低滲透氣田氣井分類評價與配產研究

黃發海 （中石油大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江 大慶166405）

大慶油田A氣田地質條件復雜，是個低壓、低滲透構造－巖性氣藏，主產扶余、楊大城子氣層，氣層深700～800m。目前氣田有試采井67口，可開井49口，平均地層壓力3.01MPa，單井日產氣0.41×104m3，單井產量低、壓力低。由于油田生產用氣需要，尤其是冬季高峰期時，生產過程中存在氣井產量低，壓力下降快，氣井供氣能量不足等現象。通過現場生產數據分析，發現即使是同樣的配產，不同類型氣井的壓力下降速度差距很大。要實現較長的穩產時間和較高的采收率，需要對氣井進行正確分類、合理配產。

1 氣井分類評價

A氣田氣井利用井口壓力和產量進行分類，分類指標只考慮了氣井動態產能的一個方面。由于是生產數據，易受用氣需求影響，數據可靠性較差，不能完整、準確地反映氣井的產能。氣井在分類開發與管理過程中發現部分井與其同類井的生產特征不一致，需重新劃分井型。因此，尋找一種動、靜相結合的綜合分類方法就成為合理配產和提高氣藏的最終采收率的關鍵。

1.1 定量分類評價原理

氣井綜合定量評價就是在氣井評價參數優選的基礎上，對氣井分類的多個影響因素進行綜合評價，最終得到一個綜合評價指標，并依據它對氣井進行分類。筆者選用的綜合評價指標計算公式為：

式中，Qsc為綜合評價指標；Xi為分類評價參數；ai為評價參數的權系數；n為評價參數的個數。

Xi為已知參數，只有權系數ai是未知數，只要求出權系數ai，就可計算得出綜合評價指標Qsc。

權系數是某一評價因素在決定總體特性時所占有的重要性程度，計算各指標的權系數，實際上是尋找事物內部各種影響因素之間的定量關系。目前用于確定權系數的方法有專家估值法、層次分析法、模糊關系方程求解法、主成分分析法及灰色關聯分析法等。

通過對多種評價方法優缺點及適用性的比較，優選灰色關聯分析法確定權系數，進行氣井的定量分類評價。該方法通過加權系數的形式考慮了不同參數的重要程度，分類結果更符合實際情況［1］。特別適合于大規模、多因素、多指標的系統評價，較為科學并接近客觀實際，比較適合A氣田氣井分類。

1.2 氣井分類標準的建立

利用20口井取心、試采資料，選取與某階段產量相關的10個參數，通過歸一化處理，使每項評價參數歸一在0～1。應用聚類分析法和數理統計法，確定氣井分類評價參數，即井控儲量、地層系數、地層壓力、單位壓降產量和采出程度（見表1）。

應用灰色關聯分析法，確定各項參數權重（軟件實現），建立綜合評價系數計算公式：

式中，G0為標準化井控儲量；F0為標準化地層系數；P0為標準化地層壓力；Q0為標準化單位壓降產量；R0為標準化采出程度。

表1 評價指標優選結果

利用該公式，計算A氣田20口井的綜合評價系數，通過綜合評價系數概率累計分布，建立氣井分類標準，將氣井由好到差分為3類（見圖1、表2）。

2 氣井配產

A氣田原采用采氣指示曲線法配產，該方法是介于理論和經驗之間，具有一定的理論基礎，又與經驗法一樣可以不斷及時隨生產調整，但由于氣田每年產能測試的資料井有限，氣井配產結果往往與實際生產存在一定的偏差。為了更好地指導氣井的合理開發，采用采氣指示曲線法與現場實際生產資料相結合的方式進行配產。

