某氣田氣井壓力前緣到達(dá)滲流邊界時(shí)間的判斷

楊炳秀　何東博　王麗娟　孟德偉

1.中國石油勘探與生產(chǎn)公司,　北京　100007；2.中國石油勘探開發(fā)研究院,　北京　100083

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某氣田氣井壓力前緣到達(dá)滲流邊界時(shí)間的判斷

楊炳秀1何東博2王麗娟2孟德偉2

1.中國石油勘探與生產(chǎn)公司,北京100007；2.中國石油勘探開發(fā)研究院,北京100083

致密砂巖氣藏儲(chǔ)層物性差,流體流動(dòng)阻力大、滲流速度低,壓力前緣經(jīng)過較長時(shí)間才能到達(dá)滲流邊界。在進(jìn)行氣井生產(chǎn)指標(biāo)評價(jià)時(shí),采用壓力前緣到達(dá)邊界前和到達(dá)邊界后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料所得到的結(jié)果存在較大差異。準(zhǔn)確判斷氣井壓力前緣傳導(dǎo)到邊界的時(shí)間對評價(jià)氣井生產(chǎn)指標(biāo)尤為重要。以中國某致密砂巖氣田為例,應(yīng)用流線模擬技術(shù)、影響半徑計(jì)算公式、產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法和氣井動(dòng)儲(chǔ)量圖版等四種方法進(jìn)行了壓力前緣到達(dá)邊界時(shí)間的判斷,并對判斷結(jié)果進(jìn)行了綜合分析,得到該氣田氣井的壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間為200～300 d。該結(jié)果較好地解釋了隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長,氣井生產(chǎn)指標(biāo)發(fā)生變化的原因,為科學(xué)合理評價(jià)氣井生產(chǎn)指標(biāo)提供了指導(dǎo)。

致密砂巖;氣井；壓力前緣；邊界；時(shí)間

0　前言

致密砂巖氣是目前我國開發(fā)規(guī)模最大的非常規(guī)天然氣,在天然氣產(chǎn)量中所占比例較大[1-2]。中國某致密砂巖氣田近年來得到了規(guī)模化有效開發(fā),已達(dá)到年產(chǎn)250×108m3的生產(chǎn)規(guī)模,成為中國規(guī)模最大的天然氣田[3-4]。

致密砂巖氣藏儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)[5],氣體流動(dòng)阻力大、滲流速度低,氣井的壓力前緣經(jīng)過較長時(shí)間才能到達(dá)邊界,儲(chǔ)集體的整體特征才能通過生產(chǎn)動(dòng)態(tài)體現(xiàn)出來[6]。壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間判斷,對科學(xué)合理地評價(jià)氣井的生產(chǎn)指標(biāo)較為重要。本文以中國某致密砂巖氣田為例,對氣井壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間進(jìn)行判斷。

1　氣田概況

2002年氣田投產(chǎn),2006年開始規(guī)模建產(chǎn),經(jīng)過8年的持續(xù)開發(fā),完成建產(chǎn)任務(wù),年產(chǎn)能達(dá)到250×108m3,進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段。由于儲(chǔ)層物性差,非均質(zhì)性強(qiáng),氣井控制儲(chǔ)量和產(chǎn)能較低[9]。直井控制儲(chǔ)量主要集中在1 000×104～3 500×104m3,單井配產(chǎn)1×104m3/d[10-11]。

2　壓力前緣到達(dá)邊界時(shí)間的判斷

致密砂巖氣藏的儲(chǔ)層物性差,氣體流動(dòng)速度慢,同時(shí)儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng),內(nèi)部發(fā)育細(xì)小的夾層,阻礙氣體流動(dòng),導(dǎo)致氣體流動(dòng)前緣到達(dá)滲流邊界的時(shí)間較長。在流動(dòng)前緣到達(dá)滲流邊界之前,隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長,氣井控制儲(chǔ)量會(huì)逐漸增加；當(dāng)流動(dòng)前緣到達(dá)滲流邊界以后,氣井控制儲(chǔ)量保持不變。所以在流動(dòng)前緣到達(dá)滲流邊界前后,氣井生產(chǎn)的評價(jià)指標(biāo)會(huì)有較大差異。下面以某致密砂巖氣田為例,通過流線模擬技術(shù)、影響半徑計(jì)算公式、產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法和氣井動(dòng)儲(chǔ)量變化圖版等四種方法計(jì)算壓力前緣到達(dá)滲流邊界的時(shí)間。

