儲層滲透率對天然氣開采的影響研究

楊釗，王吉晨，萬榮暉，高寒（.東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 6338； .中國石化華東油氣分公司，南京 009）

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儲層滲透率對天然氣開采的影響研究

楊釗1，王吉晨1，萬榮暉1，高寒2
（1.東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318； 2.中國石化華東油氣分公司，南京 210019）

摘要：隨著石油開采量的降低，天然氣的需求量便日益增長。為了充分開采氣田，需要對氣田的地質參數以及地質參數對天然氣開采的影響有深入的了解，以提高氣田的采收率。主要研究儲層滲透率對天然氣開采的影響，通過前期調研和數值模擬研究發現，穩產時間和采收率跟滲透率成正比關系，滲透率越大穩產時間越長，采收率越高；此外，隨著滲透率的增大，穩產時間和采收率的增幅逐漸減小。因此儲層滲透率越大，其對天然氣開采的影響也就越小。

關鍵詞：天然氣；滲透率；穩產時間；采收率

隨著經濟的迅猛發展，以及人口的急劇增加，能源的需求量不斷激增，致使溫室氣體和各種有害物質大量排放，自然環境受到不可恢復的破壞。在此嚴峻的生存形勢下，清潔且高熱值的天然氣能源正日益受到人們的重視，大力發展天然氣工業逐漸成為世界各國改善環境和促進經濟持續迅猛發展的不二選擇［1，2］。

我國天然氣的可探明儲層儲量為2.8×1012m3，僅占世界天然氣總量的2.1%［3］。X氣田勘探面積約4萬km2，累計探明儲量達到5 336.52億m3，儲氣量雖大，但其儲層致密、薄而分散，儲層非均質性強，單井控制儲量小；壓力下降快，單井產量低；穩產期短，平均單井采出量小［4］。開發難度較大，如何提高X氣田的采收率成為一大難題。

經過前期調研，收集X氣田的儲層參數，包括儲層滲透率、含氣飽和度、儲層厚度、孔隙度以及儲層的非均質性，并進行相應研究，探尋儲層參數對X氣田采收率的影響。本文著重分析儲層滲透率對X氣田采收率的影響。

1　X氣田概況

1.1地質特征

X氣田位于鄂爾多斯盆地的東北部，勘探面積約4萬km2，累計探明儲量達到5 336.52億m3，是我國特大氣田之一。X氣田地表主要為沙漠覆蓋，氣藏主要受控于近南北向分布的大型河流、三角洲砂體帶，是典型的巖性圈閉氣藏，氣層由多個單砂體橫向復合疊置而成，基本屬于低孔、低滲、低產、低豐度的大型氣藏。

由于X氣田地質復雜，精細三維地質模型很難建立，本文將模型進行粗化，基礎建模參數如表 1所示。根據表1的基礎建模參數建立X氣田理想地質模型。

表1　基礎建模數據Table 1　Basic model data

1.2井網布局

為了合理開發X氣田，采用圖1所示的井網布局方式。其中，水平井需對其進行壓裂，以提高水平井的采出程度。

圖1　井網布局方式Fig.1 Well pattern arrangement

用局部網格加密和等效處理對水平井進行壓裂模擬預測，其中，I方向網格劃分比例為 1∶5，J方向網格劃分比例為 1∶10。水平井的等效裂縫參數如表2所示。

表2　水平井壓裂參數Table 2　Horizontal well fracturing parameters

因此，水平井壓裂裂縫的導流能力（裂縫閉合壓力下滲透率與裂縫寬度的乘積）為500 μm2·cm，水平井壓裂效果圖如圖2所示。

2　滲透率對天然氣開采的影響

在一定壓差下，巖石允許液體通過的能力稱之為滲透性，滲透性的大小是用滲透率表示。理論上儲層滲透率的增大有助于提高油氣藏的最終采收率［5］，就此本文進行進一步的理論研究。

