致密砂巖氣藏產量分段遞減規律特征

李小雪 黃小亮 陳海涌 周 科 金大權 王鵬鯤

重慶科技學院

0 引言

氣田或區塊產量遞減率是氣田開發工作者普遍關注的重要問題之一，也是油氣藏工程學科經常性的研究課題[1-3]。致密砂巖氣藏地質條件復雜，儲層物性差，非均質性強，具有明顯的低孔隙度、低滲透、低產量、低豐度等特點[4-5]，后期供給能量速度慢，因此表現為氣井初期產量高遞減快、后期產量遞減緩慢、氣藏的遞減率并不是恒定[6]，另外，致密砂巖氣藏部分氣井的產量波動大、生產數據較為分散，故而研究致密砂巖氣藏的遞減規律相比于常規氣藏更加復雜。目前關于低滲透氣藏的產量遞減規律研究已有較多的研究方法，主要包括傳統產量遞減分析方法和現代產量遞減分析方法。傳統遞減分析法主要是基于Arps方程式，它是對歷史數據的曲線擬合，進而對產量進行預測的一個相關經驗公式[7]。它的優點是方法簡單快速，不需要壓力數據或油氣藏參數，在礦場上應用比較廣泛；缺點是Arps遞減曲線只能運用于分析邊界確定的已達到穩定流動的數據[8]。現代產量遞減分析方法主要包括 Fetkovich、Blasingame、Agarwal-Gardner、NPI、FMB等。它的優點是建立了典型圖版，能夠對產量數據定量分析，能夠分析早期的不穩定流和后期的擬穩定流動狀態，適用于變產量和變井底流壓生產情況；缺點是由于現代產量遞減分析圖版方法原理和操作較復雜，而且每一種方法均有各自的使用條件，所以在現場實際應用過程中并不普遍[9-11]。由于傳統產量遞減方法和現代產量遞減方法不能解決致密砂巖氣藏遞減率變化的問題，為此，筆者針對各種產量遞減方法的適用性及優缺點，以傳統的產量遞減方法為基礎，結合致密砂巖氣藏的地質特征和動態開發特征，提出了產量分段遞減分析方法，并根據致密砂巖氣藏的生產數據，采用典型曲線擬合法制定了分段臨界點的標準。將該方法應用到實際現場中。現場應用結果表明，分段遞減法在生產數據的擬合率、累產氣和動態儲量等3個指標的誤差中均小于一段式遞減法，且計算簡單、結果可靠，對此類氣藏的開發具有一定的指導意義。

1 產量分段遞減的原因

根據文獻調研，結合致密砂巖氣藏的動態開發特征，總結了造成目前氣井產量出現分段遞減的原因主要有3種情況。

1.1 氣井采取了增產措施

如X1井2008年采取了注劑措施。采取措施后，氣井的產量有了一定范圍的上升。從圖1可以看出，注劑段的生產曲線明顯不同于自然段的生產曲線遞減規律，根據后期產量遞減預測結果表明X1井自然段符合指數遞減，注劑段符合調和遞減。

圖1 X1井采氣曲線圖

1.2 氣井進行了工作制度的調整

如X2井2006年采取了間歇生產，產量有了幅度上升，從圖2可以看出，間歇生產段的生產曲線明顯偏離自然段的生產曲線遞減規律[12]，根據后期產量遞減預測結果表明X2井自然段產量符合指數遞減，間歇生產段符合調和遞減。

圖2 X2井采氣曲線圖

1.3 氣井受到井底積液的影響

如X3井后期井底積液，儲層絕對滲透率和氣相的相對滲透率都下降，導致氣井產量遞減[13-14]。從圖3可以看出，積液段的生產曲線偏離自然段的生產遞減規律。根據后期產量遞減預測結果表明X3井自然段產量符合指數遞減，積液段符合調和遞減。

