黃萬(wàn)書 倪 杰 劉維東

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川 德陽(yáng) 618000；2.中國(guó)石油西南油氣田公司通信與信息技術(shù)中心，四川 成都 610051）

0 引言

氣田開發(fā)作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，涵蓋了氣藏動(dòng)態(tài)、井筒舉升和地面集輸?shù)雀鱾€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。但目前的分析研究基本上是逐點(diǎn)分析，再通過(guò)人工方式進(jìn)行綜合、統(tǒng)計(jì)和分析，難免出現(xiàn)資料錯(cuò)漏、人為誤差、耗時(shí)多等問(wèn)題，從而影響系統(tǒng)分析的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。對(duì)氣藏—井筒—管網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)一體化動(dòng)態(tài)模擬將單個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密地連接起來(lái)，不僅能夠在氣田投產(chǎn)前對(duì)各種方案設(shè)想進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，而且還可以投產(chǎn)后跟蹤監(jiān)測(cè)、優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，以便獲取最高的開采效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1 氣藏概況及軟件功能特點(diǎn)

1.1 馬井蓬萊鎮(zhèn)組氣藏概況

馬井蓬萊鎮(zhèn)組氣藏位于四川盆地西部龍門山中段前緣彭縣斷層下盤北部，為構(gòu)造背景下的巖性復(fù)合圈閉氣藏，儲(chǔ)集層主要為三角洲平原—前緣分支河道及河口壩砂體，以中孔—微喉、小孔—微喉為主?？紫抖戎饕獮?.13%～19.39%，平均值為10.51%。滲透率一般為0.16～2.5 mD，平均值為1.072 5 mD。屬于近常規(guī)—致密儲(chǔ)層。

氣藏地層壓力一般在17.97～31.98 MPa，壓力系數(shù)在1.36～1.71，氣層溫度在41.03～56.88℃，地溫梯度為1.96～2.11℃／100m。自1999年1月投產(chǎn)以來(lái)，歷經(jīng)幾年的勘探開發(fā)，投產(chǎn)井?dāng)?shù)與氣藏產(chǎn)能不斷增加，氣田管網(wǎng)不斷得到完善，目前已經(jīng)形成多個(gè)用戶出口，多分支的環(huán)狀管網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

1.2 數(shù)值模擬軟件功能特點(diǎn)

IPM生產(chǎn)一體化數(shù)值模擬軟件真正實(shí)現(xiàn)了油氣藏—井筒—管網(wǎng)生產(chǎn)管理的無(wú)縫銜接，目前在世界范圍內(nèi)有60多個(gè)國(guó)家、超過(guò)280個(gè)石油開采及技術(shù)服務(wù)公司利用該軟件進(jìn)行生產(chǎn)管理和優(yōu)化，其中包括BP、Exxon Mobil、Total、Shell等國(guó)際石油公司。IPM數(shù)值模擬軟件主要由地面管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、井筒動(dòng)態(tài)優(yōu)化分析、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)綜合分析、高壓物性分析、油氣藏?cái)?shù)值模擬、控制連接器等模塊組成，工作流程如圖1所示。

2 軟件應(yīng)用

2.1 氣藏一體化模型的建立

在進(jìn)行一體化分析時(shí)，首先要建立一個(gè)一體化分析平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)包括從氣藏到用戶的整個(gè)生產(chǎn)集輸系統(tǒng)，把氣藏作為起始邊界，用戶端作為系統(tǒng)的終端，如果只做氣田內(nèi)部的分析，則可以把終端設(shè)置為集氣站，同時(shí)需確定終端的生產(chǎn)條件（壓力和產(chǎn)量）。筆者以馬井X片區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏為例，建立氣藏生產(chǎn)一體化模型，其生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括4座集氣站，7個(gè)井組共計(jì)20口井（圖2）。目前產(chǎn)氣量為22×104m3／d，穩(wěn)定外輸壓力為1.46 MPa。

圖1 IPM油氣藏生產(chǎn)一體化軟件工作流程圖

圖2 建立IPM氣藏一體化模型圖

2.2 氣井產(chǎn)能遞減分析

該氣藏屬于低滲致密砂巖氣藏，大多數(shù)井都必須進(jìn)行加砂壓裂改造后才能獲得工業(yè)氣流，因此多采用射孔完井模型。利用動(dòng)態(tài)分析模塊對(duì)氣井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行擬合，求取氣井目前地層壓力、井底流壓、裂縫半長(zhǎng)等動(dòng)態(tài)資料，然后根據(jù)氣井目前的地層參數(shù)，利用井筒分析模塊計(jì)算氣井目前的絕對(duì)無(wú)阻流量。氣井產(chǎn)能遞減分析表明，該氣藏產(chǎn)能遞減迅速，個(gè)別井由于初期配產(chǎn)高，產(chǎn)水量較大等原因，生產(chǎn)一年多以來(lái)，產(chǎn)能遞減達(dá)到90%。

