低滲透氣藏水平井產能分析

丁世浩

（西安石油大學，陜西 西安 710065）

目前，根據對氣水兩相流定律和水平井破裂產能的研究，一些學者在不考慮非稀疏效應和產水影響的情況下研究了低滲透水平井破裂的流動規律。一些學者為氣水兩相流體建立了壓力函數，以分析氣井產能的變化，但是它只能應用于正常的垂直井，水平井或折斷的垂直井［1-2］。可以在某種程度上解釋氣體定義滲透定律，但是這種解決方案過于陳舊，并可能存在一些缺陷［3］。

本文通過綜合考慮飽和度的起始壓力梯度，高速非達西效應等幾種不同的因素對其點的影響，采用一種方法來計算水平井的產能和水平井的產能。使用該方法進行計算水平井的生產率，顯示影響因素下的容量曲線，并分析對容量的影響。結果表明，水分飽和度對生產率的影響最大，其表皮系數隨之變化，可以通過設置合理的生產壓力差來控制高速非達西效應和應力敏感性。

1 計算方法概述及分析

與常規油藏相比，地質屬性，滲流機理和開發屬性在許多方面都大不相同。滲透率低，油氣水循環通道小，滲漏阻力大，液-液界面與液-固界面之間的相互作用力是明顯的，這使得滲漏定律偏離了達西定律。根據大量的實驗，在低滲透率儲層中具有啟動壓力梯度（或準啟動壓力梯度）會增加對低滲透率儲層中流體流動的阻力，并使流動更加困難。在油藏投入生產后，油藏的地層壓力降低，地層壓力的降低使油藏的巖石骨架變形，降低了孔隙度和滲透率。由于低滲透油藏地質性質復雜，開發難度大，因此，重點研究和開發低滲透油藏，提出針對性強的生產方法和增產措施是很重要的。

1.1 物理模型

假設：上下邊界是不可滲透的，儲氣庫是均勻且厚度相同的，水平井位于儲氣庫的中心，會形成氣體和水，并且當氣體和水同時流動時不會發生化學反應，忽略重力和毛細作用力的影響。流體是等溫滲透，滲透考慮了與水飽和度有關的起始壓力梯度的影響，氣體泄漏與高速非振動流一致。假設水平井的長度為L，儲氣庫的厚度為h。

1.2 水平井產能方程計算

學者們已經將水平井的三維滲透問題簡化為兩個相關的二維滲透問題，分別是水平和垂直平面滲透，然后使用等效的防滲方法獲得了生產率，再然后通過水平面進行流量計算。水平井的水平排油區為橢圓形。使用Zhukovsky函數，使用保形變換將橢圓形供應區域轉換為供應半徑為2（a+b）／L的圓形區域。在共形變換之后，水平滲透流被轉換為平坦的徑向滲透。對于低滲透性氣藏，壓力梯度大的部分顯示為達西流，壓力梯度小的部分顯示為低速非達西流。即，滲透率和壓力梯度是彎曲的。關于起始壓力梯度，根據易夏等實驗研究，當儲氣浸泡過程中有效氣體滲透率大于0.1×10-3μm2或小于20%束縛水飽和度時，氣芯流沒有起始壓力梯度。在儲氣發展的過程中，由于儲氣壓力降低而引起的滲透應力的敏感性是不可避免的，并且附加壓力對儲氣量產生不可逆的影響。

2 實例分析

某水氣井地基本參數 ：PR＝30MPa，pwf＝32.6MPa，h＝30 m，K＝0.2 mD，Swi＝0.2，T＝353.15 K，μ＝0.016MPa；Re＝1010 m，rw＝0.05 m，L＝500 m，γg＝0.562，Z＝1.23。本文討論幾種因素對其產能地影響。

2.1 含水飽和度對啟動壓力梯度及產能的影響

為了分析飽和度對生產能力的影響，采用幾個值，如0.2、0.3、0.4和0.5。從相應的生產能力曲線來看，當水飽和度逐漸增加時，由于起始壓力梯度的增加，抗滲漏性增加；氣相的有效滲透率降低，氣體定義的生產率顯著降低。為了分析不同含水飽和度對相同生產壓力差下的生產能力的影響，并比較分析相同含水飽和度對不同生產壓力差下的生產能力的影響，成型壓力為30 MPa，流動壓力為分別為20 MPa和22.5 MPa。隨著水飽和度的增加，生產能力下降；當流動壓力為20 MPa時，水飽和度為40%時的生產能力比水飽和度為25%時的生產能力降低了54.99%；如果流動壓力為22.5 MPa，則在水飽和度40%時的生產能力小于25%水飽和度，生產能力減少53.66%。由上述分析內容可以看出，生產能力的大小與壓力有關。

2.2 高速非達西流

當流體在井筒附近的區域中流動時，高速非達西效應的存在會引起慣性阻力損失，從而降低生產率。同時，當流動壓力大時，靠近井底的生產井的壓力損失相對較小，并且高速非達西效應對生產率的影響尚不明確。當流量壓力較小時，高速非達西對生產率的影響非常明顯。

2.3 應力敏感對產能的影響

滲流能力對壓力敏感，因為在低滲透性氣藏中的多孔介質中有小孔。應力敏感性對生產能力的影響，中間應變系數越高，產能越低。但是，隨著中值應變因子的增加，生產能力下降率正在減小。因此，滲透應力敏感性的存在會影響低滲透氣密氣藏的開發，在開發過程中需要注意選擇合理的生產壓力差。

2.4 表皮因子的作用

在鉆井的過程中，不可避免會在井區附近產生氣體污染。但是，隨著儲層轉換技術的飛速發展，儲層轉換將改善并改善井區附近地層的泄漏能力，表皮因子對生產能力的影響如圖1。伴隨著這種因素地增長，氣井生產率下降。如果表皮因子為負，即可以顯著提高變形后儲層的生產率。因此，有必要在控制鉆井和完井過程中的地層污染的前提下進行儲層變形，同時要考慮成本和施工風險。

圖1 表皮因子對水平井產能的影響

3 結論

通過對低滲透氣藏產能水平井及產能評價的研究，通過產能水平井資料的解釋和分析，確定低滲透氣藏的產能情況，對其進行精準的評價，為合理開發低滲透氣藏奠定基礎。