延安氣田多層合采氣井各層產能貢獻規律研究

和向楠，張力，呂明，李瑋，張毅，孫細寧

延安氣田多層合采氣井各層產能貢獻規律研究

和向楠，張力，呂明，李瑋，張毅，孫細寧

（陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院， 陜西 西安 710075）

延安氣田屬于特低滲、致密氣藏，單層開采難以保證氣井產能和穩產時間，為研究延安氣田多層合采氣井存在的問題，更加有效地分析多層合采氣井各層產能貢獻規律，利用數值模擬軟件、采用單因素和正交分析方法研究氣井多層合采時儲層物性、儲層壓力以及氣井配產等因素對合采效果的影響。研究表明，儲層壓力差異對氣井生產中前期影響較大，氣井生產中后期低滲層會逐漸接替高滲層成為主力生產層位，且高配產會減弱層間干擾程度。考慮以上3個影響因素，通過大量數值模擬建立了氣井多層合采層間干擾圖版。實例表明，利用此方法可以在氣井投產前評估各層產能貢獻率，為評價各層儲量動用程度提供依據。

延安氣田；多層合采；層間干擾；數值模擬

延安氣田屬于低孔、特低滲、致密氣藏，由于儲層低孔低滲，氣井單層產能低，單層開采通常達不到工業氣流。該氣田從上到下依次含有盒8、山1、山2、本溪等多個儲層，目前多采用合層開采，不僅可以增加單井產能，還可以提高整個氣田的經濟效益[1]。由于多層合采可能會存在層間干擾，導致各層產能貢獻率大小不一，甚至會引起層間倒灌，嚴重影響氣井的生產能力，為了分析合層開采效果、影響因素以及何種條件適合多層開采，筆者針對延安氣田建立相關地質模型，采用單一因素和正交分析的方法，進行大量數值模擬對相關影響因素進行了定性和定量的研究，為延安氣田多層合采開發效果評價提供依據。

1 單井模型

根據延安氣田G區塊儲層物性建立模型，為了簡化分析，縱向上共分為3層，上下兩個生產層位，中間為不滲透隔夾層，平面網格數為50×50，孔隙度為6.5%，滲透率為0.4 mD，地層壓力

26 MPa，分別研究了儲層物性、儲層壓力以及配產對合層開采的影響。

2 影響因素分析

2.1 不同配產時儲層物性對各層產量的影響

上部儲層滲透率設為1，下部儲層滲透率設為2，兩者的滲透率極差為1/2。氣井配產1.5萬m3·d-1，當1/2≤0.25時，生產初期各層產氣量貢獻率相差較大，高滲層>70%，低滲層<30%。當1/2介于0.5~1時，各層產氣量貢獻率介于40%~60%之間，儲量動用較為均勻。隨著生產的進行，各層產量貢獻率逐漸向50%靠近。當氣井配產較低時，高滲層產量遞減慢，產氣量始終大于低滲層（圖1）。

圖1 產能貢獻率與滲透率極差的關系（低產）

氣井配產3萬m3·d-1，生產初期與低配產類似，1/2越小，低滲層產量受抑制程度越強。隨著1的增大，兩層產氣量占比也逐漸靠近50%。而當氣井配產較高時，高滲層產量遞減快，低滲層產量遞減慢，其產量貢獻占比逐漸增大，當出現交點時（剪刀形），上下兩層產量貢獻率相同，隨后低滲層接替高滲層成為主力產層（圖2）。

圖2 產能貢獻率與滲透率極差的關系（高產）

2.2 不同配產時儲層壓力對各層產量的影響

上部儲層壓力設為1，下部儲層壓力設為2，兩者的壓力系數比為1/2。首先給氣井配產1.5萬m3·d-1，當1/2=0.7時，生產初期，由于層間壓力差異較大，出現高壓層向低壓層“倒灌”現象（圖3）。

圖3 產能貢獻率與壓力差異的關系（低產）

隨著生產的進行，層間壓力逐漸達到平衡狀態，高壓層和低壓層產量貢獻率逐漸靠近，最終都接近50%。隨著1/2值由0.7~1增大，上下兩層產量貢獻率差異逐漸縮小。當給氣井配產3萬m3·d-1時，低壓產層受到的抑制程度與低配產相比較弱，初期并未發生“倒灌”現象，但是低壓層產量貢獻率仍然較低，隨著高壓層和低壓層壓力的平衡，兩層產量貢獻率逐漸接近，但是高壓層產氣量貢獻率始終大于低壓層（圖4）。

所以當層間壓力相差較大時，生產初期給氣井以較大配產可以減弱層間干擾程度，使得兩產層儲量動用程度較為均衡。

圖4 產能貢獻率與壓力差異的關系（高產）

3 氣井合采層間干擾圖版

基于以上單因素分析，儲層物性和地層壓力對氣層的動用程度影響是相互作用的，因此采用兩因素正交分析方法研究儲層物性和地層壓力對合層開采的影響[3]。通過大量的模擬計算和分析，得到了延安氣田氣井合采層間干擾圖版，高配產干擾圖版（圖6）與低配產干擾圖版（圖5）相比，儲量動用均衡區面積較大。

