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        海上邊際氣田開發(fā)指標(biāo)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

        2022-03-23 06:49:54楊依依楊馥榕高嘉偉
        科技和產(chǎn)業(yè) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:氣井產(chǎn)能穩(wěn)產(chǎn)邊際

        楊依依,楊馥榕,高嘉偉

        (中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司,北京 100028)

        國(guó)內(nèi)海上所謂“邊際”氣田,代表著除能夠明顯獲利的大氣田和明顯沒有商業(yè)價(jià)值的氣田以外的另一類氣田。這類氣田一般說(shuō)來(lái)具有儲(chǔ)量規(guī)模小且分散、儲(chǔ)層滲透性差、厚度薄、邊底水能量強(qiáng)同時(shí)還或含有高含凝析油等復(fù)雜地質(zhì)油藏特征,該類氣藏盈利性差,有效開發(fā)難度極大。

        開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)在邊際氣田開發(fā)過(guò)程中具有極其重要的地位。用常規(guī)評(píng)價(jià)方法來(lái)預(yù)測(cè)這類氣田的開發(fā)指標(biāo)時(shí),總是將其定義為“邊際”,但事實(shí)證明其中不少已投產(chǎn)邊際氣田具有實(shí)際開發(fā)價(jià)值,例如東海麗水36-1氣田、黃巖1-1氣田和北部灣番禺34-1/35-1/35-2氣田群等。因此應(yīng)深入挖掘有效預(yù)測(cè)方法,提高預(yù)測(cè)精度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該類氣田的較好開發(fā)。

        筆者以南海北部氣田群為例,應(yīng)用氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)新技術(shù)、穩(wěn)產(chǎn)期快速確定技術(shù)、局部網(wǎng)格加密和組分模型技術(shù)以及D因子關(guān)鍵參數(shù)求取技術(shù),精準(zhǔn)預(yù)測(cè)該類氣田的開發(fā)指標(biāo),并以此為基礎(chǔ)開展氣田開發(fā)方案設(shè)計(jì)、規(guī)劃和調(diào)整,保障和推動(dòng)海上邊際氣田的高效開發(fā)。

        1 研究區(qū)域概況

        南海北部大陸邊緣發(fā)育由珠江口盆地、瓊東南盆地、鶯歌海盆地等多個(gè)中新生沉積盆地。古近紀(jì)以來(lái)上述盆地沉積了巨厚的泥巖,天然氣資源十分豐富。20世紀(jì)80年代以來(lái),在這些盆地相繼發(fā)現(xiàn)了崖城13-1等大中型氣田以及文昌氣田群、流花19-5氣田等小型邊際氣田,其中后者具有典型的“兩小三低”特征(表1),無(wú)法獨(dú)立經(jīng)濟(jì)開發(fā),動(dòng)用難度極大。

        表1 海上邊際氣田儲(chǔ)層物性特征

        2 開發(fā)指標(biāo)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用效果

        結(jié)合邊際氣田地質(zhì)油藏特征,圍繞影響指標(biāo)預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行逐一分析研究,形成了一系列關(guān)鍵技術(shù),為后續(xù)海上邊際氣田投產(chǎn)開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

        2.1 氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)新技術(shù)

        氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)是開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)工作的基礎(chǔ)。海上氣田測(cè)試受測(cè)試費(fèi)用高、測(cè)試時(shí)間短的制約,系統(tǒng)試井各測(cè)試段難以穩(wěn)定,測(cè)試資料品質(zhì)較差,以此建立產(chǎn)能方程時(shí)存在二項(xiàng)式系數(shù)小于0或指數(shù)式系數(shù)大于1的情況[1-2],常常不能獲得理想的預(yù)測(cè)效果,甚至部分區(qū)域氣井無(wú)測(cè)試資料,海上氣井產(chǎn)能的精準(zhǔn)確定存在較大難度。

        以擬穩(wěn)定狀態(tài)下氣井產(chǎn)能方程出發(fā)[3-5]:

        (1)

        經(jīng)簡(jiǎn)化推導(dǎo)可得

        qAOF1=(PR1/PR)2qAOF

        (2)

        式中:qg為氣井穩(wěn)定產(chǎn)量,104m3/d;qAOF為氣井絕對(duì)無(wú)阻產(chǎn)量,104m3/d;K為氣層有效滲透率,10-3μm2;h為氣層有效厚度,m;Z為氣體偏差系數(shù);T為地層溫度,K;μg為氣體黏度,mPa·s;PR為氣井投產(chǎn)后的地層壓力,MPa;Pwf為氣井的井底流壓,MPa;re為供給半徑,m;rw為井底半徑,m;So為表皮系數(shù);D為湍流系數(shù),(104m3/d)-1