2.1流線模擬技術(shù)

流線模擬技術(shù)在早期流管方法基礎(chǔ)上發(fā)展而來,它可以真實(shí)地反映出流體的實(shí)際運(yùn)移路線,而在傳統(tǒng)有限差分方法模擬中,流體沿著網(wǎng)格流動(dòng),網(wǎng)格尺度越大,流體流動(dòng)軌跡與真實(shí)運(yùn)移路線偏差越大。流線模擬技術(shù)將三維模型轉(zhuǎn)化為一維流線模型,沿著壓力梯度的方向,形成流體流動(dòng)的流線。對于注入井向生產(chǎn)井追蹤流線,通過流線分布可以清楚地顯示油水驅(qū)替前緣的變化,同樣對于存在滲透阻擋層和流動(dòng)邊界的流動(dòng)單元,也可以清楚地看到滲透阻擋層和流動(dòng)邊界對氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響,并量化壓力前緣到達(dá)滲透阻擋層和流動(dòng)邊界的時(shí)間。

本文選用比較成熟的數(shù)值模擬軟件Eclipse的Fron-tsim流線模塊設(shè)計(jì)了概念模型,依據(jù)某致密砂巖氣田的儲(chǔ)層參數(shù),設(shè)定了模型基本參數(shù),具體如下：氣水兩相均質(zhì)模型,網(wǎng)格大小5 m×5 m×10 m,網(wǎng)格數(shù)240×240×1,孔隙度0.09,滲透率0.07×10-3μm2,含氣飽和度0.7,束縛水飽和度0.3。模型中間部署1口氣井,氣井采用定井底流壓生產(chǎn),模擬結(jié)果見圖1和表1。

從圖1可以看出,流線直觀地顯示了壓力前緣的變化過程,也將邊界對流體流動(dòng)的影響可視化。根據(jù)表1模擬統(tǒng)計(jì)結(jié)果,對滲透率為0.07×10-3μm2,半徑為300～400 m的均質(zhì)儲(chǔ)層,壓力前緣完全到達(dá)邊界的時(shí)間為50～200 d。由于模型是理想的均質(zhì)模型,模型計(jì)算結(jié)果比實(shí)際儲(chǔ)層的壓力前緣到邊界的時(shí)間短。所以某氣田氣井的壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間大于區(qū)間50～200 d。

a) 75 d

b) 320 d

c) 610 d

表1應(yīng)用流線模擬技術(shù)計(jì)算的影響半徑與開井時(shí)間的關(guān)系表

開井時(shí)間t/d影響半徑r/m2.65010.310035.820056.3300198.7400298.3500395.8600

2.2影響半徑公式計(jì)算

對于1口氣井生產(chǎn)后,井底壓力開始下降,壓力降從井底逐漸向周圍擴(kuò)展,形成一個(gè)壓降漏斗,隨著時(shí)間的推移,壓降漏斗不斷擴(kuò)大。根據(jù)影響半徑的定義,在t時(shí)刻,壓降漏斗的邊界擴(kuò)展到半徑r的位置,半徑r以內(nèi)的地層受到生產(chǎn)井的擾動(dòng),壓力發(fā)生了變化,半徑r以外的地層壓力未發(fā)生變化[12]。

影響半徑的公式：

依據(jù)氣田的儲(chǔ)層物性,K=0.07×10-3μm2,μ=0.023 mPa·s,φ=0.09,Ct=0.02 MPa-1時(shí),代入公式,得到影響半徑與時(shí)間的關(guān)系(表2)。氣田有效砂體的大小主要為600 m×800 m,根據(jù)表2,壓力傳導(dǎo)到邊界的時(shí)間大致在85～273 d。

