窄河道致密砂巖氣藏產能評價方法研究

李南穎

（中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院，四川成都 6 10041）

一個新區常常通過開展多口氣井系統試井，校正得到適合該氣田的產能公式[4-8]。由于ZJ氣田沙溪廟組氣藏河道窄、物性差、儲層供給能力差，不穩定流動時間較長，存在著壓力、產量隨著生產時間快速下降的特征，現場往往難以達到試井要求，氣井產能評價難度較大[9]。

針對目標區試氣過程中實測資料少的問題，結合河道地質、滲流特征，利用解析及數值模擬方法，分別建立了主力河道滲流模型對氣井進行系統試井模擬[10-14]，根據不同工作制度下生產井的生產壓差與產量關系，回歸得到氣井二項式產能方程系數，進而計算“一點法”產能公式經驗系數α，為該區氣井產能評價提供了理論支撐。

1 氣井產能測試

產能為一定井底回壓下的氣井供氣量。產能測試是指改變若干次測試井的工作制度，測量在各個不同工作制度下井的穩定產量及相應井底壓力，利用穩定試井分析理論研究測試井生產能力的一種動態方法，現場主要應用回壓試井、等時試井、修正等時試井三種經典方法[15，16]。

1.1 回壓試井法

回壓試井法是用三個以上不同的工作制度連續生產，同時記錄氣井生產時的井底流動壓力。該方法要求每個工作制度產氣量和井底流動壓力基本達到穩定，同時地層壓力也基本不變。致密砂巖氣藏儲層物性較差，不穩定流動時間長，長時間開井導致地層壓力下降，采用該方法難以獲得此類氣藏精確產能，具有一定的局限性。

1.2 等時試井法

等時試井法是用三個以上不同的產量生產相同的時間，該方法實施時不要求流動壓力達到穩定，但在每一產量生產之前需關井一段時間使井底流壓恢復或接近于原始地層壓力，最后再采用一個較小的工作制度延續生產直到流壓達到穩定。該方法適用于低滲致密砂巖氣藏產能測試，大大地縮短了開井生產時間，但每次關井后井底壓力恢復至原始地層壓力所需時間長，現場應用測試周期較長。

1.3 修正等時試井法

修正等時試井法是對等時試井法的改進，這一方法克服了等時試井法測試時間長的缺點，實施時不要求關井后壓力必須恢復至原始地層壓力。每次關井時間相同，最后以一個較小的工作制度生產較長時間，直到井底流壓達到穩定，通常稱最后一個工作制度為延時測試，即穩定井底流動壓力下的產氣量。該方法測試周期短，適用于低滲致密氣藏的產能測試。

總之，0.1mg/kg納布啡用于無痛胃腸鏡檢查具有和舒芬太尼0.1μg/kg用量相似的鎮靜鎮痛效果，呼吸抑制發生率低于舒芬太尼；小劑量異丙嗪麻醉前靜注，可有效預防納布啡引起眩暈的副作用，減少丙泊酚用量，值得臨床推廣使用。

2 氣井產能評價

常用的氣井產能評價方法為二項式試井分析方法[15]。根據Forcheimer二項式產能方程（式1）：

式中：pR-地層壓力，MPa；pwf-井底流動壓力，MPa；qg-地層產氣量，104m3/d；μg-地層氣體的黏度，mPa·s；Z-氣體偏差系數，無因次；Tgc-地面標準溫度，K；Pgc-地面標準壓力，MPa；k-地面有效滲透率，μm2；h-地層有效厚度，m；re-氣井的供給邊界半徑，m；rw-井底半徑，m；s-表皮系數；γg-天然氣相對密度，無因次；β-孔隙介質內湍流影響的慣性阻力系數，無因次。

方程右邊第一項表示消耗于黏滯性引起的壓力損失，第二項表示慣性引起的壓力損失，這兩項損失之和構成氣體流入井的總壓降。A和B分別表示儲層中層流和湍流流動部分的系數。

一點法試井是氣井產能試井的方法之一，只要求測區一個穩定產量和該產量生產時的穩定的井底流壓以及當時的地層壓力即可。一點法計算無阻流量經驗公式來源于二項式產能方程。氣井絕對無阻流量是指井底流壓為0.101 MPa下的氣井產量，可用產能方程（式2）表示：

與地層壓力相比，大氣壓很小可以忽略。簡化公式（1）、（2），可以得到：

從而獲得一點法公式的經驗系數α的表達式（式4）。

計算氣井絕對無阻流量qAOF可表示為：

陳元千教授根據我國多個氣田16口井的多點系統試井資料分析，提出一點法無阻流量經驗公式。

3 氣井系統試井模擬分析

以油氣滲流理論為基礎，通過解析法、數值法兩種方法分別模擬氣井以不同的生產制度按一定順序進行生產，從而得到井底流動壓力與產氣量。以W1井為例，應用修正等時試井的產能測試方法，根據試井測試要求，設計測試產量、生產時間等參數，建立系統試井模擬模型。

