趙 濤，孫新亞，李文鵬，葉小闖

(長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

蘇里格氣田天然氣氣井分類方法的研究

趙 濤，孫新亞，李文鵬，葉小闖

(長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

蘇里格氣田目前根據(jù)氣井儲層有效厚度等方法對氣井進(jìn)行劃分，制定不同工作制度及生產(chǎn)措施以確保氣井穩(wěn)產(chǎn)，發(fā)揮最大產(chǎn)能。但由于僅從原始儲層物性進(jìn)行劃分，未考慮氣井投產(chǎn)以后實際產(chǎn)能、壓降速率等動態(tài)因素，加之該氣田屬于非均質(zhì)氣藏，氣層連通性差，在生產(chǎn)過程中往往出現(xiàn)氣井實際產(chǎn)能與評價結(jié)果不相符的情況，從而影響氣井生產(chǎn)制度的制定工作。從靜態(tài)分類入手，依靠測井?dāng)?shù)據(jù)、試氣數(shù)據(jù)、氣井套壓降和氣井套壓降產(chǎn)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，利用模糊數(shù)學(xué)方法對氣井進(jìn)行分類，并首次引入氣井生產(chǎn)時間概念對不同生產(chǎn)時間的氣井進(jìn)行動態(tài)分類，進(jìn)而根據(jù)動態(tài)分類結(jié)果制定某一階段氣井工作制度和生產(chǎn)措施，確保氣井高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

蘇里格氣田；氣井；動態(tài)分類

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側(cè)蘇里格廟地區(qū)，勘探面積20000km2，地質(zhì)條件復(fù)雜，是一個低壓、低產(chǎn)、低滲、非均質(zhì)性的巖性氣藏。目前，蘇里格氣田已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)氣高峰期，到2011年1月1日，蘇里格氣田共有生產(chǎn)氣井X口，但是隨著氣田的地質(zhì)狀況而引發(fā)的一些不足也逐漸暴露出來，相同配產(chǎn)的氣井在相同的生產(chǎn)時間內(nèi)套壓下降速度差距很大。在單井生產(chǎn)初期，套壓降在0.008～0.18MPa/d不等。面對蘇里格氣田幾千口氣井的實際情況必須制定出合理的工作制度和生產(chǎn)措施才能實現(xiàn)較長的穩(wěn)產(chǎn)時間和較高的氣井采收率，而制定工作制度和生產(chǎn)措施的依據(jù)就是根據(jù)氣井生產(chǎn)情況對氣井進(jìn)行合理分類。為此，筆者對蘇里格氣田天然氣氣井分類方法進(jìn)行了研究。

1 常用氣井分類方法

1.1儲層參數(shù)法

利用儲層參數(shù)法對氣井進(jìn)行分類時，主要是參考?xì)饩挠行雍穸葋韺饩M(jìn)行分類，具體情況如下：①Ⅰ類井，有效儲層單層連續(xù)厚度≥ 5m或有效儲層累計厚度≥ 8m且相對集中分布；②Ⅱ類井，有效儲層單層連續(xù)厚度介于3～ 5m或有效儲層累計厚度≥ 8m且呈薄互層狀分布； ③Ⅲ類井，有效儲層單層連續(xù)厚度小于3m或有效儲層累計厚度<8m。該方法屬于靜態(tài)評價法，無法動態(tài)地反映氣井的產(chǎn)能狀況。因為蘇里格氣田氣井自然產(chǎn)能低，一般需要經(jīng)過酸化壓裂進(jìn)行儲層改造，由于改造后的效果對氣層產(chǎn)氣影響較大，單憑氣井厚度進(jìn)行劃分明顯存在局限性。以蘇X井為例，射孔井段:①3230～3234m，儲層有效厚度4.3m；②3201～3207m,儲層有效厚度7.0m。采用儲層參數(shù)法評價為Ⅰ類井，該井投產(chǎn)前測試產(chǎn)量為0.84×104m3/d，利用一點法測試計算得到的氣體無阻流量為2.12×104m3/d，改造后的產(chǎn)能狀況與評價結(jié)果不符，因而利用儲層參數(shù)分類法不能真實反映氣井改造后的實際產(chǎn)能。

1.2試氣無阻流量法

在一般情況下，試氣無阻流量能夠直接反映氣井的產(chǎn)能狀況，具體情況如下：①Ⅰ類井，無阻流量大于10×104m3/d；②Ⅱ類井，無阻流量大于5×104m3/d但小于10×104m3/d；③Ⅲ類井，無阻流量小于5×104m3/d。由于目前蘇里格氣田氣井的無阻流量均是在投產(chǎn)前采用一點法測試計算得到，所以其無阻流量反映的是生產(chǎn)初期近井地層壓裂裂縫帶的滲流特征，而隨著氣井的生產(chǎn)，遠(yuǎn)井地區(qū)基質(zhì)儲層

能量逐漸被動用。以桃X井為例，該井投產(chǎn)前測試無阻流量為20.45×104m3/d，根據(jù)試氣無阻流量評價標(biāo)準(zhǔn)劃分為Ⅰ類井。該井開井生產(chǎn)時井口套壓為24.0MPa，日產(chǎn)氣量2.2×104m3/d，但產(chǎn)量、壓力下降很快，生產(chǎn)174d時井口套壓降至7.4MPa，日產(chǎn)氣量降至0.5×104m3/d，更換計量方式后測得實際產(chǎn)量為0.2×104m3/d，顯然試氣無阻流量評價結(jié)果與真實產(chǎn)量不符。