表2應(yīng)用影響半徑公式計(jì)算的影響半徑與開井時(shí)間的關(guān)系表

開井時(shí)間t/d影響半徑r/m4.35017.110068.520085.2300273.8400427.8500616.1600

2.3產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法

產(chǎn)量不穩(wěn)定分析是基于試井理論,利用動(dòng)態(tài)資料評價(jià)氣井的控制儲(chǔ)量和泄氣面積。該方法考慮裂縫長度、表皮系數(shù)、滲流邊界等一系列參數(shù)建立解析模型,利用井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史數(shù)據(jù)和儲(chǔ)集層的基本地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行擬合,使模型計(jì)算結(jié)果與井的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)儲(chǔ)量一致,進(jìn)而可以確定氣井的泄氣半徑和控制儲(chǔ)量。同時(shí),依據(jù)擬合模型,可預(yù)測氣井今后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài),另外根據(jù)擬合圖版,可以間接得到氣體流動(dòng)進(jìn)入邊界控制流的時(shí)間。

圖2　氣井日產(chǎn)量Blasingame典型曲線擬合圖

圖3　物質(zhì)平衡時(shí)間

氣井開始投產(chǎn)時(shí),壓降漏斗的范圍不斷擴(kuò)大,當(dāng)壓力前緣到達(dá)邊界后,流動(dòng)狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化成邊界控制流。故壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間會(huì)稍早于邊界控制流的時(shí)間。故126口氣井的壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間稍早于時(shí)間段150～300 d。

2.4氣井動(dòng)儲(chǔ)量圖版

為了分析氣井控制儲(chǔ)量隨時(shí)間的變化,選擇230口生產(chǎn)較穩(wěn)定的典型氣井,分別應(yīng)用30、60、90、120、150、200、300、400、600、1 000、1 500 d的生產(chǎn)動(dòng)態(tài),選用RTA軟件進(jìn)行擬合分析,擬合不同生產(chǎn)時(shí)間的歷史動(dòng)態(tài),得到不同生產(chǎn)時(shí)間的控制儲(chǔ)量。

氣井投產(chǎn)之后,壓力逐漸傳播到邊界,在壓力前緣到達(dá)邊界之前,氣井的動(dòng)儲(chǔ)量逐漸增加,當(dāng)壓力傳播到邊界后,流體進(jìn)入邊界控制流階段,氣井的控制儲(chǔ)量保持不變[14]。從圖4可以看出,在310 d以前,隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長,計(jì)算的動(dòng)儲(chǔ)量逐漸增加；超過310 d之后,動(dòng)儲(chǔ)量基本保持不變。圖4也反映了壓力傳導(dǎo)過程中氣井動(dòng)儲(chǔ)量的變化,所以從圖4可以判斷,壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間在310 d左右。

圖4　應(yīng)用不同生產(chǎn)時(shí)間的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)計(jì)算的動(dòng)儲(chǔ)量

3　結(jié)論

1)應(yīng)用流線模擬技術(shù)、影響半徑計(jì)算公式、產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法和氣井動(dòng)儲(chǔ)量圖版等四種方法計(jì)算，結(jié)果表明,某氣田氣井投產(chǎn)后,壓力前緣到達(dá)邊界的時(shí)間大致為200～300 d。

2)氣井生產(chǎn)指標(biāo)評價(jià)應(yīng)選擇投產(chǎn)時(shí)間超過300 d的氣井進(jìn)行,否則生產(chǎn)動(dòng)態(tài)評價(jià)的生產(chǎn)指標(biāo)會(huì)偏低。

3)四種評價(jià)方法中流線模擬技術(shù)得出的氣體到達(dá)滲流邊界的時(shí)間偏小；影響半徑計(jì)算公式法得出的氣體到達(dá)滲流邊界的時(shí)間稍偏小；產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法和氣井動(dòng)儲(chǔ)量模板分析法,評價(jià)結(jié)果更具客觀性和科學(xué)性。

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2015-11-07

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011 ZX 0515)

楊炳秀(1966-)，女，山東招遠(yuǎn)人，高級(jí)工程師，博士，主要從事天然氣開發(fā)生產(chǎn)管理工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.02.009