丁萬(wàn)貴 劉世界 董建宏 王群超 楊宇光 劉金海

1.中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司3.中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司 4.中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司

0 引言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，天然氣供需矛盾越來(lái)越突出。在常規(guī)天然氣資源儲(chǔ)量和產(chǎn)量增速變緩的情況之下，非常規(guī)天然氣尤其是致密氣的開發(fā)備受關(guān)注。受儲(chǔ)層砂體連通性、儲(chǔ)層物性、作業(yè)污染、井筒積液等因素影響，臨興氣田致密氣在開發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)了大量的低產(chǎn)井和低效井。因此如何甄別出臨興致密氣田氣井低產(chǎn)低效原因，并提出針對(duì)性的治理措施，對(duì)高效開發(fā)臨興致密氣田具有重要意義。

國(guó)內(nèi)眾多氣田對(duì)低產(chǎn)低效井進(jìn)行了研究和治理[1-14]，大部分工作都主要是對(duì)氣井低產(chǎn)低效原因的單因素分析，對(duì)各低產(chǎn)低效多因素交叉的研究較少。針對(duì)臨興致密氣田，趙童[15]對(duì)通過(guò)鉆后地質(zhì)再認(rèn)識(shí)、巖心實(shí)驗(yàn)分析、數(shù)值模擬研究等，分析了生產(chǎn)井產(chǎn)水的原因，提出了下一步井筒積液治理措施方案。筆者從動(dòng)態(tài)分析出發(fā)，獲取氣井儲(chǔ)層參數(shù)，建立氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型，結(jié)合此模型對(duì)排水采氣、二次壓裂、儲(chǔ)層解堵、儲(chǔ)層上返等措施進(jìn)行增產(chǎn)預(yù)測(cè)，確定低產(chǎn)低效的主控因素，從而提高措施針對(duì)性，改善治理效果。

1 臨興致密氣田開發(fā)特征

1.1 氣藏地質(zhì)特征

臨興氣田儲(chǔ)集層致密氣藏，縱向上發(fā)育多套氣層，主要包括太原組2段、石盒子組8段、6段、4段、2段等，單井鉆遇主力氣層平均2層。儲(chǔ)層平面連續(xù)性差，大部分砂體呈透鏡狀。該氣田孔隙度主要介于5%～10%，有效滲透率主要介于0.1～1.0 mD[16-20]。各層的滲透率變異系數(shù)普遍高于0.7，突進(jìn)系數(shù)大于4.0，屬于強(qiáng)非均質(zhì)性?？紫督Y(jié)構(gòu)特征差異大、孔喉窄小，喉道中值半徑0.010～0.374 μm；儲(chǔ)集層單層厚度小，平均單層含氣厚度僅2.5 m。總的來(lái)說(shuō)，該氣田具有典型的低滲致密氣藏特征：儲(chǔ)層物性差，非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)集層單層厚度薄、分布不連續(xù)等。

1.2 開發(fā)特點(diǎn)及面臨問(wèn)題

1）氣井普遍產(chǎn)水，以束縛水、凝析水為主[15]，產(chǎn)水量一般小于10 m3/d，平均單井產(chǎn)水5.0 m3/d，水氣比約3 m3/104m3（表1）。

2）目前平均產(chǎn)氣量?jī)H0.4 104m3/d，平均油壓2.6 MPa，大部分井受井筒積液影響間歇生產(chǎn)，如何維持氣井后期正常生產(chǎn)是提高氣藏采收率的關(guān)鍵。

3）部分氣井受工程作業(yè)影響，產(chǎn)量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期。逐層壓裂測(cè)試造成下部高產(chǎn)層污染，產(chǎn)能損失大，如X-5D井。該井共壓裂3段：太2段、盒6段、盒3段。太2段壓后試氣產(chǎn)量為7 104m3/d（油壓8.0 MPa）；盒6段壓裂作業(yè)過(guò)程中對(duì)太2段進(jìn)行了多次洗壓井，造成了該層的作業(yè)污染，生產(chǎn)過(guò)程中單采太2段，其產(chǎn)量?jī)H為1 104m3/d（油壓3.0 MPa）。通過(guò)試井解釋，太2段表皮系數(shù)為6.12，證實(shí)了該儲(chǔ)層受到嚴(yán)重污染。

