周 敏 何 敏 向 陽 鄧 婷 龐宇來 王昱珩 陳渝頁 成艷玲
1.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦 2.中國石油西南油氣田公司
氣井的合理配產(chǎn)需要綜合考慮很多因素,穩(wěn)產(chǎn)時間是需要重點考慮的因素之一。從產(chǎn)量達到設(shè)計規(guī)模并穩(wěn)定生產(chǎn)的階段為氣藏的穩(wěn)產(chǎn)期,穩(wěn)產(chǎn)時間的長短是衡量氣藏開采效果的重要指標之一。在一定程度上延長氣藏的穩(wěn)產(chǎn)時間,對于提高氣藏采收率具有重要的意義。而氣井穩(wěn)產(chǎn)時間是決定氣藏穩(wěn)產(chǎn)期長短的重要基礎(chǔ)。根據(jù)國內(nèi)外氣田開發(fā)經(jīng)驗,大型氣田一般要求穩(wěn)產(chǎn)時間在10~15年,中型氣田要求穩(wěn)產(chǎn)時間在7~10年。在四川盆地東部地區(qū),氣井初期主要是根據(jù)經(jīng)驗法配產(chǎn),配產(chǎn)比一般在15%~30%,該方法簡單實用,在現(xiàn)場氣井配產(chǎn)中得到較為廣泛的應(yīng)用。經(jīng)驗法配產(chǎn)時,氣井穩(wěn)產(chǎn)時間無法定量計算,這對生產(chǎn)部門組織生產(chǎn)、氣井科學(xué)合理開采及氣藏開發(fā)規(guī)模的確定,指導(dǎo)意義有限。目前,在川東實際生產(chǎn)中往往需要借助于數(shù)值模擬技術(shù),但因其工作量大,一般只針對重點氣藏進行該項工作,應(yīng)用范圍大大受限。
川東地區(qū)有大大小小百余個氣藏,歷年投產(chǎn)井五百余口,若全部依靠數(shù)值模擬預(yù)測穩(wěn)產(chǎn)時間,則工作量非常大,不便于及時預(yù)測給定產(chǎn)量條件下的穩(wěn)產(chǎn)時間,削弱了生產(chǎn)管理部門組織生產(chǎn)的工作效率。因此有必要建立一個可靠性較高、計算簡捷的預(yù)測方程,以彌補數(shù)值模擬不便全面開展的不足。
國內(nèi)外學(xué)者在氣井的合理配產(chǎn)方面進行了大量研究,其中對穩(wěn)產(chǎn)時間的影響因素也進行了深入研究。通過氣田的開發(fā)實踐證實,穩(wěn)產(chǎn)時間主要受氣井產(chǎn)量、動態(tài)儲量等因素影響[1-11]。在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合川東地區(qū)40余年大量典型生產(chǎn)井選擇了可能影響氣井穩(wěn)產(chǎn)時間的產(chǎn)量、動態(tài)儲量、無阻流量、地層壓力、孔隙度、有效厚度、距氣水界面距離等10余項生產(chǎn)和地質(zhì)參數(shù)進行單因素分析。從川東地區(qū)實際統(tǒng)計資料看,穩(wěn)產(chǎn)時間與配產(chǎn)比、動態(tài)儲量及無阻流量有一定的相關(guān)性,與地層壓力、孔隙度、有效厚度、距氣水界面距離等相關(guān)性較差。
1.1.1 穩(wěn)產(chǎn)時間與配產(chǎn)比呈負相關(guān)
川東地區(qū)已結(jié)束穩(wěn)產(chǎn)期、產(chǎn)量進入遞減的94口氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示,穩(wěn)產(chǎn)時間與配產(chǎn)比(QR=Q/Qaof)呈負相關(guān)(圖1-a),即產(chǎn)量越大,穩(wěn)產(chǎn)時間越短。從圖中可以看出,氣井初期配產(chǎn)比與穩(wěn)產(chǎn)時間表現(xiàn)出以下特征:①氣井初期配產(chǎn)比在10%~20%之間時,氣井穩(wěn)產(chǎn)時間較長,基本在10年以上;②初期配產(chǎn)比20%~30%時,穩(wěn)產(chǎn)時間6~10年;③初期配產(chǎn)比30%~40%時,穩(wěn)產(chǎn)時間2~6年;④初期配產(chǎn)比大于40%時,氣井穩(wěn)產(chǎn)時間較短,多數(shù)穩(wěn)產(chǎn)時間短于2年或不能穩(wěn)定生產(chǎn)。
1.1.2 穩(wěn)產(chǎn)時間與無阻流量呈正相關(guān),但相關(guān)性較差
生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)表明穩(wěn)產(chǎn)時間與無阻流量呈正相關(guān),但相關(guān)性較差(圖1-b):無阻流量小于100×104m3/d,多數(shù)井穩(wěn)產(chǎn)時間短于4年,無阻流量大于100×104m3/d,只有4口井穩(wěn)產(chǎn)時間短于4年。
