我國非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)起步較晚，還處于探索階段，在頁巖氣井的產量遞減分析方面幾乎是一片空白，與國外相比有較大差距。筆者擬討論傳統(tǒng)的Arps遞減曲線法在頁巖氣井遞減分析中的適應性，并介紹一種新的適合于頁巖氣井的遞減曲線法，在數(shù)值模擬軟件中模擬一口頁巖氣水平井，并應用上述遞減曲線法對該模擬井的生產數(shù)據(jù)進行分析、預測，最后應用新提出的遞減曲線法對X井和Y井進行了短期產量預測。

1 產量遞減分析方法

油氣井的產量并不是恒定不變的，而是隨著油氣開采進程或開發(fā)措施的實施過程不斷發(fā)生變化的。油氣產量在一定時期內可能表現(xiàn)為上升趨勢，而在另外的時期內則可能趨于穩(wěn)定，但在油氣田開發(fā)的大部分時間內，卻以不斷遞減的趨勢發(fā)展變化著［1］。頁巖氣井在遞減期內采出的天然氣數(shù)量大，而且持續(xù)時間長，根據(jù)國外學者的統(tǒng)計，頁巖氣井的壽命普遍比較長，有的甚至可達100年。頁巖氣的遞減規(guī)律也十分復雜，因此研究頁巖氣井的遞減規(guī)律具有重要意義。

1.1 Arps遞減分析方法［2］

幾乎所有常規(guī)的遞減曲線分析方法都是依據(jù)由Arps建立的經(jīng)驗產量－時間方程：

式中：

qi—參考點i點產量，m3／d；

Di—參考點i點遞減率；

t—參考點i點對應的時間，d；

b—常數(shù)。

b＝0時，根據(jù)式（1）可得到指數(shù)遞減方程：

b＝1時，為調和遞減，可得：

b值在0～1之間時，為雙曲遞減。

從上述三種遞減模式可以看出，傳統(tǒng)的Arps遞減分析方法中b的取值在0到1之間。

1.2 1／q～t0.5分析方法［3］

頁巖氣藏儲層非常致密，基質滲透率一般在（1× 10－7～1×10－10）μm2，因此頁巖氣藏的開發(fā)必須依靠大規(guī)模的體積壓裂，形成復雜的裂縫網(wǎng)絡，才可能有經(jīng)濟效益。壓裂后的頁巖氣井線性流的持續(xù)時間將比常規(guī)氣藏氣井的線性流持續(xù)時間長得多。Wattenbarger等學者研究了致密氣藏中的線性流，認為當致密氣藏中氣井定壓生產時，在壓力波及到供給邊緣之前，1／q與t0.5之間存在以下關系式：

式中：

A－常數(shù)。

從式（4）中可以看出，1／q與t0.5呈線性關系，應用此關系式可以對氣井的產氣量進行預測。

圖1 頁巖氣分段壓裂水平井日產氣量和累產氣量預測圖

2 預測結果討論

根據(jù)頁巖氣藏的特點，在油氣藏數(shù)值模擬軟件Eclipse2010.1中選擇CBM（煤層氣）模型，應用塊中心網(wǎng)格系統(tǒng)建立考慮吸附氣解吸的頁巖氣水平井單井數(shù)值模擬模型，模擬水平段長度為1200 m，分10段壓裂，主裂縫半長100 m，基質滲透率1×10－8μm2，裂縫滲透率1×10－7μm2，地層壓力系數(shù)2.0，假設氣體組分均為C1，平均含氣量為2.57 m3／t。圖1給出了模擬井的日產氣量和累產氣量預測圖，表1給出了具體的日產氣量和累產氣量數(shù)值。

表1 模擬井的日產氣量和累產氣量

2.1 預測1

應用Arps產量遞減分析方法對模擬氣井前3年的生產數(shù)據(jù)進行分析，分析和預測結果見圖2，擬合得式（1）中的b值為2.207，具體的氣產量預測值見表2。

圖2 頁巖氣水平井日產氣量Arps法預測1

2.2 預測2

應用Arps產量遞減分析方法對模擬氣井前4年的生產數(shù)據(jù)進行分析，分析和預測結果見圖3，擬合得式（1）中的b值為2.162，具體的氣產量預測值見表2。

圖3 頁巖氣水平井日產氣量Arps法預測2

2.3 預測3

應用Arps產量遞減分析方法對模擬氣井前5年的生產數(shù)據(jù)進行分析，分析和預測結果見圖4，擬合得式（1）中的b值為2.118，具體的氣產量預測值見表2。

