非常規(guī)氣藏壓裂井產(chǎn)能評價方法

蔡振華，廖新維

(中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249)

引 言

非常規(guī)氣藏地質(zhì)條件復(fù)雜，非均質(zhì)性極強，單井控制儲量低，關(guān)井壓力恢復(fù)緩慢，具有較高的應(yīng)力敏感特征，壓裂裂縫隨著地層壓力降低而逐漸閉合。這些因素導(dǎo)致氣井的產(chǎn)能也具有動態(tài)變化特征，且產(chǎn)能測試施工成本較高，從經(jīng)濟角度考慮，在生產(chǎn)周期內(nèi)無法實現(xiàn)多次產(chǎn)能試井［1－2］。針對以上問題，本文提出了1套非常規(guī)氣井動態(tài)產(chǎn)能的評價方法，合理利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，節(jié)省了實際測試時間，節(jié)約了開發(fā)成本。

1 產(chǎn)能評價方法

1.1 生產(chǎn)動態(tài)擬合

生產(chǎn)動態(tài)分析方法包括阿普斯等方法、現(xiàn)代的Normalized Pressure Integral(NPI)、Blasingame等方法［3－7］。基本思想是通過引入新的無因次流量、壓力、擬時間函數(shù)，利用典型曲線擬合(包括生產(chǎn)歷史擬合方法)，實現(xiàn)不關(guān)井條件下利用氣井日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)(井口壓力和產(chǎn)量)獲得儲層參數(shù)。如果該井有壓力恢復(fù)試井，可通過二者結(jié)果進(jìn)行相互驗證，提高擬合結(jié)果準(zhǔn)確度。

1.2 模擬產(chǎn)能測試

1.2.1 氣井產(chǎn)能方程產(chǎn)能測試最重要就是確定氣井產(chǎn)能方程，即:

式中:ψ(pR)為pR擬壓力，P Pa/s;pR為地層壓力，MPa;ψ 為 pwf擬壓力，P Pa/s;pwf為井底流壓，MPa;A、B為二項式系數(shù);Q為氣井流量m3/d。

由式(1)可知，為求取Q值，需先確定二項式系數(shù)A、B準(zhǔn)確值。

1.2.2 等時測試階段和延續(xù)流動階段產(chǎn)量確定

對于1個處于穩(wěn)產(chǎn)期的氣井來說，可以輕易獲得該井的穩(wěn)定流壓和產(chǎn)量，利用陳元千提出的一點法無阻流量公式［8］進(jìn)行計算，即:

式中:QAOF為無阻流量，104m3/d;Qg為井口標(biāo)況下產(chǎn)量，104m3/d。

依次按照QAOF的10%、20%、40%、60%確定等時測試階段產(chǎn)量序列;按照QAOF的50%確定延續(xù)流動階段產(chǎn)量。

1.2.3 產(chǎn)能方程系數(shù)B值與等時生產(chǎn)時間關(guān)系

理論分析表明，為獲得穩(wěn)定的產(chǎn)能方程系數(shù)B，需使修正等時試井的等時生產(chǎn)時間大于氣井的井筒儲集效應(yīng)時間，此時的不穩(wěn)定產(chǎn)能曲線為相互平行的直線。開井初期，由于受井筒儲集效應(yīng)的影響，產(chǎn)能方程系數(shù)B是1個隨時間延長而不斷增大的變量，B只有在時間達(dá)到一定數(shù)值時方為一恒定常數(shù)。描述B變化規(guī)律的數(shù)學(xué)式為［9－11］:

式中:Bt為不存在井儲效應(yīng)時的二項式產(chǎn)能方程系數(shù);t為生產(chǎn)時間，h;β為二項式參數(shù)B變化速率參數(shù)，與氣井地層系數(shù)具有良好相關(guān)性。

其中:

針對燃?xì)馄髽I(yè)來說，其有著一個龐大的運營體系，隨著清潔性能源的全面普及和應(yīng)用，這給燃?xì)馄髽I(yè)的發(fā)展提供了條件。其不僅可以給城市群眾生活提供諸多便利，同時還能減少交通運營成本投放，改善城市基礎(chǔ)設(shè)施，對提升城市環(huán)境質(zhì)量以及推動社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展起到了現(xiàn)實性的效果。

式中:K為有效滲透率，10－3μm2;h為儲層有效厚度，m。

圖1為等時生產(chǎn)時間與B的關(guān)系曲線。由圖1可看出，B值與等時生產(chǎn)時間關(guān)系曲線有明顯拐點，說明在等時生產(chǎn)時間達(dá)到一定數(shù)值時，B值為恒定常數(shù)。以穩(wěn)定點處對應(yīng)的絕對無阻流量為基準(zhǔn)，在相差10%的范圍內(nèi)確定的時間即合理等時生產(chǎn)時間。