3.1 測試生產制度的確定

3.1.1 測試產量確定 測試工作制度的選擇取決于測試系統的流體和巖石特性，主要內容包括最大、小工作制度和測試產量序列三個方面。對于氣井，最小工作制度產量應滿足大于臨界攜液流量，大約是無阻流量的10%，最大工作制度一般應低于無阻流量的50%。

氣井無阻流量可根據氣藏及氣體物性參數估算獲得，采用公式如下：

公式計算得出W1井無阻流量8.898 4×104m3/d，最小工作制度按照無阻流量的10%取值，采用等差遞增方式，以 1 ×104m3/d、2×104m3/d、3×104m3/d、4×104m3/d、5×104m3/d五個不同的工作制度生產。

3.1.2 測試生產時間確定 計算壓力穩定所需時間ts的公式如下：

式中：ts-氣井壓力穩定所需時間，h；Φ-孔隙度；μg-天然氣黏度，mPa·s；Sg-含氣飽和度；re-氣井的供給邊界半徑，m；k-地層滲透率，10-3μm2；p-地層壓力，RMPa。

根據上式，計算得到W 1井流動達到穩定所需時長約為240 h。

3.2 產能測試模擬分析

3.2.1 解析模擬分析 通過Topaze生產預測軟件對氣井生產數據進行擬合，反演得到反映測試氣井地層特性的儲層參數，利用saphir試井解釋軟件建立單井解析滲流模型，進行氣井的系統測試模擬（見圖1），設定該井以1×104m3/d、2×104m3/d、3×104m3/d、4×104m3/d、5×104m3/d五個不同的工作制度開井生產，每個油嘴開井生產后關井，開關井時間都相同，在第五次開井后，增加一次延時開井，生產較長時間使流動達到穩定，模擬得到每個產量q及相應的地層壓力pR及井底流壓pwf（見表1）。

3.2.2 數值模擬分析 在建立的地質模型基礎上，結合壓力恢復測試解釋結果，利用Eclipse軟件建立W1井分段壓裂水平井單井數值模擬模型，對生產井的歷史生產數據進行擬合，通過適當調整滲透率等物性參對數值模擬模型進行修正，得到與實際儲層更接近的模擬模型（見圖2、圖3）。按照設計的生產制度，建立不同生產制度下壓力預測模型，通過數值模擬計算結果，得到與產量相對應的井底流壓（見圖4、表2），從而對氣井產能進行評價。

圖1 W1系統試井模擬曲線

表1 W1井解析模擬等時修正試井壓力及產量

表2 W1井數值模擬等時修正試井壓力及產量

4 “一點法”產能公式經驗系數的校正

利用模擬數據做出不同產氣量下氣井地層壓力與井底流壓的平方差的關系曲線。具體計算方法是：

圖2 W1分段壓裂水平井單井數值模擬示意圖

圖3 W1生產歷史擬合圖

圖4 W1生產預測曲線圖

線性回歸前五個工作制度，根據延時測試得到的產氣量與穩定的井底流動壓力關系曲線（見圖5、圖6），校正得到二項式產能方程（式1）的系數A、B值，求解無阻流量qAOF，最后將得到的A、B、qAOF代入經驗系數α值的表達式（式4），即可獲得經驗系數α值（見表3）。

表3 W1系統試井模擬計算結果表

圖5 W1井解析模擬二項式產能曲線

圖6 W1井數值模擬二項式產能曲線

對ZJ氣田多口井系統試井測試模擬，建立氣井二項式產能方程，利用其二項式系數A、B值，即可計算得到每口井的一點法系數α值，計算結果（見表4），α值位于0.16～0.54，平均值為0.39。

由此得到適用于ZJ氣田產能評價的“一點法”計算公式，即：

5 實例分析

W 9井位于JS11層位的一口水平評價井。該井試氣階段以五個不同工作制度連續生產進行產能測試（見表5），在穩定流壓 30.58 MPa、30.2 MPa、29.97 MPa、29.47 MPa、28.7 MPa的情況下，分別獲天然氣產量1.06×104m3/d、2.04×104m3/d、2.41×104m3/d、3.08×104m3/d、3.54×104m3/d。

對比校正后的“一點法”經驗公式和陳元千“一點法”經驗公式（α=0.25）兩種方法所計算獲得的無阻流量，進行誤差分析（見表6）。

通過實例分析可以看出，校正后的公式計算無阻流量較傳統“一點法”公式計算得到的無阻流量值相比誤差更小。

6 結論

（1）ZJ氣田河道薄窄，儲層供給能力差，產能測試中流壓及產能難以達到穩定，難以滿足產能測試的要求。針對未進行產能試井的氣井，解析分析及數值模擬法是一種較為準確的計算氣井無阻流量的方法。

（2）根據河道地質參數及氣井生產動態參數，采用解析及數值模擬方法可有效建立氣井生產動態預測模型，通過模擬不同工作制度下氣井的生產情況，建立二項式產能方程，并對“一點法”產能公式經驗系數α值進行校正，可有效提高ZJ氣田氣井無阻流量計算精度。

表4 ZJ氣田系統試井模擬計算數據及α計算值表

表5 W9井系統試井實測數據表

表6 W9井“一點法”計算結果及誤差分析表