大牛地氣田增壓開采條件下合理配產研究

楊文娟

（中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田從2003年投入開發超過10年，氣田老區的早期投產井已經進入遞減期，為確保氣田進一步穩產，氣田實施增壓開采勢在必行，然而對于增壓開采下的合理配產指標尚不明確。靖邊氣田某井區增壓生產動態分析表明，低滲非均質氣藏增壓初期配產規模偏高是造成壓力、產量遞減快、穩產期短及增壓系統不能平穩運行的主要原因，在類似氣田開采后期增壓開采實施中要加強合理增壓規模的論證，提高增壓開采效果[1]。通過對氣田處于不同壓力和產量下的氣井進行生產特征分析，并運用數值模擬預測各類氣井不同配產條件下穩產期、采收率、遞減率和采氣速度等指標，確定增壓開采條件下合理配產，可以指導氣田增壓開采方案的實施，為改善氣田開發效果、實現長期穩產及提高氣田采收率提供技術保障[1-3]。

1 配產原則

為了保障氣田長期穩定生產，增壓開采條件下氣井合理配產應遵循以下原則[1-3]：

（1）配產能夠保證合理的采氣速度，獲得較好的經濟效益；

（2）配產能保證氣井有較長的穩產期[1]；

（3）配產能在較長時期內滿足氣井正常攜液需求。氣井在不同流壓下臨界攜液流量（見表1），氣井在泡排條件下的最小攜液流量是3 000 m3/d[4，5]。

表1 不同管徑不同流壓下氣井臨界攜液流量

2 增壓開采條件下合理配產研究

按壓力和產量情況將單井進行分類，依據配產原則，針對處于不同壓力和產量的各類井，結合生產特征分析，采用數值模擬開展增壓開采條件下的合理配產研究[1，6]。

2.1 井分類標準

首先按目前井口壓力大小將井分為高壓井、中壓井和低壓井，考慮氣井攜液能力的影響，再將三類井根據目前日產能力分為高、中、低產井（見表2）。

2.2 生產特征分析

2.2.1 低壓井 低壓高產井：Z1口，生產時間長，50%的井生產時間超過5年，15%的井生產時間在3～5年；平均日產氣量高，90%的井平均產氣＞1×104m3/d；目前井口壓力已接近外輸壓力，進入遞減期，為保證長期穩定生產，配產逐步下調（見圖1），單井平均日產氣1.39×104m3。

低壓中產井：Z2口，生產時間長，62%的井生產時間超過5年，生產時間在3～5年的井達21%；平均日產氣量中等，39%的井平均產氣＞1×104m3/d，60%的井平均日產氣在 0.4×104m3～1×104m3；目前井口壓力已接近外輸壓力，進入遞減期，為保證長期穩定生產，配產逐步下調，單井平均日產氣0.63×104m3。

表2 氣井按壓力產量分類結果表

低壓低產井：Z3口，生產時間長，生產超過5年的井達49%，生產時間在3～5年的井達34%；平均日產氣量偏低，72%的井平均日產氣在 0.4×104m3～1×104m3，平均日產氣低于0.4×104m3的井達22%；目前井口壓力已接近外輸壓力，大部分井已降低配產或采用間歇式生產，單井平均日產氣0.28×104m3。

2.2.2 中壓井 中壓高產井：Y1口，生產時間較長，61%的井生產時間不超過3年，超過5年的井占28%；平均日產氣量高，87%的井平均日產氣＞1×104m3，其余13%的井平均日產氣在 0.4×104m3～1×104m3；目前井口壓力緩慢下降，生產穩定，單井平均日產氣1.82×104m3。

中壓中產井：Y2口，生產時間較長，50%的井生產時間不超過3年，生產5年以上的井占29%；平均日產氣量中等，75%的井平均日產氣在0.4×104m3～1×104m3，平均日產氣＞1×104m3的井占23% ；目前井口壓力緩慢下降，生產較為穩定（見圖2），單井平均日產氣0.65×104m3。