圖1 產(chǎn)能方程B系數(shù)與等時生產(chǎn)時間關(guān)系曲線

1.2.4 二項式系數(shù)A值與延續(xù)生產(chǎn)時間關(guān)系

當(dāng)確定的延續(xù)生產(chǎn)時間偏小時，未等到邊界非均值對氣井動態(tài)產(chǎn)生影響就計算A值，此時井底流動壓力可能保持較小下降速率，計算出的A值偏小;而實際上，在正確的延續(xù)生產(chǎn)時間內(nèi)，邊界或地層非均質(zhì)已經(jīng)開始對氣井動態(tài)產(chǎn)生影響，此時A值才為準(zhǔn)確實際數(shù)值。顯然，偏小的延續(xù)生產(chǎn)時間將導(dǎo)致A值過小，而A值與氣井絕對無阻流量又成反比關(guān)系，由此推出，偏小的延續(xù)生產(chǎn)時間將導(dǎo)致無阻流量偏大，產(chǎn)能計算誤差較大。

對于處于擬穩(wěn)定狀態(tài)的氣井，二項式系數(shù)A可以表示為:

式中:T為氣藏溫度，K;re為氣藏邊界半徑，m;rw為井筒半徑，m;S為表皮系數(shù)。

圖2 延續(xù)階段時間與產(chǎn)能方程A系數(shù)關(guān)系曲線

2 應(yīng)用舉例

2.1 蘇里格致密氣藏93井

以蘇里格致密氣藏蘇93井為例，采用“直井壓裂+有限導(dǎo)流+徑向復(fù)合地層+無邊界”模型，進(jìn)行模擬等時修正試井。地層參數(shù)如下:裂縫半長為50 m，裂縫導(dǎo)流能力為170 ×10－3μm2·m，地層系數(shù)為24.6，地層滲透率為 1.7 × 10－3μm2，地層壓力為28.6 MPa，內(nèi)區(qū)半徑為50.9 m，內(nèi)外區(qū)滲透率比值為1.69。等時生產(chǎn)時間為24 h，延續(xù)生產(chǎn)時間為30 d，模擬壓力結(jié)果與實際測試數(shù)據(jù)對比見表1。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，建立出模擬二項式產(chǎn)能方程和實際二項式產(chǎn)能方程，進(jìn)行對比。

結(jié)果顯示，模擬測試中二項式系數(shù)A值為1192.57，B值為16.473，所得無阻流量為26.67×104m3/d;實際測試中二項式系數(shù)A值為1231.50，B值為18.426，所得無阻流量為24.25×104m3/d。對比發(fā)現(xiàn)，模擬測試數(shù)據(jù)與實際測試數(shù)據(jù)非常接近，證明了應(yīng)用該評價方法所得結(jié)果相對準(zhǔn)確。

2.2 蘇15井產(chǎn)能特征

根據(jù)本文方法，求出蘇15氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)各段產(chǎn)能和無阻流量(表2)。

表2 蘇15井動態(tài)參數(shù)

由表2數(shù)據(jù)得出無阻流量隨著生產(chǎn)時間變化的曲線(圖3)。通過實際計算發(fā)現(xiàn)，氣井無阻流量隨著時間不斷下降，但下降速度逐步變緩，在曲線中有明顯拐點。

圖3 蘇15井無阻流量隨時間變化曲線

3 結(jié)論

(1)利用現(xiàn)代生產(chǎn)動態(tài)分析方法獲得儲層參數(shù)，將參數(shù)代入模型，模擬等時修正時間，可獲得該井產(chǎn)能方程和無阻流量。

(2)等時生產(chǎn)時間和延續(xù)生產(chǎn)時間的準(zhǔn)確度對二項式系數(shù)的確定具有較大影響。

(3)通過實際計算發(fā)現(xiàn)，氣井無阻流量隨著時間不斷下降，但下降速度逐步變緩，在曲線中有明顯拐點。

［1］宋洪慶，等.低滲致密氣藏低速非線性滲流產(chǎn)能研究［J］. 特種油氣藏，2011，18(2):79－81.

［2］梁彬，李閩，曾繁華，等.致密氣藏產(chǎn)能分析方法研究［J］. 斷塊油氣田，2005，12(1):30－33.

［3］胡建國.產(chǎn)量遞減的典型曲線分析［J］.新疆石油地質(zhì)，2009，19(6):720 －722.

［4］胡建國，張盛宗.應(yīng)用典型曲線進(jìn)行產(chǎn)量遞減分析［J］.中國海上油氣，1995，9(5):325 －333.

［5］廖新維，沈平平.現(xiàn)代試井分析［M］.北京:石油工程出版社，2002:1－154.

［6］孔祥言.高等滲流力學(xué)［M］.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1999:1－7.

［7］莊惠農(nóng).氣藏動態(tài)描述和試井［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2004:10－439.

［8］黃炳光，等.氣藏工程分析方法［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2004:5－128.

［9］李躍剛.利用一點法測試建立氣井的產(chǎn)能方程［J］.石油勘探與開發(fā)，1992，19(5):12－19.

［10］徐艷梅，郭平，等.大牛地氣田儲集層應(yīng)力敏感性研究［J］.特種油氣藏，2007，14(3):72－74.

［11］將海軍，鄢捷年.裂縫性儲層應(yīng)力敏感性實驗研究［J］.石油鉆探技術(shù)，2000，28(6):32 －33.