圖5 多層合采干擾圖版（低產）

圖6 多層合采干擾圖版（高產）

研究表明，層間物性差異越大，對氣層合采的層間壓力差異要求越苛刻，且高配產與低配產相比較，對儲層物性和地層壓力差異要求相對較低，層間干擾相對較弱。

4 實例分析

延安氣田主力開采層位分別有盒8段、山1段、山2段、本溪組等。以G區塊為例，該區塊氣層埋深2 880~3 620 m，孔隙度主要分布在4.0%~13.84%，滲透率主要分布在0.04~6.56 mD，地層壓力主要分布在23.2~32.6 MPa。為了研究具有針對性，選取層厚和含氣飽和度接近的4口井為例，采用本文建立的氣井合采層間干擾圖版進行分析，4口井的基本物性參數見表1。

表1 G區塊氣井物性參數

計算表明，4口井層間干擾程度不同，將4口井的參數投影到本文建立的干擾圖版上，可以初步判定層間干擾程度，為優化氣井開采提供依據。井1和井4位于下產層抑制上產層區，井1數據點離曲線比較近，層間干擾不嚴重。井4數據點離曲線較遠，層間干擾較為突出，各層儲量動用程度極不均衡。井2和井3位于儲量動用均衡區，各層產能貢獻率介于40%~60%之間，合層開采效果較好。

圖7 合采井干擾情況示意圖（低產）

圖8 合采井干擾情況示意圖（高產）

4 結 論

1）儲層物性和儲層壓力對各氣層動用程度的影響是相互作用的，若低滲低壓儲層與高滲高壓儲層合采，層間干擾最嚴重。

2）氣井配產也會影響各層儲量動用程度，相同地層條件下，在合理范圍內給氣井較高配產可以適當減弱層間干擾程度。

3）通過大量模擬分析研究建立層間干擾圖版，可以根據各層滲透率和壓力差異初步預測多層合采氣井層間干擾程度，評估各層產氣量貢獻率。

［1］徐軒,朱華銀,徐婷,等.多層合采氣藏分層儲量動用特征及判定方法[J].特種油藏,2015,22(1):111-114．

［2］李冰毅,李曉慧,汪潔.低孔低滲氣藏多層合采開發模式下的產出特征研究[J].油氣井測試,2017,26(2):20-23．

［3］鮮波,熊鈺,石國新,等.薄層油藏合采層間干擾分析及技術對策研究[J].特種油氣藏,2007,14(3):51-54．

［4］石軍太,李騫,張磊,等.多層合采氣井產能指示曲線異常的原因與校正方法[J].天然氣工業,2018,38(3):50-59.

［5］王文舉,潘少杰,李壽軍,等.致密氣藏高低壓多層合采物理模擬研究[J].非常規油氣,2016,3(2):59-64．

［6］曹雄偉.延安氣田多層合采氣井層間干擾系數計算方法[J].中國石油和化工標準與質量,2020,40(14):125-126．

［7］李清清. 多層合采井細分采油潛力研究[D].東北石油大學,2020．

［8］付強,薛國慶,任超群,等.多層合采井產量劈分新方法在W油田的應用[J].斷塊油氣田,2019,26(04):512-515．

［9］王冬燕.松南氣田營城組氣藏生產特征分析[J].遼寧化工,2020,49(08):1012-1014.．

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Research on Production Distribution Law of Multi-layer Gas Wells in Yan'an Gas Field

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（Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China）

Yan’an gas field belongs to ultra-low permeability tight gas reservoir, so it’s difficult to provide enough productivity and stable production period of gas well by single layer developmemt. In order to study the production distribution problems of multi-layer gas wells in the Yan'an gas field, and more effectively analyze the productivity and reserve utilization characteristics of each layer, numerical simulation software and single factor and orthogonal analysis methods were used to study the effects of reservoir properties, reservoir pressures and production allocation of gas wells on multi-layer development. The results showed that the difference in reservoir pressure had a great influence on the early and middle stages of production. And in the middle and late stages of production, the low permeability layer gradually replaced the high permeability layer as the main production layer, and high production could weaken the degree of interlayer interference. Considering the three influencing factors, the interlayer interference chart of multi-layer commingled production in gas wells was established through a large number of numerical simulations. The example showed that this method could be used to evaluate the productivity contribution rate of each layer before the gas well was put into production, and provide the basis for evaluating the reserves utilization degree of each layer.

Yan'an gas field; Multi-layer commingled production ; Interlayer interference; Numerical simulation

2021-03-26

和向楠（1988-），男，陜西西安人，工程師，碩士，2014年畢業于中國石油大學（北京）油氣田開發專業，研究方向：氣藏開發。

張力（1988-），男，工程師，碩士，主要從事油氣田開發領域。

TE3

A

1004-0935（2021）06-0904-04