4）氣井穩(wěn)產(chǎn)期短，遞減率高，平均穩(wěn)產(chǎn)期1.0年，平均月遞減3.5%，部分井無(wú)穩(wěn)產(chǎn)期，月遞減高達(dá)13.5%。

2 低產(chǎn)低效井治理措施優(yōu)選方法

導(dǎo)致氣井低產(chǎn)低效的原因很多，包括剩余可采儲(chǔ)量低、儲(chǔ)層壓裂改造不充分、作業(yè)污染、氣井積液等。這些因素主要通過(guò)分析作業(yè)流程、壓力測(cè)試等方式定性判斷氣井低產(chǎn)原因，同時(shí)氣井往往受多種低產(chǎn)低效因素影響，面對(duì)多種因素影響，通過(guò)定性分析結(jié)果很難確定選擇哪種措施方案?；诖?，筆者根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，結(jié)合動(dòng)態(tài)分析方法、產(chǎn)能方程建立措施前后的產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)措施增產(chǎn)效果，定量確定低產(chǎn)低效主要影響因素及相應(yīng)的下步措施。影響主要因素確定及措施選擇流程如下：①首先根據(jù)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)開展生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，確定各井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、儲(chǔ)層物性、裂縫參數(shù)、表皮系數(shù)等；②在此基礎(chǔ)上，開展多元回歸分析，建立儲(chǔ)層物性、壓裂縫長(zhǎng)、表皮系數(shù)與產(chǎn)量的預(yù)測(cè)公式；③根據(jù)各治理措施參數(shù)開展措施后產(chǎn)量預(yù)測(cè)，并對(duì)比各措施后的產(chǎn)量大小識(shí)別主要影響因素；④最后結(jié)合各井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量進(jìn)行措施決策。

2.1 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

收集臨興氣田13口井儲(chǔ)層厚度、孔隙度、地層壓力和地層溫度等數(shù)據(jù)，根據(jù)各井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，進(jìn)行Blasingame圖版、雙對(duì)數(shù)圖版擬合，產(chǎn)量與壓力擬合，確定各井表皮系數(shù)、裂縫長(zhǎng)度、動(dòng)用半徑和動(dòng)用儲(chǔ)量等。圖1為典型井Blasingame圖版、雙對(duì)數(shù)圖版擬合結(jié)果。從圖1可看出，雙對(duì)數(shù)圖與Blasiname圖擬合較好，解釋的儲(chǔ)層物性、裂縫參數(shù)、表皮系數(shù)、邊界大小可真實(shí)反應(yīng)儲(chǔ)層情況。表2為該氣田部分井儲(chǔ)層參數(shù)分析結(jié)果，從表2可看出，各井低產(chǎn)低效的原因較多，如9-3D井，動(dòng)用半徑小，剩余可采儲(chǔ)量?jī)H117 104m3；儲(chǔ)層污染程度超平均水平，表皮系數(shù)為2.2；壓裂改造不充分，裂縫半長(zhǎng)僅23.4 m。

圖1 典型井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析圖

表2 臨興氣田部分井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果表

2.2 臨興氣田低產(chǎn)低效井產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法

氣井進(jìn)入擬穩(wěn)定流動(dòng)后，壓力與產(chǎn)量滿足二項(xiàng)式產(chǎn)能方程[21]：

其中：

式中pR表示地層壓力，MPa；pwf表示井底流壓，MPa；psc表示標(biāo)況下壓力，MPa；Qsc表示產(chǎn)氣量，m3/d；Tsc表示標(biāo)況下溫度，K；K表示滲透率，mD；表示平均黏度，cp；表示平均偏差系數(shù)，小數(shù)；T表示地層溫度，K；h表示儲(chǔ)層厚度，m；Re表示氣井波及半徑，m；rw表示井徑，m；S表示表皮系數(shù)，小數(shù)；Sf表示裂縫表皮系數(shù)，小數(shù)；xf表示裂縫半長(zhǎng)，m；D表示紊流系數(shù)，d/m3；A表示產(chǎn)能方程層流系數(shù)，MPa2/(m3d－1)；B表示產(chǎn)能方程紊流系數(shù)，MPa2/(m3d－1)2。

