致密含水氣藏產液評價模型及應用

董 杰，岳湘安，丁景辰

(1.中國石油大學(北京)，北京 102249；2.石油工程教育部重點實驗室，北京 102249；3.中國石化華北油氣分公司，河南 鄭州 450006)

0 引 言

隨著常規油氣資源的日漸枯竭，以致密氣為代表的非常規油氣逐漸成為石油天然氣行業開發的重點[1-4]。由于致密氣藏儲層物性差，產氣量低，水相的產出會對生產造成決定性的影響[5-11]，因此，產液評價是含水氣藏開發動態評價的重要組成部分。在以往的研究和現場實踐中，普遍將氣井分為高產液、中產液、低產液等幾種類型，該分類評價方法簡單易用，可以基本表示氣井的產液狀態[12-15]，卻無法給氣田開發帶來更多的指導意義：一方面，產液并不是孤立的環節，單純評價產液量并不能準確描述液相產出對氣井生產的影響程度；另一方面，當前的產液評價都是基于評價時氣井的產液狀態進行的，而實際上氣井的產液是一個動態變化的過程，現有評價結果只能代表評價期內的產液狀態，卻無法表示氣井的動態產液趨勢。為了解決上述問題，以大牛地致密氣田D28井區為例，通過氣井產液的相關研究，建立了新的致密含水氣藏氣井產液評價模型，并以此來指導氣井的排水采氣作業。

1 研究區概況

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段，屬于典型的大型致密低滲砂巖氣田，面積為2 000 km2，資源量為8 237.0×108m3。氣田累計新建產能為68.5×108m3/a，累計生產工業氣為249.2×108m3。大牛地氣田儲層非均質性強，氣水分布復雜，氣田部分區塊產液明顯。氣田2016年各開發井區年產氣量和年產液量見表1。

表1 大牛地氣田各井區2016年產氣量、液量統計

由表1可知，氣田各個井區年產氣量、產液量差異明顯。其中，D28井區產液特征和其他井區的差異尤為突出，D28井區年產液量達6.16×104m3/a，遠高于其他井區(平均為1.32×104m3/a)。從水氣比方面比較，D28井區平均水氣比達4.81×10-4m3/m3，同樣遠高于其他井區(平均為1.11×10-4m3/m3)。鑒于大牛地氣田D28井區高產液的現狀，以該井區為例，開展致密含水氣藏產液特征分析，建立產液評價模型，并開展了現場試驗。

2 致密含水氣藏氣井產液評價模型

2.1 產液靜態評價分類

開展氣井產液靜態評價分類，以氣井平均日產氣量和平均日產液量作為評價標準，評價氣井的產液靜態特征。對D28井區2016年正常生產的97口氣井的生產數據進行分析，對比分析每口井的平均日產液量與平均日產氣量(圖1)。

圖1 D28井區平均日產氣量與平均日產液量關系

綜合氣井臨界攜液流量計算結果和實際氣井攜液狀況，將日均產氣量為2×104m3、日均產液量為1 m3作為產液靜態評價分類的界限劃分標準。根據此標準，將氣井劃分為4種類型：①高產氣-低產液型，圖1中I類區。此類氣井產能較高，生產情況最為理想。其產氣能力較強，同時產液較少，產出水的主要水源為產出氣凝析水，幾乎不含地層水。②低產氣-低產液型，圖1中Ⅲ類區。此類氣井產能有限，平均日產氣和日產水量均較低，其產出水的主要水源為地層水和產出氣凝析水。③高產氣-高產液型，圖1中Ⅱ類區。此類氣井產能較高，平均日產氣和日產水量均較高，其產出水的主要水源為地層水，包括層內原生可動水(透鏡體水、構造低部可動水等)和層內次生可動水(儲層束縛水)，以層內次生可動水為主。④低產氣-高產液型，圖1中Ⅳ類區。此類氣井產能較低，產氣能力較差，但其產液量較大，其產出水的主要水源為地層水，包括層內原生可動水(透鏡體水、構造低部可動水等)和層內次生可動水(儲層束縛水)，以層內次生可動水為主。

2.2 產液動態評價分類

在實際氣井開發中，氣井的產液是一個動態變化的過程，而常規的氣井產液分類無法描述產液的動態變化特征。新的產液評價模型引入累計水氣比分析目標井區的單井生產數據，便于全面把握氣井乃至整個區塊的產液動態特征及氣水產出規律。