        由方程可知,若氣井測(cè)定了某一壓力下的無(wú)阻流量,即可求得該氣井不同地層壓力下的無(wú)阻流量[6-8]。基于海上24個(gè)氣田實(shí)際測(cè)試資料,在傳統(tǒng)氣田產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)基礎(chǔ)上,首次考慮引入壓力平方參數(shù)對(duì)氣井無(wú)阻流量進(jìn)行校正,建立了一種考慮壓力校正的氣井無(wú)阻流量確定新方法,回歸得到了地層壓力校正下的無(wú)阻流量-地層系數(shù)關(guān)系圖版及經(jīng)驗(yàn)方程(圖1),應(yīng)用該圖版可以快速質(zhì)控測(cè)試氣井的無(wú)阻流量,經(jīng)驗(yàn)方程指導(dǎo)無(wú)測(cè)試氣田產(chǎn)能的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

        圖1 地層系數(shù)與壓力校正氣井無(wú)阻流量的關(guān)系

        利用本文提出的氣藏校正產(chǎn)能方程,對(duì)海外某低滲氣田進(jìn)行了驗(yàn)證,并與DST測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。該氣田位于西非海岸,水深2 000 m左右,試井滲透率1.5~3.5 mD,單層厚度0.3~12 m,為典型薄互層低滲層狀邊水氣藏。L-2井進(jìn)行了兩次DST測(cè)試,系統(tǒng)試井資料品質(zhì)較差,壓恢時(shí)間有限。由表2可以看出,產(chǎn)能方程計(jì)算各測(cè)試段平均無(wú)阻流量為121×104m3/d和63×104m3/d,與基于系統(tǒng)試井資料的其他產(chǎn)能分析方法結(jié)果存在一定差異,考慮本次試井資料可靠性,最終推薦產(chǎn)能方程計(jì)算結(jié)果。

        表2 L-2井測(cè)試段無(wú)阻流量匯總 單位:104 m3/h

        2.2 穩(wěn)產(chǎn)期快速確定技術(shù)

        氣田開發(fā)與油田開發(fā)最大的不同是氣田開發(fā)規(guī)模(采氣速度)及穩(wěn)產(chǎn)年限受下游用戶的影響,在商務(wù)談判中穩(wěn)產(chǎn)年限是極為關(guān)鍵的談判內(nèi)容,因此在氣田開發(fā)方案編制中對(duì)于氣田開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)期的預(yù)測(cè)就顯得尤為重要。

        廣泛調(diào)研了全球范圍內(nèi)典型氣田開發(fā)采氣速度與穩(wěn)產(chǎn)期采出程度的關(guān)系,形成了采氣速度與穩(wěn)產(chǎn)期采出程度的系列曲線(圖2)。同時(shí)通過(guò)機(jī)理模型結(jié)合該類氣田開發(fā)實(shí)際數(shù)據(jù),模擬得到了定容氣藏不同采氣速度下對(duì)應(yīng)的氣藏穩(wěn)產(chǎn)年限及穩(wěn)產(chǎn)期的采出程度曲線(圖3)。

        圖2 全球典型氣田開發(fā)采氣速度與穩(wěn)產(chǎn)期采出程度關(guān)系

        圖3 定容氣藏采氣速度與穩(wěn)產(chǎn)年限、穩(wěn)產(chǎn)期采出程度關(guān)系

        圖2、圖3相互結(jié)合可以確保氣田開發(fā)方案穩(wěn)產(chǎn)期準(zhǔn)確可靠,保障氣田平穩(wěn)供氣,提高氣田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。

        2.3 局部網(wǎng)格加密和組分模型技術(shù)

        大部分邊際氣田具有含油凝析油特征,在氣田降壓衰竭開采過(guò)程中勢(shì)必會(huì)由于壓力降低而導(dǎo)致凝析油反凝析吸附在地層附近降低儲(chǔ)層的滲透性,導(dǎo)致氣井產(chǎn)能降低或井底積液而躺井,常規(guī)均勻網(wǎng)格無(wú)法體現(xiàn)壓力降低導(dǎo)致凝析油反凝析這一現(xiàn)象,導(dǎo)致數(shù)模模擬計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)較長(zhǎng)穩(wěn)產(chǎn)期的假象,誤導(dǎo)開發(fā)生產(chǎn)[9-11]。然而采用井筒附近網(wǎng)格局部加密技術(shù)和組分模型技術(shù),充分反映凝析油氣體系隨著壓力變化的物質(zhì)交換特征,對(duì)殘余氣飽和度敏感性進(jìn)行準(zhǔn)確分析,使得氣田開發(fā)指標(biāo)更加符合生產(chǎn)實(shí)際,大大提高指標(biāo)預(yù)測(cè)精度,圖4、圖5反映了局部網(wǎng)格加密和組分模型對(duì)產(chǎn)氣量的影響。