2.3 氣井合理生產(chǎn)管柱研究

油管尺寸是影響井筒壓降的重要因素，管徑越小，油管摩阻壓降越大，井筒壓力損失越高，氣井產(chǎn)量就越低。利用井筒分析模塊，輸入單井的井口壓力、地層壓力、地層溫度等基本參數(shù)，對(duì)氣井的產(chǎn)量隨油管尺寸變化進(jìn)行敏感性分析，以優(yōu)選合理的生產(chǎn)管柱：① 目前產(chǎn)能情況下，該氣藏除了個(gè)別產(chǎn)量較高的井外，油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)量基本無(wú)影響；② 除了個(gè)別井管柱目前能滿足攜液要求外，大多數(shù)井無(wú)法滿足攜液要求，需采取排水采氣工藝措施。

2.4 氣藏穩(wěn)產(chǎn)模擬

目前外輸壓力為1.46 MPa，起始時(shí)間為2011年8月19日，控制總產(chǎn)量不超過(guò)22×104m3／d，對(duì)氣藏進(jìn)行穩(wěn)產(chǎn)模擬可以得到：① 氣藏將以20×104m3／d左右的產(chǎn)量生產(chǎn)至2013年8月，隨后產(chǎn)量逐漸遞減；② 產(chǎn)量進(jìn)入遞減期后可持續(xù)生產(chǎn)到2015年12月，廢棄地層壓力為4.3 MPa；③ 累積產(chǎn)氣量為3.54×108m3，最終采收率為82.1%。

2.5 氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

最大潛能指系統(tǒng)潛在的最大能量，即氣體從地層出來(lái)后不受任何節(jié)流設(shè)備限制，從井筒流向地面管線所能提供的產(chǎn)能。目前X片區(qū)系統(tǒng)最大潛能為80.5×104m3／d，以最大潛能為上限，對(duì)不同產(chǎn)量下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)作預(yù)測(cè)，研究表明：系統(tǒng)最大控制產(chǎn)量越大，外輸壓力越高，氣藏廢棄越早，最終采收率越低。目前生產(chǎn)條件下，氣藏最大產(chǎn)量應(yīng)控制在50×104m3／d以內(nèi)，氣藏合理產(chǎn)量應(yīng)控制在19×104m3／d，才能保證單井穩(wěn)產(chǎn)期較長(zhǎng)，并提高可采儲(chǔ)量（圖3）。

圖3 最大控制產(chǎn)量與最終采收率敏感性分析圖

2.6 生產(chǎn)方案優(yōu)化

動(dòng)態(tài)分析表明，馬井X片區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏單井配產(chǎn)不合理，部分井的配產(chǎn)偏高。從一體化角度對(duì)單井產(chǎn)能進(jìn)行優(yōu)化分析，原則上要求單井的配產(chǎn)小于絕對(duì)無(wú)阻流量的1／3，生產(chǎn)方案優(yōu)化前后對(duì)比如圖4所示。

圖4 馬井X片區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏氣井生產(chǎn)方案優(yōu)化圖

外輸壓力與最終采收率的敏感性如圖5所示。由圖5可以看出，除產(chǎn)量極低的幾口井外，大多數(shù)井生產(chǎn)方案優(yōu)化后穩(wěn)產(chǎn)期得到了提高。在1.46 MPa的外輸壓力下，生產(chǎn)方案優(yōu)化后，氣藏穩(wěn)產(chǎn)期增加10個(gè)月，由2013年8月延遲到2014年6月，廢棄時(shí)間由2016年12月延遲到2017年4月，累積產(chǎn)氣量由3.54×108m3／d增加到3.56×108m3／d，最終采收率由82.1%上升到82.6%，采收率提高了0.5%。

圖5 外輸壓力與最終采收率的敏感性曲線圖

3 結(jié)論

1）IPM生產(chǎn)一體化數(shù)值模擬軟件主要包括地面管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊、井筒動(dòng)態(tài)優(yōu)化分析模塊、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)綜合分析模塊、高壓物性分析模塊、油氣藏?cái)?shù)值模擬模塊、控制連接器模塊，具有應(yīng)用泛圍廣、功能適用性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)，為油氣藏生產(chǎn)方案優(yōu)化提供了一個(gè)有效的工具。

2）動(dòng)態(tài)分析表明，馬井X片區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏單井配產(chǎn)不合理，部分井的配產(chǎn)偏高，采用IPM生產(chǎn)一體化數(shù)值模擬軟件對(duì)生產(chǎn)方案優(yōu)化后，氣井穩(wěn)產(chǎn)期可增加10個(gè)月，廢棄時(shí)間可推遲5個(gè)月，采收率提高0.5%。

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