中壓低產井：Y3口，生產時間較長，53%的井生產不超過3年，生產時間在3～5年的井占27%；平均日產氣量略低，57%的井平均日產氣在0.4×104m3～1×104m3，34%的井平均日產氣低于0.4×104m3；目前井口壓力下降較為平緩，主要以低產保持穩定生產或是采用間歇式生產，單井平均日產氣0.23×104m3。

圖1 低壓高產井D1井生產曲線

圖2 中壓中產井D5井生產曲線

2.2.3 高壓井 高壓高產井：X1口，生產時間較短，90%的井生產時間不超過3年，生產時間在3～5年的井占8%；平均日產氣量高，97%的井平均日產氣＞1×104m3，其余 3%的井平均日產氣在 0.4×104m3～1×104m3；目前井口壓力下降平緩，生產穩定，單井平均日產氣 3.24×104m3。

高壓中產井：X2口，生產時間較短，74%的井生產時間不超過3年，生產時間在3～5年的井達16%；平均日產氣量較高，63%的井平均日產氣在0.4×104m3～1×104m3，32%的井平均日產氣＞1×104m3；目前井口壓力緩慢下降，產量基本穩定，部分井采用間歇式生產，單井平均日產氣0.59×104m3。

高壓低產井：X3口，生產時間短，80%的井生產時間不超過3年，生產時間在3～5年的井占16%；平均日產氣量偏低，60%的井平均日產氣在0.4×104m3～1×104m3，21%的井平均日產氣低于0.4×104m3；目前大部分井采用間歇式生產，部分井以低產保持穩定生產（見圖3），單井平均日產氣 0.17×104m3。

2.3 不同配產條件下的數值模擬研究

根據大牛地氣田氣藏地質特征和生產動態特征，采用Schlumberger公司的Eclipse軟件，選用三維氣、水兩相黑油模型，對處于不同壓力產量下的單井進行模擬計算，研究各類井增壓開采下的合理配產。

數值模擬共采用三套方案：

方案一：增壓后氣井保持原產量繼續生產；

方案二：增壓后氣井以原產量的0.7倍生產；

方案三：增壓后氣井以原產量的1.3倍生產。

2.3.1 低壓井 以氣井動靜態數據為基礎，分別對低壓高中低產井應用數值模擬進行歷史擬合，并預測增壓后不同配產條件下的產量和壓力變化，并對采氣速度、穩產期和采收率等指標進行計算（見圖4、表3）。

圖3 高壓低產井D9井生產曲線

圖4 D1井不同配產條件下數值模擬壓力預測曲線和產量預測曲線

通過低壓高中低產井三個方案的數值模擬預測結果可以看出，實施增壓后：若產量降低至原來的0.7倍，壓降速度有所降低但采氣速度較低；若產量提高至原來的1.3倍，采氣速度略有增大，但壓降速度增大，穩產期大幅縮短，穩產期累產氣量大幅降低（見表3）。

結合生產情況分析：首先考慮到經濟效益，不建議降低配產，再從平均日產氣量來看，低壓高產井產氣量大于 1×104m3，其他都低于 1×104m3，如果降低配產，攜液能力降低，影響氣井正常生產；另一方面，這三類井的井口壓力均已經接近管網外輸壓力，若上調配產，氣井很快就會進入遞減期，且遞減特別快，攜液能力迅速下降，使氣井不能正常生產，因此建議低壓井保持原產量生產。

2.3.2 中壓井 以氣井動靜態數據為基礎，分別對中壓高中低產井應用數值模擬進行歷史擬合，并預測增壓后不同配產條件下的產量和壓力變化，并對采氣速度、穩產期和采收率等指標進行計算（見圖5、表4）。

通過中壓高中低產井三個方案的數值模擬預測結果可以看出，實施增壓后：如果產量降低至原來的0.7倍，壓降速度有所降低，但采氣速度較低；采氣速度略有增大，但壓降速度增大，穩產期大幅縮短（見表4）。

