肖群英 黃天鏡

(1.中石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司， 西安 710018；2.中石油長(zhǎng)慶油田勘探開發(fā)研究院， 西安 710018)

增壓開采是氣田開發(fā)后期常用的增產(chǎn)工藝之一[1]。氣田的增壓方式主要有單井增壓、集氣站增壓、氣藏增壓3種[2-4]。單井增壓方式主要適用于單井產(chǎn)量較高、地理位置獨(dú)立的氣井；集氣站增壓方式主要應(yīng)用于歸屬氣井增壓時(shí)機(jī)較一致、地理位置集中、增壓氣量滿足壓縮機(jī)要求的集氣站；氣藏增壓方式主要適用于規(guī)模較小、歸屬集氣站的氣井?dāng)?shù)量較少的氣藏。大多數(shù)氣田都采用集氣站增壓方式，或者集氣站與氣藏增壓相結(jié)合的增壓方式。

目前關(guān)于氣田增壓工藝流程的研究較多[5-8]，而對(duì)增壓方式優(yōu)選及增壓開采效果預(yù)測(cè)的研究較少。本次研究結(jié)合靖邊氣田陜45區(qū)塊的實(shí)際情況，按3種增壓方式設(shè)計(jì)增壓開采方案，然后對(duì)比預(yù)測(cè)的開采效果，分析影響增壓開采的關(guān)鍵因素。

1 增壓開采方案設(shè)計(jì)

靖邊氣田屬于低孔、低滲、低豐度、無(wú)邊(底)水、深層大型定容碳酸鹽巖氣藏。陜45區(qū)塊于1998年開始陸續(xù)投產(chǎn)，截至2018年9月，大部分氣井進(jìn)入產(chǎn)量遞減期，井口壓力較低。受用戶和管網(wǎng)壓力制約，低壓氣井(井口壓力低于外輸壓力6.4 MPa)已不能維持正常生產(chǎn)。在陜45區(qū)塊24口生產(chǎn)井中，有5口的井口壓力低于外輸壓力，有16口井的井口壓力接近外輸壓力，需要進(jìn)行增壓開采。

設(shè)計(jì)增壓開采方案時(shí)，主要需考慮增壓方式和增壓規(guī)模(配產(chǎn)產(chǎn)量)，它們都會(huì)影響開采效果。首先，按照單井增壓、集氣站增壓和氣藏增壓方式設(shè)計(jì)3類增壓方案，通過(guò)對(duì)比分析各類方案的開采效果，對(duì)增壓方式進(jìn)行優(yōu)選；然后，針對(duì)優(yōu)選的增壓方式，預(yù)測(cè)不同增壓規(guī)模下的采收率。

(1) 單井增壓開采方案。分別按照各氣井當(dāng)時(shí)平均產(chǎn)量的100%、95%、90%進(jìn)行配產(chǎn)。廢棄井口壓力分別為6.4、4.0、3.0、2.0、1.0、0.5、0.25 MPa。共計(jì)21個(gè)方案，預(yù)測(cè)期50年。

(2) 集氣站增壓開采方案。陜45區(qū)塊內(nèi)有北1、北2、中13等3個(gè)集氣站。首先，保持集氣站的生產(chǎn)規(guī)模不變，調(diào)整同一集氣站內(nèi)的單井產(chǎn)量，使站內(nèi)各井的井口壓力趨于一致。然后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行增壓預(yù)測(cè)。分別按照各站內(nèi)氣井當(dāng)時(shí)平均產(chǎn)量的100%、95%、90%進(jìn)行配產(chǎn)。廢棄井口壓力與單井增壓開采方案相同。共計(jì)21個(gè)方案，預(yù)測(cè)期50年。

(3) 氣藏增壓開采方案。對(duì)區(qū)塊內(nèi)24口井統(tǒng)一進(jìn)行增壓。通過(guò)調(diào)節(jié)單井產(chǎn)量，使區(qū)塊內(nèi)各井的增壓時(shí)機(jī)一致，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行增壓效果預(yù)測(cè)。分別按照區(qū)塊內(nèi)氣井當(dāng)時(shí)平均產(chǎn)量的100%、95%、90%進(jìn)行配產(chǎn)。廢棄井口壓力，與單井增壓開采方案相同。共計(jì)21個(gè)方案，預(yù)測(cè)期50年。

(4) 增壓規(guī)模優(yōu)選方案。分別按生產(chǎn)規(guī)模的80%、90%、100%、110%、120%進(jìn)行配產(chǎn)，預(yù)測(cè)不同增壓規(guī)模對(duì)氣藏穩(wěn)產(chǎn)能力的影響。廢棄井口壓力與單井增壓開采方案相同。共計(jì)35個(gè)方案，預(yù)測(cè)時(shí)間50年。

2 增壓開采效果分析

2.1 單井增壓的開采效果

預(yù)測(cè)結(jié)果表明：按照當(dāng)時(shí)平均產(chǎn)量的90%配產(chǎn)，能夠在預(yù)測(cè)期(50年)內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)，無(wú)需進(jìn)行增壓穩(wěn)產(chǎn)，因此增壓在預(yù)測(cè)期內(nèi)沒(méi)有效果。不過(guò)，單井雖然能夠長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)，但預(yù)測(cè)期內(nèi)采出程度會(huì)大幅降低(見圖1)。

