朱文娟

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

低滲氣藏?cái)?shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法研究

朱文娟

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

產(chǎn)能測試是評價(jià)氣藏產(chǎn)能的最直接手段，但對于低滲氣藏的氣井，較難獲得準(zhǔn)確的產(chǎn)能。為了能有效地對該類氣井進(jìn)行產(chǎn)能評價(jià)，筆者通過研究，建立了一種低滲氣藏產(chǎn)能評價(jià)的新方法，即數(shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法。該方法是利用精細(xì)的地質(zhì)建模、油藏?cái)?shù)值模擬及產(chǎn)能評價(jià)相結(jié)合的一體化方法。該方法通過實(shí)踐應(yīng)用，能快速對低滲氣藏的產(chǎn)能做出基本評價(jià)，為低滲氣藏的產(chǎn)能評價(jià)提供一種新的手段。

產(chǎn)能評價(jià)；數(shù)值模擬；低滲氣藏；測試

近幾年來，低滲氣藏的開發(fā)井越來越多，但是其產(chǎn)能評價(jià)卻面臨著很多的問題。由于儲(chǔ)層物性較差，其測試時(shí)地層壓力較難恢復(fù)到原始地層壓力[1～3]，現(xiàn)場產(chǎn)能測試采用回壓試井法獲得的產(chǎn)能二項(xiàng)式大部分為負(fù)值，很難獲得低滲氣藏的精確產(chǎn)能；并且低滲氣藏的生產(chǎn)井常具有帶水生產(chǎn)的特點(diǎn)，小直徑油嘴測試或關(guān)井壓力恢復(fù)易造成井筒積液或者停噴。因此，研究其他產(chǎn)能評價(jià)替代方法對低滲氣藏的開發(fā)具有重要意義。

筆者以產(chǎn)能測試的方法為基礎(chǔ)，通過精細(xì)的地質(zhì)模型與油藏?cái)?shù)值模擬相結(jié)合進(jìn)行產(chǎn)能測試模擬，最終對低滲氣藏產(chǎn)能進(jìn)行評價(jià)。以某海上低滲氣藏為例，通過數(shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法，能為低滲氣藏的產(chǎn)能評價(jià)提供基本的結(jié)果，為低滲氣藏的產(chǎn)能評價(jià)提供新的途徑。

1 數(shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法的建立

采用建立的精細(xì)地質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬模型擬合，應(yīng)用修正等時(shí)試井的產(chǎn)能測試方法進(jìn)行產(chǎn)能測試設(shè)計(jì)，建立多油嘴產(chǎn)量；應(yīng)用產(chǎn)能測試設(shè)計(jì)，建立多油嘴產(chǎn)量模擬預(yù)測模型。通過數(shù)值模擬模型計(jì)算的結(jié)果，獲得壓力與產(chǎn)量數(shù)據(jù)，最終對氣藏的產(chǎn)能進(jìn)行評價(jià)。

圖1 孔隙度模型

1.1 精細(xì)地質(zhì)模型的建立

根據(jù)氣田基礎(chǔ)地質(zhì)、地震反演和地震沿層屬性等研究成果，建立儲(chǔ)層砂泥巖分布模型，在巖性分布的控制下，利用地震屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行約束，采用隨機(jī)模擬方法建立孔隙度屬性模型。平面網(wǎng)格粗化為50m×50m，含氣層段的垂向間距為1～4m不等。

采用Eclipse的擴(kuò)展黑油模擬器，孔隙度、厚度、凈毛比等參數(shù)由地質(zhì)建模粗化后得到，滲透率場通過巖心分析的孔滲關(guān)系式計(jì)算得到，飽和度場通過儲(chǔ)層特征值與束縛水飽和度關(guān)系計(jì)算得到(見圖1)。

1.2 模型的擬合

利用Petrel地質(zhì)建模軟件建立的地質(zhì)模型儲(chǔ)量與井點(diǎn)法計(jì)算的儲(chǔ)量基本一致，擬合結(jié)果誤差在5%以內(nèi)。

在儲(chǔ)量擬合的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)井的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過適當(dāng)調(diào)整滲透率和表皮因數(shù)，對數(shù)值模擬模型進(jìn)行修正，使之更接近于實(shí)際地質(zhì)情況。

1.3 產(chǎn)能測試設(shè)計(jì)

低滲氣藏產(chǎn)能測試的方法為修正等時(shí)試井法。修正等時(shí)試井不必恢復(fù)到原始地層壓力，只需開關(guān)井時(shí)間相等，加上一個(gè)延時(shí)點(diǎn)測試，測試時(shí)間較等時(shí)試井短，特別適合低滲氣藏的產(chǎn)能測試[4～6]。

1.3.1 測試產(chǎn)量確定

通過井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合儲(chǔ)層物性數(shù)據(jù)，利用無阻流量公式計(jì)算無阻流量。

無阻流量估算采用如下公式:

(1)

式中：qAOF為無阻流量,104m3/d；K為滲透率，mD；h為有效厚度，m；pR為地層壓力，MPa；μg為天然氣黏度，mPa·s；Z為天然氣壓縮因子，1；T為地層溫度，K；re為驅(qū)替半徑，m；rw為井半徑，m；Sa為表皮因數(shù)，1;系數(shù)0.07852的導(dǎo)出單位是K/MPa。

把相關(guān)參數(shù)代入式(1), 得到測試層位的無阻流量。

修正等時(shí)試井的儲(chǔ)量系列采用遞增方式，測試的第1個(gè)油嘴取無阻流量的10%，第4個(gè)油嘴取無阻流量的75%；中間兩個(gè)油嘴產(chǎn)量要求是等比數(shù)列，其公比為2左右。