氣井的累計水氣比即為累計產水量與累計產氣量的比值：

(1)

式中：WGRi為累計水氣比，10-4m3/m3；Qw為日產水量，m3/d；Qg為日產氣量，104m3/d；n為生產時間，d。

致密氣藏普遍采用壓裂開發。氣井在開發初期都會經歷壓裂液返排的過程，在該過程內，氣井的產液量會受到壓裂液返排的極大影響[16-18]。為了排除壓裂液返排對氣井正常產液特征的干擾，選取壓裂液返排期結束之后的數據作為產液動態評價分類的數據來源。分析D28井區氣井的生產數據，對比其返排期后單井累計水氣比的變化規律，按照累計水氣比的不同變化趨勢將氣井分為3類(圖2)。

圖2氣井產液動態評價分類典型井累計水氣比與生產時間關系

2.2.1 累計水氣比下降型

此類氣井隨著開發時間的推移，其產水量不斷降低，累計水氣比總體呈持續下降趨勢，如圖2中W1井。越到開發后期，水氣比越低。此類氣井初期的主要產出水源為地層水，后期為地層水和凝析水。

此類氣井所在的區域內可動水飽和度較低，可動水產出能力差。此外，氣井溝通的高含水透鏡體有限，在開發初期，透鏡體中的地層水快速產出，累計水氣比高，隨著開發的進行，有限的高含水透鏡體中的水大部分已排出，剩余地層水量逐漸減小，產水量逐漸降低，累計水氣比持續下降。

2.2.2 累計水氣比穩定型

此類氣井產氣和產水量均較穩定，其累計水氣比總體上呈穩定趨勢(W2井)。此類氣井的主要產出水源為地層水和凝析水。此類氣井可細分類別，一類是高產氣低產液氣井，此類井產出液以凝析水為主，因此水氣比一直較穩定；另一類是高產液氣井，此類氣井產出液以地層水為主，氣井連通區域相對較大，有充足的水源，連通區域內均質性相對較好，隨著開發的進行，產水量相對較大，但一直較穩定，目標井區主要為該類氣井。

2.2.3 累計水氣比上升型

此類氣井產氣量下降幅度明顯大于產液量下降幅度，累計水氣比總體呈持續上升趨勢，(W3井)。越到開發后期，其水氣比越高。由于大牛地區塊不存在明顯的邊底水，此類氣井的主要產出水源為地層水。

此類氣井在開發初期，大部分地層可動水聚集在儲層構造低部位，與井筒不連通，不參與流動。隨著開發的進行，壓力降從井筒附近逐漸向儲層深部傳播，使得越來越大范圍內的儲層內部壓差達到可動水流動閾值，可動水產出量逐漸增大，累計水氣比不斷上升。

2.3 致密含水氣藏氣井產液評價模型

在以上2種評價分類的基礎上，建立了一種新型致密氣藏產液評價模型。新模型的基本原理為：將氣井產液靜態評價分類和動態評價分類所得結果進行交叉對比，建立交叉分析模型，交叉分析模型中每一個交叉點就代表一個具體的精細氣井產液類型。每個精細氣井產液類型都可以在模型中找到對應的產液狀態(按產液靜態評價分類方法得到)和產液趨勢(按氣井產液動態評價分類方法得到)，從而綜合得到該類型的詳細產液評價結果。使用該模型可以在評價氣井的靜態產氣、產液特征的同時，準確描述產氣、產液的動態變化趨勢，為產液氣井的精細分類、準確處理提供理論依據。

對于某一口具體的氣井，通過氣井產液靜態評價方法得到的該井產液類型，在交叉分析模型中找到對應的列；再通過氣井產液動態評價方法得到的氣井產液趨勢類型，在模型中找到對應的行，行列相交處的值即為氣井的精細分類結果，進而可以對氣井的產液特征進行準確評價(表2)。