圖2　水平井壓裂效果圖Fig.2 Horizontal well fracturing effect diagram

為了研究儲層滲透率對X氣田開發效果的影響［6］，本文設置6個研究方案，具體方案如下所示（水平井的日產氣量為300 000 m3，avg為各儲層滲透率平均值）：

（1）每層滲透率為 0.1 avg，孔隙度、非均質系數、有效厚度、含氣飽和度取最初的實際值。

（2）每層滲透率為 0.5 avg，孔隙度、非均質系數、有效厚度、含氣飽和度取最初的實際值。

（3）每層滲透率為avg，孔隙度、非均質系數、有效厚度、含氣飽和度取最初的實際值。

（4）每層滲透率為3 avg，孔隙度、非均質系數、有效厚度、含氣飽和度取最初的實際值。

（5）每層滲透率為6 avg，孔隙度、非均質系數、有效厚度、含氣飽和度取最初的實際值。

（6）每層滲透率為10 avg，孔隙度、非均質系數、有效厚度、含氣飽和度取最初的實際值。

數值模擬結果如表3所示，不同儲層滲透率預測結果對比圖如圖3至圖6所示。

從表3可以看出，穩產時間跟滲透率成正比，滲透率越大穩產時間越長。當滲透率為10 avg時，穩產時間達到最大值，為99個月，此時穩產時間內累產氣為8.138×109m3，階段采收程度為74.854%。另外，采收率也跟滲透率成正比關系［7-8］，滲透率越大采收率越高，當滲透率為10avg時，X氣田的累產氣為1.048×1010m3，采收率達到96.435%，同比為最大值，比基礎方案（滲透率為avg）的采收率提高9.792%。

此外，數值模擬結果還表明，采收率增值隨著滲透率的增大而減小，且趨近與0。說明X氣田隨著滲透率的增大，采收率增幅逐漸減小，采收率趨于極限值，可以推測當滲透率達到一定值時，在此基礎上再增大儲層滲透率，X氣田的采收率就不在增加，恒定為某一定值［9-10］。

表3　滲透率對X氣田采收率影響結果表Table 3　The effect of permeability on the recovery of X gas field

圖3　全區日產氣對比圖Fig.3 Region daily gas production comparison

圖4　全區累產氣對比圖Fig.4 Region cumulative gas production comparison

因此，穩產時間、采收率跟滲透率成正比，地層滲透率越大，氣田穩產時間越長，同時采收率越高；采收率增值與滲透率成反比，滲透率越大，采收率增值越小，且趨于0。所以，儲層滲透率越大，其對天然氣開采的影響越小［11］。

圖5　中心井日產氣對比圖Fig.5 Central well daily gas production comparison

圖6　中心井累產氣對比圖Fig.6 Central well cumulative gas production comparison

3　結 論

（1）穩產時間、采收率跟滲透率成正比，地層滲透率越大，氣田穩產時間越長，同時采收率越高；

（2）采收率增值與滲透率成反比，滲透率越大，采收率增值越小；

（3）儲層滲透率越大，其對天然氣開采的影響越小。

參考文獻：

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［2］鄭得文，張光武，楊冬，等.國內外天然氣資源現狀與發展趨勢［J］.天然氣工業，2008，28（1）∶1-3.

［3］胡科.Y氣藏降壓開采采收率研究［D］.南充：西南石油大學，.2014-06.

［4］陳濤平，馬鳳春.聚驅后蒸汽驅注汽速度與滲透率對采收率的影響［J］.科學技術與工程，2010（8）∶5876-5879.

［5］陳濤平，馬鳳春.聚驅后蒸汽驅注汽速度與滲透率對采收率的影響［J］.科學技術與工程，2010（8）∶5876-5879.

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［11］鄧英爾，劉慈群，一類非線性滲流數學模擬［J］.西南石油學報，2001，23（1）∶23-24.

Study on the Influence of Geological Permeability on the Exploitation of Natural Gas

YANG Zhao1，WANG Ji-cheng1，WAN Rong-hui1，GAO Han2
（1.Northeast Petroleum University，Oil Engineering Institute，Heilongjiang Daqing 163318，China；
2.Hua Dong Petroleum & Gas branch of China Petrochemical，Nanjing 210019，China）

Abstract：With the decrease of oil production，the demand of natural gas is increasing.In order to fully mining the gas field，it is necessary to have a deep understanding of the geological parameters and the influence of geological parameters of the gas field on improving the recovery of the gas field.In this paper，the influence of geological permeability on the exploitation of natural gas was studied.The preliminary investigation and numerical simulation study found that stable time and recovery ratio are in direct proportion with permeability；The higher the permeability，the longer the stable time and the higher the recovery rate.In addition，with the increase of permeability，the growth rate of stable time and recovery ratio decreases gradually.Therefore，the higher the geological permeability，the smaller its impact on natural gas exploitation.

Key words：Natural gas；Geological parameters；Permeability；Stable time；Recovery rate

中圖分類號：TE122

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0034-03

收稿日期：2015-09-23

作者簡介：楊釗（1987-），東北石油大學，副教授。