圖3 X3井采氣曲線圖

2 分段臨界點的制訂標準

建立產量分段遞減方法的關鍵是找到分段臨界點，根據致密砂巖氣藏的生產數據，采用典型曲線擬合法制定了產量分段臨界點的標準，具體步驟如下所述。

1）當氣田進入產量遞減階段后，可以將Arps雙曲遞減的產量方程寫成：

式中qi表示初始產量，104m3/月；qt表示t時刻對應的產量，104m3/月；n表示遞減指數；Di表示初始遞減率。

2）給定不同的n值和Dit值，計算出不同的產量比（qi/qt），然后將不同n值下的產量比與Dit的對應值繪在雙對數坐標下，可得到典型遞減曲線理論圖版[15]。

3）將氣井的生產數據繪出qi/qt與t雙對數坐標，并將繪制結果與標準理論圖版進行擬合。

4）擬合過程中，找出遞減規律的分段臨界點，以圖版明顯偏向雙曲和調和遞減的拐點為依據。

以蘇里格氣田X4井和X5井為例，X4井2006年（對應圖4橫坐標為1.4）的遞減數據明顯偏離圖版典型遞減曲線，從圖版可以看出：2006年以前符合指數遞減，2006年以后符合雙曲遞減，表現為兩段式分布規律，與一段式遞減明顯不一致，故2006年為X4井的分段臨界點。X5井2008年（對應圖5橫坐標為1.7）的遞減數據明顯偏離圖版典型遞減曲線，從圖版可以看出：2008年以前符合指數遞減，2006年以后符合調和遞減，表現為兩段式分布規律，與一段式遞減明顯不一致，故2008年為X5井的分段臨界點。

3 現場應用

蘇里格氣田具有低孔隙、低滲透、低豐度和儲層非均質性強的特征[16-18]，為典型的致密砂巖氣藏。選取蘇里格氣田典型井X6井和X7井的生產資料，在Arps理論基礎上，建立時間與單井產量遞減關系，表現為兩段式遞減特征。為有效論證兩段式的準確性，采用一段式遞減和分段遞減的方法分別對氣井遞減規律進行研究如圖6、圖7和表2所示。

從圖表中可以看出，X6井采用一段式遞減規律研究時，其遞減規律符合指數遞減，遞減率為2.2%，產量遞減方程為分段遞減規律研究時，前期符合指數遞減，遞減率為4.7%，產量遞減方程為：合雙曲遞減（n=0.1），遞減率為0.25%，產量遞減X7井采用一段式遞減規律研究時，其遞減規律符合指數遞減，遞減率為1.3%，產量遞減方程為分段遞減規律研究時，前期符合指數遞減，遞減率為3%，產量遞減方程為雙曲遞減（n=0.1），遞減率為0.19%，產量遞減方對2口氣井的生產數據的擬合率、累產氣量和動態儲量3個指標進行誤差分析，結果如下所述。

圖4 X4井圖版法遞減規律擬合圖版

圖5 X5井圖版法遞減規律擬合圖版

圖6 X6井遞減規律圖

1）生產數據的擬合率分析表明，分段遞減對生產數據的擬合率均高于整體遞減。X6井一段式遞減擬合率為84.66%，分段遞減前期擬合率為90.15%，后期擬合率為90.77% 。X7井一段式遞減擬合率為58.35%，分段遞減前期擬合率為83.98%，后期擬合率為60.75%，表明分段遞減分析更符合氣井的遞減規律。

2）累產氣量誤差分析表明，分段遞減對累產氣量的誤差均小于一段式遞減。X6井目前累產氣量為2 473.01×104m3，采用一段式遞減預測誤差為16.89%，采用分段遞減預測誤差為11.92%；X7井目前累產氣量為960.43×104m3，采用一段式遞減預測誤差為5.7%，采用分段遞減預測誤差為0.43%，表明分段遞減分析更符合氣井的遞減規律。

圖7 X7井遞減規律圖

表2 一段式遞減和分段遞減預測結果對比表

3）動態儲量誤差分析表明，分段遞減對動態儲量的誤差均小于一段式遞減。X6井計算的RTA動態儲量為3 040×104m3，采用一段式遞減預測誤差為14.54%，采用分段遞減預測誤差為9.91%；X7井計算的RTA動態儲量為1 035.6×104m3，采用一段式遞減預測誤差為1.66%，采用分段遞減預測誤差為0.65%，表明分段遞減分析更符合氣井的遞減規律。

4 結論

1）造成目前氣井產量出現分段遞減的原因主要有增產措施的采取、工作制度的調整和氣井積液的影響3種情況。

2）根據致密砂巖氣藏的生產數據，采用典型曲線擬合法制訂了產量分段臨界點的標準，以圖版明顯偏向雙曲/調和遞減的拐點為依據。

3）通過現場應用表明，分段遞減在生產數據的擬合率、累產氣和動態儲量3個指標的誤差均小于一段式遞減，表明了分段遞減更適用于致密砂巖氣藏的遞減規律。

4）產量分段遞減方法，為致密砂巖氣藏乃至致密油藏的遞減規律找到了一種簡單可靠的方法，具有一定的適用性和指導意義。