結合生產情況分析：同樣考慮到影響經濟效益和攜液能力，也不建議降低配產；中壓高產井生產穩定，可以根據壓降速度適當調高產量，中壓中產井和中壓低產井日產氣低，若上調配產，很快也會進入遞減期，且遞減特別快，攜液能力迅速下降，使氣井不能正常生產，因此建議中壓中產井和中壓低產井保持原產量生產，在某些特殊時期（如冬季保供期間），中壓中產井可以在短期內適當調高產量。

2.3.3 高壓井 以氣井動靜態數據為基礎，分別對高壓高中低產井應用數值模擬進行歷史擬合，并預測增壓后不同配產條件下的產量和壓力變化，并對采氣速度、穩產期和采收率等指標進行計算（見圖6、表5）。

表3 低壓井數值模擬預測指標

圖5 D4井不同配產條件下數值模擬壓力預測曲線和產量預測曲線

表4 中壓井數值模擬預測指標

圖6 D7井不同配產條件下數值模擬壓力預測曲線和產量預測曲線

表5 高壓井數值模擬預測指標

通過高壓高中低產井三個方案的數值模擬預測結果可以看出，實施增壓后：如果產量降低至原來的0.7倍，壓降速度降低，但采氣速度較低；如果產量提高至原來的1.3倍，采氣速度略有增大，但壓降速度增大，穩產期大幅縮短（見表5）。

結合生產情況分析：同樣考慮到影響經濟效益和攜液能力，也不建議降低配產；高壓高產井生產穩定，可以根據壓降速度適當調高產量，高壓中產井和高壓低產井日產氣量低，且大部分井生產不穩定，若上調配產，氣井極有可能無法正常生產，因此建議高壓中產井和高壓低產井保持原產量生產，在某些特殊時期（如冬季保供期間），高壓中產井可以在短期內適當調高產量。

2.4 增壓開采條件下合理配產

根據配產原則，綜合生產特征及數值模擬研究，認為增壓開采條件下配產可以采用如下工作制度：

（1）低壓井和低產井：對于因壓力較低而間歇生產或低壓關井的氣井，增壓后可以按原配產連續生產；其他低壓井或低產井，均按原產量配產；

（2）對于中壓中產井和高壓中產井，為保持其長期穩定生產盡量按原產量配產，在某些特殊時期（如冬季保供期間），可以在短期內適當調高產量；

（3）對于中壓高產井和高壓高產井，可以根據壓降速度適當上調配產。

2.5 現場應用效果

2013年12 月，氣田輸氣管網全線增壓順利完成。依據合理配產研究成果，增壓機啟用后氣井生產平穩，氣田產量穩定，使氣田完成了向增壓開采階段的平穩過渡。在冬季保供期間，依據增壓開采合理配產研究成果，對不同類氣井進行了差異化配產，其中200余口直井上調了產量，產氣量增加約20×104m3/d，保障了2013年冬季供氣任務的順利完成。

一期增壓至今D井區累計增產3.64×108m3，預計可累計增產39.31×108m3，直井增壓區整體生產預測效果較好，一次增壓后平均穩產時間1.5年，預計增產82.99×108m3，驗證了該項研究成果的適用性及可靠性，同時說明本成果為增壓工程的順利實施提供了技術支撐，相關的研究思路和技術方法也能為后續的二期增壓提供參考。

3 結論

（1）根據配產原則，綜合生產特征及數值模擬研究，確定了增壓開采條件下氣井的合理工作制度。

（2）在冬季保供期間，根據合理配產研究結果對氣田老區各生產氣井進行了差異化配產，部分井上調配產，保障了冬季供氣任務的順利完成。

（3）依據合理配產研究確定的工作制度，氣田實施增壓后生產平穩，使氣田完成了向增壓開采階段的平穩過渡，平均延緩了直井開發區氣井遞減1.5年，預計增產82.99×108m3，研究成果適用可靠。

（4）本成果為增壓工程的順利實施提供了技術支撐，相關的研究思路和技術方法也為后續的二期增壓提供了技術借鑒，目前二期增壓已開始實施。