楊釗，王吉晨，萬榮暉，高寒（.東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 6338； .中國石化華東油氣分公司，南京 009）

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儲(chǔ)層滲透率對(duì)天然氣開采的影響研究

楊釗1，王吉晨1，萬榮暉1，高寒2
（1.東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.中國石化華東油氣分公司，南京 210019）

摘要：隨著石油開采量的降低，天然氣的需求量便日益增長。為了充分開采氣田，需要對(duì)氣田的地質(zhì)參數(shù)以及地質(zhì)參數(shù)對(duì)天然氣開采的影響有深入的了解，以提高氣田的采收率。主要研究儲(chǔ)層滲透率對(duì)天然氣開采的影響，通過前期調(diào)研和數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間和采收率跟滲透率成正比關(guān)系，滲透率越大穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間越長，采收率越高；此外，隨著滲透率的增大，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間和采收率的增幅逐漸減小。因此儲(chǔ)層滲透率越大，其對(duì)天然氣開采的影響也就越小。

關(guān)鍵詞：天然氣；滲透率；穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間；采收率

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，以及人口的急劇增加，能源的需求量不斷激增，致使溫室氣體和各種有害物質(zhì)大量排放，自然環(huán)境受到不可恢復(fù)的破壞。在此嚴(yán)峻的生存形勢(shì)下，清潔且高熱值的天然氣能源正日益受到人們的重視，大力發(fā)展天然氣工業(yè)逐漸成為世界各國改善環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)迅猛發(fā)展的不二選擇［1，2］。

我國天然氣的可探明儲(chǔ)層儲(chǔ)量為2.8×1012m3，僅占世界天然氣總量的2.1%［3］。X氣田勘探面積約4萬km2，累計(jì)探明儲(chǔ)量達(dá)到5 336.52億m3，儲(chǔ)氣量雖大，但其儲(chǔ)層致密、薄而分散，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，單井控制儲(chǔ)量??；壓力下降快，單井產(chǎn)量低；穩(wěn)產(chǎn)期短，平均單井采出量?。?］。開發(fā)難度較大，如何提高X氣田的采收率成為一大難題。

經(jīng)過前期調(diào)研，收集X氣田的儲(chǔ)層參數(shù)，包括儲(chǔ)層滲透率、含氣飽和度、儲(chǔ)層厚度、孔隙度以及儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，并進(jìn)行相應(yīng)研究，探尋儲(chǔ)層參數(shù)對(duì)X氣田采收率的影響。本文著重分析儲(chǔ)層滲透率對(duì)X氣田采收率的影響。

1　X氣田概況

1.1地質(zhì)特征

X氣田位于鄂爾多斯盆地的東北部，勘探面積約4萬km2，累計(jì)探明儲(chǔ)量達(dá)到5 336.52億m3，是我國特大氣田之一。X氣田地表主要為沙漠覆蓋，氣藏主要受控于近南北向分布的大型河流、三角洲砂體帶，是典型的巖性圈閉氣藏，氣層由多個(gè)單砂體橫向復(fù)合疊置而成，基本屬于低孔、低滲、低產(chǎn)、低豐度的大型氣藏。

由于X氣田地質(zhì)復(fù)雜，精細(xì)三維地質(zhì)模型很難建立，本文將模型進(jìn)行粗化，基礎(chǔ)建模參數(shù)如表 1所示。根據(jù)表1的基礎(chǔ)建模參數(shù)建立X氣田理想地質(zhì)模型。

表1　基礎(chǔ)建模數(shù)據(jù)Table 1　Basic model data

1.2井網(wǎng)布局

為了合理開發(fā)X氣田，采用圖1所示的井網(wǎng)布局方式。其中，水平井需對(duì)其進(jìn)行壓裂，以提高水平井的采出程度。

圖1　井網(wǎng)布局方式Fig.1 Well pattern arrangement

用局部網(wǎng)格加密和等效處理對(duì)水平井進(jìn)行壓裂模擬預(yù)測(cè)，其中，I方向網(wǎng)格劃分比例為 1∶5，J方向網(wǎng)格劃分比例為 1∶10。水平井的等效裂縫參數(shù)如表2所示。

表2　水平井壓裂參數(shù)Table 2　Horizontal well fracturing parameters

因此，水平井壓裂裂縫的導(dǎo)流能力（裂縫閉合壓力下滲透率與裂縫寬度的乘積）為500 μm2·cm，水平井壓裂效果圖如圖2所示。

2　滲透率對(duì)天然氣開采的影響

在一定壓差下，巖石允許液體通過的能力稱之為滲透性，滲透性的大小是用滲透率表示。理論上儲(chǔ)層滲透率的增大有助于提高油氣藏的最終采收率［5］，就此本文進(jìn)行進(jìn)一步的理論研究。

圖2　水平井壓裂效果圖Fig.2 Horizontal well fracturing effect diagram

為了研究儲(chǔ)層滲透率對(duì)X氣田開發(fā)效果的影響［6］，本文設(shè)置6個(gè)研究方案，具體方案如下所示（水平井的日產(chǎn)氣量為300 000 m3，avg為各儲(chǔ)層滲透率平均值）：