1.3.2 產(chǎn)能測試生產(chǎn)時(shí)間確定

產(chǎn)能測試要求每個(gè)油嘴開井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)氣量穩(wěn)定，且井底流動(dòng)壓力也穩(wěn)定，但現(xiàn)場實(shí)施時(shí)達(dá)到流動(dòng)壓力穩(wěn)定很困難。采取長時(shí)間開井、長時(shí)間關(guān)井又造成地層壓力同時(shí)下降。測試流動(dòng)時(shí)間要大于井筒儲(chǔ)集結(jié)束時(shí)間，并且探測半徑要達(dá)到地層50m范圍。因此，利用公式法和數(shù)值模擬法綜合研究，確定最佳生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)間。

1) 公式法 每一個(gè)測試點(diǎn)的流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間ts用以下公式估算:

(2)

式中：ts為穩(wěn)定所需時(shí)間, h；φ為孔隙度，1；Ct為綜合壓縮系數(shù)，MPa-1。

把相關(guān)參數(shù)代入式(2), 得到測試點(diǎn)流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間。

2) 數(shù)值模擬法 數(shù)值模擬法是將所設(shè)計(jì)的測試產(chǎn)量及相關(guān)參數(shù)輸入到已經(jīng)擬合好的數(shù)值模型中進(jìn)行模擬計(jì)算, 通過試湊法改變生產(chǎn)時(shí)間，來觀察流壓是否相對穩(wěn)定，從而確定生產(chǎn)時(shí)間。

1.4 數(shù)值模擬法產(chǎn)能計(jì)算

根據(jù)修正等時(shí)試井法的測試要求，結(jié)合前面設(shè)計(jì)的油嘴及相應(yīng)的開關(guān)井時(shí)間，建立數(shù)值模擬模型，得到產(chǎn)量和井底流壓的關(guān)系，計(jì)算無阻流量。

數(shù)值模擬模型在每個(gè)油嘴開井后關(guān)井，開關(guān)井時(shí)間都相同，在第4次開井后，增加一次延時(shí)開井，使生產(chǎn)達(dá)到穩(wěn)定(如表1和圖2)。利用模擬數(shù)據(jù)做出壓力平方差與產(chǎn)量在對數(shù)圖上的關(guān)系曲線，對應(yīng)產(chǎn)氣量的壓差計(jì)算方法是：

即：

表1 模擬等時(shí)修正試井壓力及產(chǎn)量

利用前4個(gè)油嘴的壓力平方差和產(chǎn)量數(shù)據(jù)回歸出一條產(chǎn)能方程曲線，再將線性曲線平移至延時(shí)生產(chǎn)的穩(wěn)定點(diǎn)，即保持曲線斜率不變，利用延時(shí)生產(chǎn)穩(wěn)定點(diǎn)求取曲線的截距，獲得修正后的產(chǎn)能曲線(如圖3)，通過產(chǎn)能曲線計(jì)算無阻流量。

圖2 修正等時(shí)試井模擬曲線 圖3 修正等時(shí)試井產(chǎn)能方程示意圖

2 實(shí)例應(yīng)用

A氣藏為位于某海上的邊水氣藏，孔隙度和滲透率較低。A1井為位于A氣藏北部的一口多分支水平井，該井投產(chǎn)即見水，分析認(rèn)為水是層內(nèi)的可動(dòng)水[7,8]。該井日產(chǎn)氣量為10×104m3，日產(chǎn)水量為9m3。生產(chǎn)管柱帶有一毛細(xì)管壓力計(jì)，距離產(chǎn)層200m。由于井底流壓下降較快且?guī)a(chǎn)，一直未進(jìn)行產(chǎn)能測試。

通過以上研究方法建立精細(xì)地質(zhì)模型，對歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合后的誤差控制在5%以內(nèi)(如圖4、5)。

圖4 井底壓力歷史擬合結(jié)果

圖5 A1井產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量擬合結(jié)果

制定修正等時(shí)試井工作制度:第1個(gè)油嘴測試設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3×104m3/d;第2個(gè)油嘴測試設(shè)計(jì)產(chǎn)量為6×104m3/d;第3個(gè)油嘴測試設(shè)計(jì)產(chǎn)量為12×104m3/d;第4個(gè)油嘴測試設(shè)計(jì)產(chǎn)量為24×104m3/d;延時(shí)油嘴測試設(shè)計(jì)產(chǎn)量為6×104m3/d。

設(shè)計(jì)開關(guān)井時(shí)間為6h，小油嘴延時(shí)開井30h。模擬計(jì)算獲得壓力和產(chǎn)量曲線，做出修正等時(shí)試井產(chǎn)能方程圖，計(jì)算無阻流量為28.9×104m3/d。

3 結(jié)論

1)數(shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法能夠?qū)獠剡M(jìn)行產(chǎn)能測試模擬，并可在現(xiàn)場產(chǎn)能測試前對氣井的產(chǎn)能進(jìn)行快速評估。

2)利用數(shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法，可對氣井現(xiàn)場的合理生產(chǎn)制度進(jìn)行優(yōu)化。

3)通過數(shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法，獲得了低滲氣藏A1井的無阻流量為28.9×104m3/d，與實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)較相符，能夠?yàn)樵摎獠氐纳a(chǎn)提供指導(dǎo)。

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[編輯] 黃鸝

2016-09-21

朱文娟(1983-)，女，碩士，工程師，主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作，104097845@qq.com。

TE375

A

1673-1409(2017)7-0082-04

[引著格式]朱文娟.低滲氣藏?cái)?shù)值模擬產(chǎn)能評價(jià)法研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(7):82～85.