對(duì)于靖邊氣田陜45區(qū)塊而言，3種配產(chǎn)方式都會(huì)導(dǎo)致單井穩(wěn)產(chǎn)期逐漸延長(zhǎng)、增壓時(shí)機(jī)推后，但在后面2種配產(chǎn)方式下，區(qū)塊內(nèi)總體增壓規(guī)模會(huì)逐漸減少，需要外圍不斷滾動(dòng)開發(fā)來(lái)維持氣田總體規(guī)模。在供氣任務(wù)不緊張、外圍有產(chǎn)建的前提下，可以選擇后面2種方式配產(chǎn)，延長(zhǎng)氣田自然穩(wěn)產(chǎn)期。

圖1 按平均產(chǎn)量配產(chǎn)的單井增壓開采效果預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)期內(nèi)，3種配產(chǎn)方式的增壓開采效果(采收率)最好的是穩(wěn)定配產(chǎn)，最差的是按年減少10%配產(chǎn)。這說(shuō)明在降產(chǎn)的情況下，可以延遲增壓。按年減少10%遞減配產(chǎn)，預(yù)測(cè)期內(nèi)在井口壓力4.0 MPa以下，增壓沒(méi)有效果。也就是說(shuō)，在該配產(chǎn)條件下，只要增壓到4.0 MPa，就能維持氣井長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。但是，不利于提高預(yù)測(cè)期內(nèi)的采出程度，因?yàn)樵谠鰤旱耐瑫r(shí)而降產(chǎn)，抵消了預(yù)測(cè)期內(nèi)的增壓效果(見圖2)。

圖2 按平均產(chǎn)量90%配產(chǎn)的單井增壓開采效果預(yù)測(cè)

從增壓效果與井口壓力的關(guān)系來(lái)看，隨著井口壓力降低，預(yù)測(cè)期內(nèi)采出程度提高，雖然各井區(qū)都未見到明顯的拐點(diǎn)，但后期增幅明顯降低。井口壓力具體降低多少，需要結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)來(lái)定。對(duì)陜45區(qū)塊而言，可以考慮先采用一級(jí)增壓(到井口壓力為2.0 MPa的氣井)，后期再根據(jù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，決定是否繼續(xù)開展二級(jí)增壓(到井口壓力為0.25 MPa的氣井)。

井口壓力為6.4 MPa(外輸壓力)時(shí)，單井采出程度為自然生產(chǎn)條件下最大采出程度，增壓開采相對(duì)于自然生產(chǎn)而言，效果顯著。從預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，以當(dāng)時(shí)平均產(chǎn)量配產(chǎn)，井口壓力降為0.25 MPa時(shí)，增壓開采動(dòng)儲(chǔ)量采出程度提高20.1%，地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度提高15.5%。

單井增壓時(shí)間較靈活，不必進(jìn)行產(chǎn)量調(diào)整。陜45區(qū)塊內(nèi)氣井較多，單井產(chǎn)量較低，進(jìn)行單井增壓，工作量較大，投資也大。因此，對(duì)大量單井進(jìn)行增壓，顯然不可行。儲(chǔ)層物性差的低產(chǎn)井增壓效果較差，更不適合單井增壓。對(duì)于偏遠(yuǎn)的個(gè)別高產(chǎn)井，可以考慮單井增壓。

表1 不同井口壓力及配產(chǎn)方式下的單井增壓指標(biāo)預(yù)測(cè)(預(yù)測(cè)期末)

說(shuō)明：a、b、c分別指3種配產(chǎn)方式，即按平均產(chǎn)量的100%、按平均產(chǎn)量的95%、按平均產(chǎn)量的90%配產(chǎn)。

陜45區(qū)塊范圍內(nèi)有北1、北2、中13等3個(gè)集氣站。首先保持該區(qū)塊集氣站目前的平均生產(chǎn)規(guī)模不變，調(diào)整同一集氣站內(nèi)單井配產(chǎn)，使集氣站內(nèi)各井穩(wěn)產(chǎn)期一致，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行增壓效果預(yù)測(cè)。根據(jù)7組井口壓力及站內(nèi)當(dāng)時(shí)的平均生產(chǎn)規(guī)模和平均生產(chǎn)規(guī)模的95%、90%配產(chǎn)，進(jìn)行增壓效果預(yù)測(cè)?？傆?jì)21個(gè)方案，預(yù)測(cè)時(shí)間50年。預(yù)測(cè)結(jié)果見表2。

表2 不同井口壓力及配產(chǎn)方式下的集氣站增壓指標(biāo)預(yù)測(cè)(預(yù)測(cè)期末)