1.1.3 穩(wěn)產(chǎn)時間與動態(tài)儲量呈正相關(guān),但相關(guān)性較差
生產(chǎn)數(shù)據(jù)也表明穩(wěn)產(chǎn)時間與動態(tài)儲量呈正相關(guān),但相關(guān)性較差(圖1-c):動態(tài)儲量小于5×108m3的氣井,其穩(wěn)產(chǎn)時間多數(shù)短于4年,長于4年的只有4口井;動態(tài)儲量大于5×108m3的氣井,雖然也有部分井穩(wěn)產(chǎn)時間短于4年,但穩(wěn)產(chǎn)時間長于4年的井大大增加。
1.1.4 穩(wěn)產(chǎn)時間與地層壓力相關(guān)性很差
生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)表明地層壓力與穩(wěn)產(chǎn)時間相關(guān)性不明顯(圖1-d)。
圖1 氣井穩(wěn)產(chǎn)時間與不同地質(zhì)參數(shù)關(guān)系圖
為了定量分析各個參數(shù)與穩(wěn)產(chǎn)時間的相關(guān)性,對各參數(shù)進行線性相關(guān)性計算,計算結(jié)果如表1所示。根據(jù)本文參考文獻[12-14]對參數(shù)相關(guān)性的判定標準,lnQR與穩(wěn)產(chǎn)時間相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.8,為高度相關(guān);剩余動態(tài)儲量和無阻流量的相關(guān)系數(shù)大于0.5,為中度相關(guān);地層壓力與穩(wěn)產(chǎn)時間相關(guān)系數(shù)接近0.3,可視為不相關(guān);其他參數(shù)相關(guān)系數(shù)均小于0.3,為不相關(guān)。因此,選取lnQR、剩余動態(tài)儲量、無阻流量等3個參數(shù)建立預(yù)測穩(wěn)產(chǎn)時間的數(shù)學(xué)模型。
表1 川東地區(qū)穩(wěn)產(chǎn)時間影響因素線性相關(guān)性分析表
2.1.1 樣本的選擇
選取川東地區(qū)140余口氣井實際數(shù)據(jù)作為分析樣本(表2),分別統(tǒng)計產(chǎn)量、剩余動態(tài)儲量、無阻流量及地層壓力等參數(shù)。其中剔除了遞減前產(chǎn)量明顯波動、明顯受水侵影響遞減以及用于后面驗證的40余口井,實際用于建立方程的為94口井。
表2 川東地區(qū)部分氣井穩(wěn)產(chǎn)時間與影響因素數(shù)據(jù)表
2.1.2 方法的選擇與預(yù)測方程的建立
因氣井穩(wěn)產(chǎn)時間與lnQR等3個參數(shù)均存在較密切的關(guān)系,因此在前人研究的基礎(chǔ)上[15-20],運用數(shù)理統(tǒng)計中解決多因素問題的多元線性回歸方法建立穩(wěn)產(chǎn)時間與lnQR、剩余動態(tài)儲量及無阻流量的回歸方程式為:
式中Tw表示氣井穩(wěn)產(chǎn)時間,a;lnQR表示配產(chǎn)比的自然對數(shù);Qaof表示無阻流量,104m3/d;Ggr表示剩余動態(tài)儲量,108m3。
2.1.3 顯著性檢驗
根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計理論,因為式(1)是多元線性回歸方程,該方程是否成立,必須進行顯著性檢驗。首先,從穩(wěn)產(chǎn)時間定量評價方程方差分析表看(表3):①F統(tǒng)計量為65.69,遠大于F臨界值(0.05,3,90)=2.68[12-14],所以方程為假的概率較低;②顯著性分析(SignificanceF)F對應(yīng)的P值小于0.000 1,方程為假的概率較低,顯然1-P表示方程為真的概率較大,即置信度達到了99.99%以上。其次,因為標準誤差的統(tǒng)計信息已包含在t檢驗中,而P值檢驗與統(tǒng)計量t值檢驗是等價的,但P值不需要查表,從得到的多元回歸結(jié)果表看(表4),各回歸參數(shù)的P值檢驗均小于0.01,即α=0.01的水平上顯著,模型置信度達到了99%以上??傊?,該方程為假的概率低、置信度較高。
表3 穩(wěn)產(chǎn)時間定量評價方程方差分析表
表4 穩(wěn)產(chǎn)時間定量評價方程回歸系數(shù)表
多元線性回歸方法在氣藏工程中已得到廣泛的應(yīng)用[21-22],本文建立的方程樣本數(shù)據(jù)來自于生產(chǎn)實際,建立的方程經(jīng)顯著性檢驗,具有較高的置信度,對氣井的合理配產(chǎn)具有一定的參考意義。從式(1)可以知道,當對氣井投產(chǎn)初期配產(chǎn)時,可以通過式(1)預(yù)測在配產(chǎn)產(chǎn)量條件下的穩(wěn)產(chǎn)期,此時Ggr為動態(tài)儲量。氣井生產(chǎn)一段時間后,同樣可以根據(jù)生產(chǎn)決策部門的需要,由式(1)根據(jù)現(xiàn)有的配產(chǎn)預(yù)測氣井剩余的穩(wěn)產(chǎn)時間,只是此時Ggr為計算時的剩余動態(tài)儲量。
