間歇井壓力動態分析及產能發揮探討

張一果，楊 睿，呂明月，成育紅，南學龍，劉向前，林孟雄

（中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，內蒙古烏審旗 017300）

蘇里格氣田具有獨特的成藏地質特征[1]，儲層“低滲、低壓、低豐度”的三低特征使氣井在生產后期表現為壓力低、產量小、積液嚴重。目前本廠產量任務緊張，新建產能難以彌補產量遞減，因而急需這些數量龐大的低產井貢獻產能。在此背景下應逐漸重視氣井間歇生產制度的應用，使之成為低產低效氣井后期的一種有效管理方法。

目前間歇制度在蘇X區塊廣泛應用，該區塊已連續開發10年，低壓低產是該區的最大特征。2017年10月31日，平均單井日產氣量已降至0.31×104m3。其中套壓小于6 MPa的氣井133口，占45.5%，套壓介于6 MPa～10 MPa的氣井101口，占34.6%，氣井已大面積進入低壓階段，氣井管理難度加大。2017年5月～10月間歇制度井共計66口，占總井數的21%，通過6個月的摸索實踐，間歇井累計增產氣量1 576×104m3，占全區增產氣量的23.1%，證明間歇制度在區內應用效果較好[2]。

然而目前間歇井管理仍然存在問題：間歇制度往往依據經驗制定，缺乏理論依據，究其原因在于對間歇生產方式下的氣井壓力資料分析仍沒有較好的方法，開關井時機較為隨意，管理不夠精細化。因此有必要解決三個方面的問題：（1）研究間歇生產方式下的壓力動態特征，重點在于關井時期的壓力恢復特征；（2）給出開關井時機的確定方法，達到精細管理；（3）優化間歇制度，最大程度發揮低產低效井的產能。

1 氣井關井壓力動態特征

氣井執行關井措施后，地層能量逐漸恢復[3]，在井口表現為油壓、套壓值不同程度的上漲。套壓的恢復在一定程度上代表了地層能量的恢復，恢復程度與目的層及外圍儲層的滲透性有關。受井下節流器和站內壓縮機抽吸的影響，區內氣井正常開井生產時油壓接近系統壓力，因此在關井后油壓恢復程度較為明顯。

1.1 油壓恢復動態特征

選取蘇X區塊2017年5月～10月間歇井（蘇X-9-6、蘇A等42口井）為研究對象，保證所選井油套壓正常取值、流量計計量準確。通過對關井后油壓的實時記錄，總結出區內油壓恢復曲線有兩類表現形式（見圖1）。

（a）直線平穩上升型。此類井產量相對較高，配產一般大于等于0.4×104m3/d，套壓大于6 MPa。在關井后油壓迅速上升到一個較高的值，而后呈直線平穩上升。以蘇X-9-4SX（0.4）、蘇X-9-20X（0.4）、蘇X-2-8（0.6）、蘇X-36-18（0.4）等為代表。該類井短期關井恢復即可，關井時間2 d之內，可輔助泡排等排水采氣措施，不在間歇制度井的研究范圍內。

（b）：曲線緩慢上升型。此類井地層壓力不足，為典型的低產低效井，配產一般小于0.4×104m3/d，套壓一般小于6 MPa，隨著關井時間的延長，恢復程度會趨于緩慢。以蘇 A（0.2）、蘇 X-2-6（0.07）、蘇 X-42-6（0.1）等為代表。此類井適合間歇開關制度，也是本次重點研究對象，開關井時間的長短影響氣井產能發揮。

1.2 油套壓差的特征類型

圖1 油壓恢復曲線的兩種表現形式

對油壓曲線緩慢上升型氣井，依據短期關井（10 d以內）期間油套壓的恢復特征可將間歇井細分為兩類：一類井在關井后不存在油套壓差，表現為油套壓曲線疊合，油壓跟隨套壓一同上漲（見圖2-a）；另一類井在關井后存在油套壓差，表現為油套壓曲線分離，油壓恢復不到套壓值（見圖2-b）。