（1）每層滲透率為 0.1 avg，孔隙度、非均質(zhì)系數(shù)、有效厚度、含氣飽和度取最初的實(shí)際值。

（2）每層滲透率為 0.5 avg，孔隙度、非均質(zhì)系數(shù)、有效厚度、含氣飽和度取最初的實(shí)際值。

（3）每層滲透率為avg，孔隙度、非均質(zhì)系數(shù)、有效厚度、含氣飽和度取最初的實(shí)際值。

（4）每層滲透率為3 avg，孔隙度、非均質(zhì)系數(shù)、有效厚度、含氣飽和度取最初的實(shí)際值。

（5）每層滲透率為6 avg，孔隙度、非均質(zhì)系數(shù)、有效厚度、含氣飽和度取最初的實(shí)際值。

（6）每層滲透率為10 avg，孔隙度、非均質(zhì)系數(shù)、有效厚度、含氣飽和度取最初的實(shí)際值。

數(shù)值模擬結(jié)果如表3所示，不同儲(chǔ)層滲透率預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖如圖3至圖6所示。

從表3可以看出，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間跟滲透率成正比，滲透率越大穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間越長。當(dāng)滲透率為10 avg時(shí)，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間達(dá)到最大值，為99個(gè)月，此時(shí)穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間內(nèi)累產(chǎn)氣為8.138×109m3，階段采收程度為74.854%。另外，采收率也跟滲透率成正比關(guān)系［7-8］，滲透率越大采收率越高，當(dāng)滲透率為10avg時(shí)，X氣田的累產(chǎn)氣為1.048×1010m3，采收率達(dá)到96.435%，同比為最大值，比基礎(chǔ)方案（滲透率為avg）的采收率提高9.792%。

此外，數(shù)值模擬結(jié)果還表明，采收率增值隨著滲透率的增大而減小，且趨近與0。說明X氣田隨著滲透率的增大，采收率增幅逐漸減小，采收率趨于極限值，可以推測(cè)當(dāng)滲透率達(dá)到一定值時(shí)，在此基礎(chǔ)上再增大儲(chǔ)層滲透率，X氣田的采收率就不在增加，恒定為某一定值［9-10］。

表3　滲透率對(duì)X氣田采收率影響結(jié)果表Table 3　The effect of permeability on the recovery of X gas field

圖3　全區(qū)日產(chǎn)氣對(duì)比圖Fig.3 Region daily gas production comparison

圖4　全區(qū)累產(chǎn)氣對(duì)比圖Fig.4 Region cumulative gas production comparison

因此，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間、采收率跟滲透率成正比，地層滲透率越大，氣田穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間越長，同時(shí)采收率越高；采收率增值與滲透率成反比，滲透率越大，采收率增值越小，且趨于0。所以，儲(chǔ)層滲透率越大，其對(duì)天然氣開采的影響越?。?1］。

圖5　中心井日產(chǎn)氣對(duì)比圖Fig.5 Central well daily gas production comparison

圖6　中心井累產(chǎn)氣對(duì)比圖Fig.6 Central well cumulative gas production comparison

3　結(jié) 論

（1）穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間、采收率跟滲透率成正比，地層滲透率越大，氣田穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間越長，同時(shí)采收率越高；

（2）采收率增值與滲透率成反比，滲透率越大，采收率增值越小；

（3）儲(chǔ)層滲透率越大，其對(duì)天然氣開采的影響越小。

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［5］陳濤平，馬鳳春.聚驅(qū)后蒸汽驅(qū)注汽速度與滲透率對(duì)采收率的影響［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2010（8）∶5876-5879.

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Study on the Influence of Geological Permeability on the Exploitation of Natural Gas

YANG Zhao1，WANG Ji-cheng1，WAN Rong-hui1，GAO Han2
（1.Northeast Petroleum University，Oil Engineering Institute，Heilongjiang Daqing 163318，China；
2.Hua Dong Petroleum & Gas branch of China Petrochemical，Nanjing 210019，China）

Abstract：With the decrease of oil production，the demand of natural gas is increasing.In order to fully mining the gas field，it is necessary to have a deep understanding of the geological parameters and the influence of geological parameters of the gas field on improving the recovery of the gas field.In this paper，the influence of geological permeability on the exploitation of natural gas was studied.The preliminary investigation and numerical simulation study found that stable time and recovery ratio are in direct proportion with permeability；The higher the permeability，the longer the stable time and the higher the recovery rate.In addition，with the increase of permeability，the growth rate of stable time and recovery ratio decreases gradually.Therefore，the higher the geological permeability，the smaller its impact on natural gas exploitation.

Key words：Natural gas；Geological parameters；Permeability；Stable time；Recovery rate

中圖分類號(hào)：TE122

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-0460（2016）01-0034-03

收稿日期：2015-09-23

作者簡(jiǎn)介：楊釗（1987-），東北石油大學(xué)，副教授。