反過來,結(jié)合企業(yè)中長期規(guī)劃,確定了氣井穩(wěn)產(chǎn)期后,可以通過本文式(1),經(jīng)過數(shù)學(xué)變換得到:
由式(2)可以得到氣井的不同穩(wěn)產(chǎn)期的配產(chǎn)。本文建立的方程式(1)、式(2)所需參數(shù)現(xiàn)場容易獲?。孩僭谕懂a(chǎn)初期,重點井配產(chǎn)的主要參數(shù)無阻流量多數(shù)可通過穩(wěn)定試井、一點法等方法獲得[23-24];②在投產(chǎn)初期,雖然準確的動態(tài)儲量獲得較難,但動態(tài)儲量在式(1)中的系數(shù)僅0.19,權(quán)重并不大,預(yù)測結(jié)果仍有一定的參考價值,當然在獲得較可靠的動態(tài)儲量后,該方法預(yù)測的可靠性會更有價值??傊?,該預(yù)測方程計算簡單,具有較好的實踐意義,有利于現(xiàn)場推廣應(yīng)用。
為了更進一步的檢驗方程的可靠性,按照無阻流量的高低選擇樣本以外的9口氣井進行驗證,其中高產(chǎn)量井(無阻流量大于100×104m3/d)3口;中產(chǎn)量井(無阻流量10×104~100×104m3/d)4口;低產(chǎn)量井(無阻流量小于10×104m3/d)2口。從表5可以看出:預(yù)測所得穩(wěn)產(chǎn)期與實際生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)期雖然存在有一定的誤差,但相對誤差絕對值均小于10%,表明使用該方程預(yù)測氣井穩(wěn)產(chǎn)時間可靠性較高。
表5 YH4等9口氣井穩(wěn)產(chǎn)時間計算結(jié)果與實際生產(chǎn)對比表
以川東地區(qū)SGP氣田石炭系氣藏G7井為例。該井于1987年4月投產(chǎn),在1988年穩(wěn)定試井無阻流量為10.78×104m3/d,單井動態(tài)儲量為4.37×108m3。氣井以4.1×104m3/d的產(chǎn)量配產(chǎn),本方程計算穩(wěn)產(chǎn)時間為10.84年(即穩(wěn)產(chǎn)至1998年),該井實際生產(chǎn)到1997年12月產(chǎn)量便開始逐漸下降,計算結(jié)果與氣井實際情況吻合度較高(圖2)。
圖2 G7井月生產(chǎn)曲線圖
以川東地區(qū)DMP區(qū)塊長興組氣藏YA012-1、YA012-2井為例,兩口氣井在2012年、2013年穩(wěn)定試井無阻流量分別為108.66×104m3/d、83.74×104m3/d,單井動態(tài)儲量分別為39.84×108m3、43.06×108m3。兩口氣井如果分別以55×104m3/d的產(chǎn)量進行生產(chǎn),用本文方程計算穩(wěn)產(chǎn)時間分別為6.17年及4.15年(即氣井將穩(wěn)產(chǎn)至2018年),即氣井在2017年9月開始,產(chǎn)量便開始逐漸下降,計算結(jié)果與氣井實際情況較為吻合。
2016年11月對氣藏進行開發(fā)調(diào)整,兩井以30×104m3/d配產(chǎn)生產(chǎn),使用數(shù)值模擬方法預(yù)測氣井穩(wěn)產(chǎn)期為9年,而本文方程計算兩井穩(wěn)產(chǎn)時間分別為8.78年和7.99年,計算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果較為吻合(表6)。
表6 YA012-1、YA012-1井穩(wěn)產(chǎn)時間計算結(jié)果對比表
1)氣井配產(chǎn)比、剩余動態(tài)儲量及無阻流量與氣井穩(wěn)產(chǎn)時間相關(guān)性明顯,其中氣井配產(chǎn)比對穩(wěn)產(chǎn)時間影響最大,是氣井穩(wěn)產(chǎn)的主要因素。
2)本文提出的方程可應(yīng)用于川東地區(qū)新投產(chǎn)井給定產(chǎn)量下穩(wěn)產(chǎn)期預(yù)測,也可用于現(xiàn)有穩(wěn)產(chǎn)期氣井剩余穩(wěn)產(chǎn)時間的預(yù)測。生產(chǎn)部門也可根據(jù)對穩(wěn)產(chǎn)時間的要求對現(xiàn)有氣井進行調(diào)產(chǎn)。其他氣田可參考使用,也可采集本地區(qū)數(shù)據(jù)后,采用本文提出的方法得到自己的穩(wěn)產(chǎn)時間預(yù)測方程。
3)氣井配產(chǎn)比、無阻流量和動態(tài)儲量等參數(shù)的準確性影響著預(yù)測的可靠性,需客觀評價。