隨著關井時間的延長（10 d以上），井筒內壓力系統會逐漸趨于平衡，油套U形管液面高度趨于一致，存在油套壓差的井油套壓差會逐漸縮小，最終消失，但不同的井油套壓差消失的時間不同。

圖2 油套壓差圖示

圖3 間歇井管理思路圖示

2 不同壓力動態特征下的間歇井管理思路

數量龐大的低產低效井均需要制定合理的管理制度，但不能粗略、人為的制定，不同的壓力動態特征下應有不同的管理思路（見圖3），使得間歇井管理能夠達到一井一措施，管理方式向精細化發展。為優化每口井的間歇制度，給出合理選擇開井時機與關井時機，應從以下三個方面入手：

（1）拉長關井時間進行試驗，確定油壓恢復曲線類型，若為曲線緩慢上升型，考慮對該井制定間歇制度；

（2）確定該井關井是否存在油套壓差，按存在油套壓差井與不存在油套壓差井分類管理，以確定合理的開井時機；

（3）以日產氣量最大化為原則，確定合理的關井時機。

總之，優化間歇井生產制度就是依據壓力動態分析合理選擇開井時機與關井時機，以下就開關井時機確定的具體方法做詳細分析。

3 間歇井開關井時機確定

3.1 開井時機確定

針對某一口間歇井，如何確定開井時機（關井時間長短），即壓力恢復到什么程度開井是間歇井管理中的重要組成部分，是間歇井能否有效發揮產能的重要影響因素。在此，主要解決兩個方面的問題：

第一，短期關井不存在油套壓差井關井時間的確定。

第二，短期關井存在油套壓差井是否要持續到油壓恢復到套壓時再開井。

3.1.1 不存在油套壓差井 對于短期關井不存在油套壓差井，油壓（套壓）會隨關井時間的延長同步上升，但其恢復程度會趨于緩慢，即油壓恢復曲線的斜率逐漸變小。

3.1.1.1 拐點分析法 從時效性的角度考慮，在最短的時間內壓力恢復到較高的值是一種理想的狀態，這一點反映在曲線斜率的變化快慢上，理論上應對油壓恢復曲線二次求導，尋找拐點位置，即可作為最佳的開井時間。

為驗證該設想，將蘇A井7月5日到7月14日這一時段的關井油壓恢復數據做回歸分析，發現其符合對數函數關系，相關系數R2達到0.98以上（見圖4），對回歸函數二次求導，二次導函數為y"=-1.037 4x-2，其并不存在拐點，y"≠0，該方法不可行。

圖4 油壓恢復對數相關關系曲線（蘇A）

3.1.1.2 相對變化點分析法 日產數據不能滿足研究需要，利用PKS系統記錄的每小時數據，結果表明一口氣井的油壓恢復曲線不能用單一的函數表示（見圖5），在關井的前4 d符合冪函數的上漲規律，相關系數0.99，之后（約96 h后）符合對數函數上漲規律，相關系數0.98，交點處可稱為相對變化點，開井時機應盡可能晚于相對變化點。

圖5 一個關井階段油壓恢復曲線

圖6 三個關井階段油壓恢復曲線（蘇A）

在緩慢上升的曲線上快速找到一個相對變化點，需借助切線求取時的“逼近思想”，切線的原理在于“曲線看直”，這里嘗試“直線看曲”。如果將緩慢上升型的油壓恢復曲線看做是分兩個階段上升的，前后兩個階段均為直線上升，這樣只需找到前后兩段最接近的直線，然后延長直線段并相交，得到的交點就是一個相對變化點（見圖6）。然而以這種方法求取的交叉點摻雜了人為因素，存在誤差，因此需要多次實踐求取平均值（A、B、C三點平均為121.6 h），才能有效指導一口井的關井時間確定。