由表2可知，該評價模型將致密氣藏產液氣井分為12個精細分類，越靠近右側的分類，其氣井產氣能力越差，產液能力越強；越靠近下方的分類，其氣井產液越趨近于上升。因此，該模型也為氣井的精細治理提供了依據，即越靠近左側和上方的分類，氣井的治理就越簡單，對于Ia型氣井來說，基本無需進行產出液治理；而氣井越靠近右側和下方的分類，氣井生產越困難，對產出液治理(排水采氣)工作的需求就越強。對于IVc型氣井來說，生產已經很困難，且隨著時間的推移，生產難度會進一步加大，必須盡快加大排水采氣力度，優化排水采氣方案來保證氣井的穩定生產。

表2 致密氣藏產液評價模型

2.4 氣井分類治理策略

具體來說，對于產液評價模型中的I類氣井(高產氣-低產液型)，氣井產氣量高而產液量小，氣井的產氣能力基本可以滿足自身排液的需要，此類氣井的生產情況較好，基本無需進行輔助排水采氣作業，可適當關注產液變化趨勢。對于模型中的II類氣井(高產氣-高產液型)，氣井產氣量高，氣井自身具有一定的攜液能力，但產液量同樣較大，產出液可能無法全部被自身產氣攜帶出井底，因此，需要一定的輔助排水采氣措施，如間歇泡排等，保證氣井產液能夠被完全排除。特別是IIc類氣井，產液有不斷上升的趨勢，因此，需要及時跟進相應的輔助排水措施，確保井底積液不增加。模型中的III類氣井(低產氣-低產液型)雖然產液量較小，但氣井產氣量同樣較低，基本沒有自身攜液能力，需要通過輔助排液的手段來保障生產。對于此類氣井中的IIIb和IIIc類氣井，產液穩定或有上升趨勢，需要加大排水采氣力度，保證氣井穩定生產。對于模型中的IV類氣井(低產氣-高產液型)，產氣量小而產液量大，氣井生產效果較差，必須通過較大力度的輔助排液手段維持氣井生產。其中，Ⅳa型氣井目前產液趨勢有所好轉，但仍需繼續執行當前泡排策略防治井內積液或在不影響生產的情況下適當減少泡排劑量；Ⅳb型氣井總體產液趨勢相對穩定，需繼續執行當前泡排策略，改善井內氣液狀況；Ⅳc型氣井總體產液趨勢持續惡化，目前排液措施已經無法滿足排液需要，井內積液持續增加，需加大當前排液力度，必要時同時采取多種措施輔助排液，確保氣井正常生產。

3 產液評價模型的應用

3.1 單井應用效果

以大牛地氣田D28井區氣井DPT-1X為例，該井2013年7月投產，一直采用常規經驗法開展排水采氣作業，2017年4月10日后采用文中所述模型進行氣井精細分類，并按照文中提供的排水采氣建議進行排水作業。氣井生產曲線見圖3。

2017年4月前，氣井產液量變化不大，由于常規的泡沫排水指導方法是以日產水量為依據，因此，氣井一直按照穩定的7 L/d的泡排量進行泡沫排水。由圖3可知，此時氣井產氣量不斷下降，油套壓差增大，已表現出明顯的積液特征。從2017年4月10日起，采用文中模型對氣井進行了分析，結果表明該氣井屬于Ⅳc型氣井，當前泡排制度已經無法滿足氣井排液需要，必須盡快加大泡排力度。采取12L/d的泡排量進行連續泡排后，氣井的日產氣量和日產液量明顯上升，油套壓差減小，氣井的積液程度開始下降，排液能力提高，生產得到了明顯改善。

3.2 區塊應用效果

以大牛地氣田D28井區正常生產的97口氣井為例，按照文中所建產液評價模型進行歸類統計，結合前文中針對各類氣井的排水采氣建議，優化各井的排水采氣策略。實施1個月后，目標區塊日產氣量由82.5×104m3/d提高至86.6×104m3/d，日產液量由412m3/d提高至447m3/d，氣井生產時率由84.1%提高至87.3%。

圖3DPT-1X井生產曲線

4 結 論

(1) 針對氣藏產液評價體系不完備的現狀，對氣藏產液進行靜態、動態評價分類，以此為基礎建立了致密含水氣藏產液評價新模型，并針對新模型中每一類氣井分別制訂了相應的排水采氣建議。

(2) 將文中研究成果應用于大牛地氣田D28井區，實施一個月后，目標區塊日產氣量、日產液量、氣井生產時率均明顯提高。

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