圖1 評價系數概率累計分布圖

表2 氣井分類標準

由氣井的二項式方程：

可得到：

式中，pR為地層壓力，MPa；Δp為生產壓差，MPa；pwf為生產流壓，MPa；A為層流系數；qg為產氣量，104m3／d；B 為紊流系數。

作Δp～qg關系曲線，當生產壓差的增加不再沿直線增加而是高于直線，這時氣井表現出了明顯的非達西流效應。這里的配產是以氣井出現非線性效應時的產量作為氣井生產的極限產量。

那么，在拐點確定時，由于受人為因素的影響，其穩定性較差，為此，需在圖中繪制一條基線，從而增強該拐點確定的穩定性。

理論上，在產量較高時氣流表現出紊流特征，部分能量消耗到非達西滲流上，Δp～qg的關系曲線，顯示為曲線段。而氣井產量較低時，地層氣流表現為達西滲流，其初始段滿足達西滲流公式：

p2R－p2wf＝Aqg

將pwf＝pR－Δp代入達西滲流公式［2］，得到：

在產量qg不高時，生產壓差Δp也較低。按照A氣田氣井開發經驗，生產壓差Δp一般不能超過地層壓力的10%。因此，取Δp≈0.1pR，代入上式即可得Δp～qg的基線方程：

由于A和pR為已知，這樣就可以在圖中繪制出所需要的初始直線段（見圖2），即氣井的基線，從而得出其拐點值，即極限產量；極限產量確定后，根據產氣曲線、壓力變化曲線以及生產時間定性判斷氣井極限產量標定是否合理。

圖2 Δp～qg關系示意圖

3 現場應用

D2－14井原分類為Ⅰ類井，日配產0.65×104m3，年壓降速度0.21MPa，壓力下降速度較快，連續穩產能力較差，后調整為Ⅱ類（評價系數0.51），日配產0.45×104m3，加藥周期由10d縮短為5d，氣井保持連續生產，年壓降速度減緩為0.09MPa，開采效果得到明顯改善。

利用以上方法，對A氣田49口生產井進行分類。其中，Ⅰ類井23口，主要分布氣藏中部、構造高處，主力氣層發育厚度大、物性好；Ⅱ類井16口、Ⅲ類井10口，多分布于氣藏邊部，主力氣層不發育、或發育厚度薄，儲層物性差。與原分類對比，綜合分類調整10口井，Ⅰ類調整為Ⅱ類3口，Ⅲ類調整為Ⅱ類4口，Ⅱ類調整為Ⅲ類3口。

重新標定49口井極限產量為21.2×104m3／d。Ⅰ類井23口，極限產量14.7×104m3／d；Ⅱ類井16口，極限產量4.9×104m3／d；Ⅲ類井10口，極限產量1.6×104m3／d（見表3）。

表3 不同類型氣井生產動態特征

根據氣井分類及配產結果，結合不同類型井地質、生產特征及油田用氣情況，制定油藏、采氣和生產一體化氣井分類管理模式。通過氣井分類管理、合理配產，氣層能量得到合理利用，Ⅰ類井壓力下降速度減緩，Ⅱ類井連續穩定生產，Ⅲ類井提高了開井時率。

4 結論

1）動靜結合多指標分類，將各指標處理成一綜合評價系數，避免了各項參數間互相交叉、結果矛盾的現象，實現了評價指標的唯一性，分類可操作性強，分類結果與實際情況相符合。

2）采氣指示曲線法與現場實際生產資料相結合的配產方式，避免了由于產能測試資料有限，導致氣井配產結果與實際生產存在偏差的情況。

3）氣井分級分類管理，合理利用各類井產能與壓力優勢，科學調配，即可最大限度的滿足油田生產用氣需要，又可對各類氣井實施保護性開采，避免了由于用氣需要，高配高產，損害地層的情況。

［1］ 羅慶成 .灰色關聯分析與應用 ［M］.南京：江蘇科學技術出版社，1998.

［2］ 嚴文德，郭肖，孫雷 .一個新的低滲透氣藏氣井產能預測公式 ［J］.天然氣工業，2006，26（1）：88－90.