圖4 頁巖氣水平井日產氣量Arps法預測3

2.4 預測4

應用1／q～t0.5遞減分析方法對模擬氣井前3年的生產數(shù)據(jù)進行分析，分析和預測結果見圖5，具體的氣產量預測值見表2。

圖5 頁巖氣水平井日產氣量1／q～t0.5法預測4

2.5 預測5

應用1／q～t0.5遞減分析方法對模擬氣井前4年的生產數(shù)據(jù)進行分析，分析和預測結果見圖6，具體的氣產量預測值見表2。

圖6 頁巖氣水平井日產氣量1／q～t0.5法預測5

2.6 預測6

應用1／q～t0.5遞減分析方法對模擬氣井前5年的生產數(shù)據(jù)進行分析，分析和預測結果見圖7，具體的氣產量預測值見表2。

圖7 頁巖氣水平井日產氣量1／q～t0.5法預測6

圖2～圖7以及表2分別給出了對不同時間長度的生產數(shù)據(jù)應用不同的產量預測方法分析的結果。從上述圖和表中可以看出，應用Arps產量遞減分析方法分析頁巖氣井的產量數(shù)據(jù)會出現(xiàn)b＞1的現(xiàn)象，這一點與常規(guī)氣藏氣井的特點有所不同，而且隨著生產數(shù)據(jù)時間點的延長，b值也越來越小，即越接近于1。應用1／q～t0.5遞減分析方法來分析頁巖氣井的產量數(shù)據(jù)，其預測結果的誤差要比Arps方法小得多。

表2 6種產量預測方法和數(shù)值模擬方法預測結果的比較

3 實例計算

3.1 X井

X井是我國國內第一口頁巖氣水平井，于2011年8月投產。該井自2012年5月以來，由于測井等原因，生產數(shù)據(jù)不連續(xù)且有部分異常，因此這里選用的分析數(shù)據(jù)是2012年5月以前的生產數(shù)據(jù)，應用1／q～t0.5遞減分析方法對選取的生產數(shù)據(jù)進行分析，得到如表3的分析、預測結果。

表3 X井日產氣量預測

3.2 Y井

Y井是也是一口頁巖氣水平井，于2012年1月投產。該井自2012年5月以來，由于井底積液等原因，生產數(shù)據(jù)有異常，因此這里選用的分析數(shù)據(jù)是2012年5月以前的生產數(shù)據(jù)，應用1／q～t0.5遞減分析方法對選取的生產數(shù)據(jù)進行分析，得到如表4的分析、預測結果。

表4 Y井日產氣量預測

從計算結果可以看出，Y井井底積液（未返排的壓裂液）嚴重影響了該井的正常生產，導致遞減分析預測結果可能會比排液后期的生產情況要差。

4 結論

（1）傳統(tǒng)的Arps產量遞減分析方法不能直接應用于頁巖氣井，因為擬合得到的b值大于1，超出了正常使用范圍，必須要加以修正后才能應用于頁巖氣井。

（2）氣產量歷史數(shù)據(jù)的時間點越長，Arps產量遞減分析方法擬合得到的b值越小，其預測結果也越接近于真實數(shù)據(jù)。

（3）新采用的產量遞減分析方法應用于頁巖氣井時，比Arps方法誤差小，且操作簡單，實用性更強。

（4）新采用的產量遞減分析方法要求在壓力沒有波及到供給邊界之前才能使用，不然可能會導致誤差較大。

（5）井底積液會影響到頁巖氣井產量的預測精度，排液后期利用新提出的產量遞減分析方法對頁巖氣井產量的預測會更準確。

1 李傳亮.油藏工程原理［M］.石油工業(yè)出版社，2005.

2 雷群，萬玉金，孫賀東，等.生產動態(tài)分析理論與實踐［M］.石油工業(yè)出版社，2011.

3 Life－cycle decline curve estimation for tight／shale gas reservoirs［R］.Ray J.Ambrose，C.R.Clarkson，Jerry Youngblood， etc.SPE 140519.

4 胡文瑞，翟光明，李景明.中國非常規(guī)油氣的潛力和發(fā)展［J］.中國工程科學，2010，12（5）：25－29.

5 張金川，徐波，聶海寬，等.中國頁巖氣資源勘探潛力［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（6）：136－140.

6 張金川，金之鈞，袁明生.頁巖氣成藏機理和分布［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（7）：15－18.

7 陳尚斌，朱炎銘，王紅巖，等.中國頁巖氣研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.石油學報，2010，31（4）：689－694.

8 郭宏，李凌，楊震，等.有效開發(fā)中國頁巖氣［J］.天然氣工業(yè)，2010，30（12）：110－113.

9 Rasheed O.Bello and Robert A.Wattenbarger.Multi－stage Hydraulically Fractured Horizontal Shale GasWell Rate Transient Analysis［J］.Texas A＆M University SPE 126754.

10 R.O.Bello and R.A.Wattenbarger.Modelling and Analysis of Shale Gas Production With a Skin Effect［J］.Texas A＆M University SPE 143229.

（修改回稿日期 2013－05－20 編輯 文敏）

王川杰，男，1983年出生，碩士，工程師；2010年畢業(yè)于西南石油大學，主要從事油氣田開發(fā)研究工作。地址：（642450）四川省內江市威遠縣石油基地。電話：（0832）8240058。E－mail：wcjduke＠163.com