        圖4 局部網(wǎng)格加密對(duì)氣井產(chǎn)量的影響

        圖5 不同組分模型對(duì)氣井產(chǎn)量的影響

        2.4 D因子關(guān)鍵參數(shù)求取技術(shù)

        氣田開發(fā)中,由于其黏度小,滲流速度大,在井底周圍的近井地帶通常存在高速非達(dá)西湍流,并隨著氣井產(chǎn)量的增加而擴(kuò)大,湍流因素的存在影響了儲(chǔ)層的滲流特效,形成了高速湍流D因子,對(duì)氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)和開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)具有重要的影響,因此D因子求取變得十分必要[12]。

        由于海上氣田受平臺(tái)、空間、經(jīng)濟(jì)性影響,系統(tǒng)試井測(cè)試時(shí)間短,D因子無(wú)法通過(guò)多個(gè)壓力恢復(fù)段進(jìn)行求取??紤]通過(guò)試井解釋中分段壓力擬合和半對(duì)數(shù)線性擬合,求取系統(tǒng)測(cè)試不同產(chǎn)量下表皮系數(shù)。由擬表皮系數(shù)定義式Sa=S+Dq可知,通過(guò)線性擬合回歸可得到D因子(圖6),系統(tǒng)試井條件下氣藏高速非達(dá)西滲流D因子的量化求取為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)產(chǎn)能、提高DST擬合精度(圖7)以及數(shù)模預(yù)測(cè)指標(biāo)精度(圖8)提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

        圖6 氣井日產(chǎn)量與表皮關(guān)系曲線

        圖7 D因子對(duì)氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)結(jié)果的影響

        圖8 D因子對(duì)DST擬合結(jié)果的影響

        3 結(jié)論

        1)通常來(lái)說(shuō),海上邊際氣田一般分為以下兩類:油藏地質(zhì)型,油藏地質(zhì)情況較為復(fù)雜或者存在不確定的油藏開發(fā)風(fēng)險(xiǎn);油田儲(chǔ)量型,油田儲(chǔ)量較小,獨(dú)立開發(fā)無(wú)經(jīng)濟(jì)效益,需要通過(guò)開發(fā)模式變化實(shí)現(xiàn)開發(fā)。在特定的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下,邊際氣田可以轉(zhuǎn)化為常規(guī)意義上的常規(guī)氣田。

        2)針對(duì)海上邊際氣田地質(zhì)油藏特征,建立了邊際氣田開發(fā)指標(biāo)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù),包含氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)新技術(shù)、穩(wěn)產(chǎn)期快速確定技術(shù)、局部網(wǎng)格加密和組分模型技術(shù)以及D因子關(guān)鍵參數(shù)求取技術(shù),確保邊際氣田各項(xiàng)開發(fā)指標(biāo)評(píng)估的準(zhǔn)確性,降低氣田開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),做到更好地指導(dǎo)后續(xù)邊際氣田開發(fā)生產(chǎn)。

        3)氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)是氣田開發(fā)中最重要的基礎(chǔ)工作,對(duì)儲(chǔ)層壓力條件很敏感,不同地層下壓力的氣井產(chǎn)能差異很大,首次引入壓力平方參數(shù)對(duì)氣井無(wú)阻流量進(jìn)行校正,建立了一種考慮壓力校正的氣井無(wú)阻流量確定新方法,精確預(yù)測(cè)無(wú)測(cè)試氣井無(wú)阻流量、質(zhì)控測(cè)試氣井無(wú)阻流量。

        4)采用局部網(wǎng)格加密技術(shù),并結(jié)合組分模型技術(shù),實(shí)現(xiàn)了反凝析現(xiàn)象精準(zhǔn)刻畫,對(duì)殘余氣飽和度敏感性的準(zhǔn)確分析,提升了對(duì)邊際氣田采收率的預(yù)測(cè)精度。

        5)結(jié)合海上氣田測(cè)試特點(diǎn),形成了系統(tǒng)試井條件下氣藏高速非達(dá)西滲流D因子求取技術(shù),更準(zhǔn)確定量計(jì)算D因子,在數(shù)值模擬中更準(zhǔn)確進(jìn)行無(wú)阻流量擬合和DST擬合,并推廣應(yīng)用到更多邊際氣田開發(fā)。

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