凝析氣井異常產能評價

趙洪濤(中法渤海地質服務有限公司，天津 300457)

0 引言

氣井產能的準確評價能夠為氣藏后期的開發方案設計提供重要的指導依據，是氣藏開發研究的重要內容。常規產能評價方法是通過系統試井，測試不同工作制度下的壓力和產量數據，運用指數式或二項式產能方程(式(1)、式(2))求取絕對無阻流量，再以絕對無阻流量為基礎按一定比例制定合理的生產制度。

式中：PR為原始地層壓力(MPa)；Pwf為流壓(MPa)；Q為產量(m3/d)；C為常數；n為滲流指數；A、B為二項式方程系數。

然而，在凝析氣藏開發過程中，當井底壓力降至露點壓力以下時，地層將發生反凝析作用。在凝析油飽和度高于臨界流動飽和度的區域，凝析油參與流動，形成氣、液兩相流；而凝析油飽和度低于臨界流動飽和度區域，凝析油不流動，而是吸附、聚集于孔隙表面，形成“兩相三區”系統，如圖1所示[1]。凝析氣藏反凝析作用會造成部分氣體滲流通道堵塞，氣相有效滲透率下降、氣產量降低，從而使常規產能方程出現異常，無法求取無阻流量。在進行凝析氣藏產能評價時，需甄別井底流動狀態，選擇合理的產能評價方法，才能有效評價產能，達到指導油氣藏開發的目的。

圖1 凝析氣井“兩相三區”流動特征示意圖

1 氣井產能評價方法

針對凝析氣藏產能評價，許多學者進行了大量的研究，歸納起來包括單相法、壓力修正法、氣液兩相法以及相應的優化模型，下面就常用的氣井產能評價方法做簡單介紹。

1.1 單相法

該方法適用于井底處于單相流狀態，如果凝析油析出較少，飽和度低于臨界流動飽和度時，仍可認為井底為單相氣流，按公式(3)將凝析油折算成相應的氣產量[2]，然后用常規指數式或二項式產能方程進行無阻流量的求取。

式中：Qg、Qo、Qt分別為氣產量、凝析油產量和折算總產量(m3/d)；γo為凝析油密度(g/cm3)。

由于氣體狀態方程不同于油和水，黏度、偏差系數等受壓力影響明顯，故引入“擬壓強”概念，即，在已知相關物性參數的條件下，用擬壓強代替壓強數據進行產能計算更接近實際[3]。

式中：Ψ(P)為擬壓強(MPa)；μ為黏度(mPa·s)；Z為氣體偏差因子。

1.2 壓力修正法

在氣井產能測試過程中由于各種不可控因素，壓力數據有時會出現偏差，導致產能方程異常，無法求取無阻流量(如井底存在積液，測試流壓Pwf偏小或鉆井液浸泡污染，造成額外壓力損失等)。這時，需要綜合判斷異常原因，對數據進行必要的校正，以達到產能評價的目的。

校正方法是在異常壓力上附加校正系數δ，由二項式產能方程可知，和Q的關系應為一條斜率為B，截距為A的直線，通過不斷調整δ值，在保證A、B為正值的同時，使各測點線性相關系數達到最大，然后依據修正后的產能方程進行無阻流量計算[4]。校正系數δ通常被假定為常數，與實際存在誤差(不同油嘴下，井底積液高度不同，δ值應不同)，故該方法計算的產能結果存在一定誤差，適用于在產能方程異常，無法進行有效評價時，對產能進行粗略的分析。

1.3 氣液兩相法

當地層壓力低于露點壓力且凝析油飽和度高于臨界流動飽和度時，凝析油開始參與流動，此時需要考慮兩相流對氣相滲透率的影響，針對兩相流產能評價方法，陸家亮[5]進行了相關理論研究，推導得到了擬穩態下的油、氣兩相流動產能方程(4)：

式中：Ψe、Ψwf分別為供給擬壓強、井底擬壓強(MPa)；μg、μo為氣黏度、凝析油黏度(mPa·s)；ρg為天然氣相對密度(g/cm3)；Krg、Kro分別為氣相相對滲透率、油相相對滲透率；K為地層滲透率(×10-3μm2)；h為有效厚度(m)；re、rw、r分別為供氣半徑、井筒半徑和徑向半徑(m)；Bg、Bo分別為氣相和油相體積系數；Rs為自由凝析油中的氣油比(m3/m3)；β為氣體紊流系數；fg為氣體體積分數；S為表皮系數。

該方法綜合考慮了兩相流、表皮污染、非達西效應等影響，解決了凝析氣藏存在油、氣兩相流動且對氣產量造成影響的產能資料的有效評價問題。

2 實例分析

渤-A井為渤海油田一口預探井，產能測試數據如表1所示，從表中可以看出，制度1和制度4均為9.53 mm油嘴生產，但兩次產量數據存在明顯差異，制度4產量甚至較7.94 mm油嘴產量還要小，產能資料出現異常。

表1 渤-A井產能測試數據表

PVT取樣分析結果顯示，該氣藏屬特高含凝析油凝析氣藏，露點壓強46.27 MPa，與原始地層壓強49.48 MPa相比，地露壓差僅3.21 MPa，分析認為測試過程中井筒附近存在反凝析現象，隨凝析油飽和度不斷升高，氣相有效滲透率不斷下降，從而造成制度4產氣量異常減小。所以，該井產能評價需考慮油、氣兩相流動的影響，選用氣液兩相擬壓力法更合理。

DST測試初期，由于缺乏PVT相關資料，初步分析應用單相法和修正法對制度1、2、3產能數據進行了分析，在獲取實驗室PVT分析結果后，應用氣液兩相擬壓力法重新對產能數據進行分析，并對產能計算結果進行了對比分析。三種方法計算得到對應的二項式產能方程及無阻流量計算結果如表2所示，結果表明，考慮氣、液兩相流動的兩相擬壓力法計算的無阻流量較單相法降低19.1%，較修正法降低24.7%，反凝析作用對渤-A井測試產能影響顯著。

表2 不同產能評價方法產能方程對比

3 結語

(1)綜合產能測試資料及PVT分析結果，認為渤-A井產能測試資料異常的原因是測試過程中井筒周圍發生反凝析作用，造成氣相滲透率下降。(2)應用氣液兩相擬壓強法對渤-A井進行產能分析，計算無阻流量13.33×104m3/d，較單相氣法產能下降約19.1%，反凝析作用對產能影響顯著。(3)在凝析氣藏的產能評價過程中，應準確認識井下流體流動狀態，選擇合理的產能評價方法，分析結果才更具指導意義。