從（1）該式可看出，A、B系數(shù)與眾多因素有關(guān)，包括儲(chǔ)層厚度、滲透率、表皮系數(shù)、裂縫長(zhǎng)度和儲(chǔ)層邊界等，不同井其儲(chǔ)層條件不同，A、B取值存在差異。A、B系數(shù)往往需進(jìn)行產(chǎn)能測(cè)試才可獲得，但該氣田目前產(chǎn)能測(cè)試資料較少。因此產(chǎn)能方程（1）式較難獲取。

（1）式兩邊同時(shí)乘以Kh，可轉(zhuǎn)化為：

其中：

從（9）式、（10）式可看出，對(duì)于特定的井A1、A2為常數(shù)，只要獲得這兩個(gè)參數(shù)即可確定（5）式。A1、A2求取步驟如下：

根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算Y、X1、X2，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 X1、X2、Y計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2）采用多元回歸分析方法，擬合（5）式中系數(shù)A1、A2，可得：

將（6）～（8）式帶入（11）式，得

本氣田低產(chǎn)低效井產(chǎn)能預(yù)測(cè)公式為：

2.3 氣井低產(chǎn)原因診斷

根據(jù)氣井各措施后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析解釋的平均儲(chǔ)層參數(shù)值（壓裂后裂縫半長(zhǎng)、解除污染后表皮系數(shù)和排水采氣后井底壓力），采用（13）式預(yù)測(cè)各增產(chǎn)措施后的產(chǎn)量。對(duì)比各措施后產(chǎn)量，可確定影響氣井產(chǎn)量的主要因素。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，臨興氣田平均表皮系數(shù)為1.2，平均裂縫半長(zhǎng)為90.6 m，排液措施后平均井底流壓為3.4 MPa。以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)各井措施后產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)比各措施的增產(chǎn)氣量，確定關(guān)鍵影響因素。

措施產(chǎn)量預(yù)測(cè)如表4所示。從表可看出9-3D井、9-4D井壓裂改造預(yù)測(cè)產(chǎn)量高于排水采氣及解除污染后產(chǎn)量，低產(chǎn)原因?yàn)閴毫迅脑觳怀浞郑?-4D井、X-3井因動(dòng)用范圍小，剩余可采儲(chǔ)量低而低產(chǎn)；4-9D主要受儲(chǔ)層污染影響；X-8井、8-1D井主要受積液影響。

表4 措施后產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果表

3 增產(chǎn)措施建議及效果

根據(jù)氣井低產(chǎn)原因診斷結(jié)果，對(duì)各井提出針對(duì)性措施建議：①對(duì)9-3D井、9-4D井進(jìn)行二次壓裂；②將8-4D井、X-3井調(diào)整到其他潛力層位；③解除4-9D儲(chǔ)層污染；④對(duì)X-8井、8-1D井、4-3D井、4-7D井、3-1D井、1-2D井進(jìn)行排水采氣。

目前，部分低產(chǎn)井已實(shí)施了相應(yīng)措施，增產(chǎn)效果顯著：泡沫排水采氣實(shí)施7口井，平均增產(chǎn)0.4 104m3/d（表5）。調(diào)層實(shí)施2口井，獲得平均無(wú)阻流量2.8 104m3/d（表 6）。

表5 臨興氣田泡沫排水采氣實(shí)施效果表

表6 臨興氣田調(diào)層實(shí)施效果表

4 結(jié)論

1）臨興氣田受砂體展布、儲(chǔ)層物性、工程作業(yè)、井筒積液等因素影響，低產(chǎn)低效井多。

2）建立臨興氣田低產(chǎn)低效井產(chǎn)量預(yù)測(cè)方程，預(yù)測(cè)、對(duì)比各措施的增氣量，可定量甄別出低產(chǎn)低效主要原因，確定針對(duì)性的低產(chǎn)低效治理措施。

3）在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合其他地質(zhì)資料，盡量減小生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析解釋儲(chǔ)層參數(shù)結(jié)果的多解性問(wèn)題對(duì)建立產(chǎn)量方程及識(shí)別低產(chǎn)低效關(guān)鍵影響因素可能帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。