3.1.2 存在油套壓差井 若氣井關井始終存在油套壓差，可初步判識為積液井，短期關井要達到較好的帶液效果。對于套壓不恢復井，只需關注油壓恢復曲線，確定方法同3.1.1；對于油套壓均恢復的井，需要同時關注油壓與套壓恢復曲線，并把握油套壓差的變化趨勢，依據油套壓差趨勢確定關井時間（見圖7）。

如：蘇X-9-4SX井的一個關井階段可細化為4個階段：

第①階段：油套均有不同程度上漲，同時油套壓差也最大；

第②階段：套壓略微升高，油壓漲幅明顯，油套壓差逐步縮小；

第③階段：油套壓略微上漲，油套壓差略微縮小；

第④階段：油套壓不發生變化，油套壓差基本不變。

此類井應至少在B點以后開井，若產量任務不緊張，可延長至C點，即蘇X-9-4SX井最短關井時間為6 d，最長為 9 d。

該方法對油壓恢復程度較高（恢復壓力＞3 MPa）井適用性較高，油壓恢復程度較低的井油套壓差曲線變化雖較為微弱，但也能快速定位到B、C點的時段，在實際應用中可避免人為因素造成的誤判。

3.2 關井時機確定

對于關井時機的確定，應著重考慮產量因素。氣井開井生產階段，首先在開井瞬間存在井儲效應[3]，瞬流達到最大值，而后瞬流逐漸達到一個穩定的狀態，最后趨于一個平穩的低值。

在此引入間歇周期的概念，間歇井的關井壓力恢復階段與開井生產階段共同形成了一個間歇周期T，T=G（關井階段）+K（開井階段）。若將開井階段（K）的產氣量Q用每日氣量q1、q2、……、qK之和表示，那么在一個間歇周期內的平均日產氣量q即可表示為：

針對一口特定的氣井，G和K取值的不同，影響日產氣量，從而影響平均日產氣量q，而間歇井管理的最終目標就是通過選取合理的G和K值，實現q的最大化。G的取值即開井時機的確定已在3.1節論述，K的取值可通過計算q值，當q最大時，即為合理的K值。

表1 蘇A井三個間歇周期產氣量統計表

以蘇A井為例（見表1、圖8），在開井生產后第1 d日產氣量最大，第2 d～5 d日產氣量平穩，第6 d～7 d日產氣量直線下降，產氣量低不能有效攜液。

圖7 一個關井階段壓力恢復曲線

圖8 日產氣量曲線圖（蘇A井，三個間歇周期）

圖9 平均日產氣量曲線圖（蘇A井，三個間歇周期）

計算三個間歇周期內的平均日產氣量q（式（1）），蘇A井在間歇周期一和周期二均在開井生產第5 d時達到最大值，在間歇周期三開井生產第6 d平均單井日產氣量達到最大值，平均日產氣量曲線圖（見圖9）出現一個微幅峰值，可判斷蘇A井最佳關井時機為5 d～6 d。

4 現場應用與效果分析

4.1 單井日產氣量顯著提高

2017年5月～10月，以上述方法為指導，不斷調整間歇井生產制度，取得了較好的成效。單井日產氣量顯著提高，如蘇X-4-25井在沒有精細管理前日產氣量為0.05×104m3，通過拉長關井時間試驗，發現其油壓恢復曲線類型為曲線緩慢上升型，考慮制定間歇制度。由于關井不存在油套壓差，以間歇井管理思路為指導，制定制度為關7開4的間歇開關制度，執行該制度后，日產氣量上升到0.20×104m3，較之前提高了3倍。

4.2 低產低效井產能有效發揮

據所選42口間歇井生產曲線，2017年5月平均套壓5.9 MPa，平均單井日產氣量0.20×104m3。經過6個月的精細管理，10月平均套壓6.2 MPa，平均單井日產氣量0.21×104m3。單井產氣量沒有發生遞減，反而增加5%，累計發揮低產低效井產能1 046.46×104m3，可見這種間歇井的管理思路是有效可行的。