在預(yù)測(cè)期內(nèi)，集氣站增壓與單井增壓方式的增壓效果及變化規(guī)律基本一致。但是，與單井增壓相比，集氣站增壓工作量少，而且通過(guò)調(diào)整單井產(chǎn)量，在保持生產(chǎn)規(guī)模不變的情況下，能延長(zhǎng)氣井自然穩(wěn)產(chǎn)期，推遲增壓時(shí)間。在同一集氣站內(nèi)，地層物性、生產(chǎn)狀況相對(duì)接近，單井調(diào)整更容易進(jìn)行。因此，我們認(rèn)為陜45區(qū)塊應(yīng)該主要采用集氣站增壓方式。

2.3 氣藏增壓的開采效果

采用氣藏增壓方式，就是對(duì)陜45區(qū)塊內(nèi)24口生產(chǎn)井統(tǒng)一增壓。通過(guò)調(diào)整單井產(chǎn)量，使區(qū)塊內(nèi)各井穩(wěn)產(chǎn)期一致，然后預(yù)測(cè)3種配產(chǎn)方式下的增壓效果。預(yù)測(cè)結(jié)果見表3。

在預(yù)測(cè)期內(nèi)，氣藏增壓的效果及變化規(guī)律與集氣站增壓、單井增壓的情況基本一致。這說(shuō)明在相同的配產(chǎn)方式下，增壓方式對(duì)增壓效果沒(méi)有顯著影響。選擇何種增壓方式，應(yīng)該主要以經(jīng)濟(jì)及工程因素為依據(jù)。氣藏增壓在保持規(guī)模不變的情況下，通過(guò)調(diào)整單井產(chǎn)量，能最大程度延長(zhǎng)氣井自然穩(wěn)產(chǎn)期，推遲增壓時(shí)間。但是，陜45區(qū)塊各氣井的生產(chǎn)特征差異大，氣井產(chǎn)量調(diào)整的難度大，而且對(duì)壓縮機(jī)的功率也提出了更高的要求。因此，對(duì)于陜45區(qū)塊而言，氣藏增壓方式也具有一定的局限性。

表3 不同井口壓力及配產(chǎn)方式下的氣藏增壓指標(biāo)預(yù)測(cè)(預(yù)測(cè)期末)

3 增壓規(guī)模分析

在陜45區(qū)塊目前的生產(chǎn)規(guī)?；A(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)的單井配產(chǎn)產(chǎn)量分別乘以0.8、0.9、1.0、1.1、1.2的系數(shù)，調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模(見表4)，然后預(yù)測(cè)不同的生產(chǎn)規(guī)模對(duì)增壓效果的影響。預(yù)測(cè)結(jié)果見表5。

表4 陜45區(qū)塊不同生產(chǎn)規(guī)模增壓預(yù)測(cè)方案

表5 陜45區(qū)塊不同生產(chǎn)規(guī)模的增壓效果預(yù)測(cè)結(jié)果

在預(yù)測(cè)期末，不同的生產(chǎn)規(guī)模、相同的井口壓力下，最終的采出程度基本一致(規(guī)模較大的，采出量略高)?？梢?，在陜45區(qū)塊實(shí)行增壓開采，只要不造成儲(chǔ)層傷害，生產(chǎn)規(guī)模的大小對(duì)最終的開發(fā)效果不會(huì)有較大影響。增壓規(guī)模的確定，應(yīng)該主要取決于下游用戶需求及氣井生產(chǎn)能力。

相同規(guī)模下，隨著井口壓力下降，氣井產(chǎn)量遞減率降低；而同一井口壓力下，隨著規(guī)模的增加，遞減率增加(見圖3)。從預(yù)測(cè)的結(jié)果看，陜45區(qū)塊產(chǎn)量提高20%，初始遞減率會(huì)提高3%左右。通過(guò)調(diào)整增壓規(guī)模，可以有效控制氣藏產(chǎn)量遞減現(xiàn)象。

圖3 不同井口壓力及增壓規(guī)模下的氣井產(chǎn)量初始遞減率

4 結(jié) 論

(1) 在陜45區(qū)塊，實(shí)行單井增壓、集氣站增壓或氣藏增壓，預(yù)測(cè)期內(nèi)的采收率是基本一致的。在配產(chǎn)相同的情況下，增壓方式對(duì)采收率沒(méi)有顯著影響。集氣站增壓工程投資少，通過(guò)調(diào)節(jié)單井產(chǎn)量，能延長(zhǎng)氣井自然穩(wěn)產(chǎn)期，推遲增壓時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。因此，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮采用集氣站增壓方式。

(2) 在相同的井口壓力下，預(yù)測(cè)得到的不同增壓規(guī)模的采出量是基本一致的。但是，增壓規(guī)模對(duì)氣井產(chǎn)量遞減率有重要影響。相同增壓規(guī)模下，隨著井口壓力的下降，氣井產(chǎn)量遞減率會(huì)降低；同一井口壓力下，隨著增壓規(guī)模的增加，遞減率也會(huì)增加。增壓規(guī)模雖然對(duì)采出量的影響不大，但通過(guò)調(diào)整增壓規(guī)模，可以調(diào)節(jié)氣藏產(chǎn)量遞減速度，合理控制氣藏穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間，這對(duì)氣藏調(diào)峰具有重要意義。