2 綜合分類法

利用儲層參數(shù)法和試氣無阻流量法對氣井進(jìn)行分類，都不能正確反映氣井正常生產(chǎn)能力的情況。應(yīng)對影響氣井產(chǎn)能的各個因素進(jìn)行單因素分析，找出最具代表性的參數(shù)[3]，然后利用數(shù)學(xué)方法(如擬合、歸一、無因次化、模糊處理等)處理成一個綜合系數(shù)作為分類標(biāo)準(zhǔn)。

2.1地層系數(shù)與無阻流量之間特征分析

根據(jù)低滲、致密氣藏的滲流規(guī)律：

(1)

由式(1)可以看出，地層有效厚度與有效滲透率的乘積即地層系數(shù)kh，是影響產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。地層系數(shù)反映了氣藏的靜態(tài)特征，而試井時的無阻流量則反映了氣藏的開發(fā)之初原始地層壓力下的生產(chǎn)動態(tài)特征。單井的絕對無阻流量AOF是非常重要的參數(shù)，其直接反映了氣井的產(chǎn)能和潛力[4]。

2.2分類方法

利用地層系數(shù)kh和試氣無阻流量AOF等參數(shù)，使用模糊數(shù)學(xué)對上述參數(shù)進(jìn)行處理形成一個綜合評價因子CCF。

對地層系數(shù)kh、試氣無阻流量AOF進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，上述參數(shù)均屬于越大越優(yōu)型參數(shù)，其中地層系數(shù)屬于偏大型正態(tài)分布，其隸屬函數(shù)為：

(2)

式中，kh=∑kihi，ki為第i壓裂層的滲漏率，10-3μm2；hi為第i壓裂層的厚度，m。

地層系數(shù)權(quán)重為：αkh=0.8。

試氣無阻流量屬于偏大型柯西分布，其隸屬函數(shù)為：

(3)

試氣無阻流量權(quán)重為：αAOF=0.2。

定義綜合評價因子CCF：

CCF=μ(kh) ·αkh+μ(AOF)·αAOF

(4)

式(4)中地層系數(shù)權(quán)重和試氣無阻流量權(quán)重由專家根據(jù)現(xiàn)場驗證獲得。具體分類規(guī)則如下：①Ⅰ類井，其CCF大于0.317；②Ⅱ類井，其CCF大于0.29但小于0.317；③Ⅲ類井，其CCF小于0.29。

根據(jù)綜合分類法可以將地層系數(shù)kh和試氣無阻流量AOF有效結(jié)合起來，利用模糊數(shù)學(xué)模型對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后可以得出一個接近實際生產(chǎn)情況的氣井分類效果，對氣井合理配產(chǎn)和氣井生產(chǎn)初期的管理有一定現(xiàn)實意義。

3 單位套壓降采氣量法

由于蘇里格氣田普遍采用井下節(jié)流工藝生產(chǎn)，受節(jié)流器以及夏季和冬季生產(chǎn)制度的不同的影響，井口油壓并不能實際反應(yīng)生產(chǎn)情況，而井口套壓在生產(chǎn)過程中受外界因素影響較小，根據(jù)氣井井口套壓狀況結(jié)合對應(yīng)的累計采氣量，能夠較好地反映氣井的生產(chǎn)能力。

氣井單位套壓降采氣量不是一個定值，隨著開采時間的延長，壓力波及范圍不斷增大，氣井的生產(chǎn)特征從反映與壓裂裂縫溝通的近井地帶儲層特征逐漸過渡到表現(xiàn)為反映遠(yuǎn)井地帶儲層的滲流特征，氣井的單位套壓降隨著生產(chǎn)時間的延長也要發(fā)生相應(yīng)的變化。

圖1 分類井單位套壓降采氣量與生產(chǎn)時間關(guān)系圖

通過對典型氣井套壓降累計產(chǎn)氣曲線和典型氣井單位套壓降采氣量進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)單位壓降采氣量能夠較好的反映氣井的生產(chǎn)能力，經(jīng)過對分類氣井不同生產(chǎn)時期的單位套壓降采氣量與對應(yīng)的生產(chǎn)時間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，利用Matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到3條相關(guān)性較好的冪函數(shù)曲線(見圖1)。由此，在Ⅰ類井與Ⅱ類井曲線之間及Ⅱ類井與Ⅲ類井曲線之間的1/2處各插入一條曲線，得到2個冪函數(shù)關(guān)系式，暫定這2個冪函數(shù)關(guān)系式為氣井處于不同生產(chǎn)時期時單位套壓降采氣量分類標(biāo)準(zhǔn)的判斷關(guān)系式。但是對于因生產(chǎn)制度變化所引起的套壓上升、產(chǎn)量下降的情況無法剔除，影響分類效果。對于簡單幾口典型氣井在圖示中增加擬合冪函數(shù)可以對各類氣井加以區(qū)分，但是當(dāng)井?dāng)?shù)達(dá)到幾百口、上千口時該分類方法將失效，無法進(jìn)行劃分。

4 產(chǎn)量加權(quán)套壓法

由于利用單位套壓降采氣量法進(jìn)行氣井分類時沒有考慮因生產(chǎn)制度的變化而關(guān)井對實際生產(chǎn)結(jié)果的影響，因而引入產(chǎn)量加權(quán)套壓法，對氣井因工作制度變化而關(guān)井的情況進(jìn)行有效處理，能夠更加真實合理地反映氣井因關(guān)井而造成的影響。

(5)

式中，WSP表示產(chǎn)量加權(quán)套壓。

具體分類規(guī)則如下：①Ⅰ類井產(chǎn)量加權(quán)套壓大于1;②Ⅱ類井產(chǎn)量加權(quán)套壓小于10但大于7;③Ⅲ類井產(chǎn)量加權(quán)套壓小于7。

產(chǎn)量加權(quán)套壓法可以有效將因關(guān)井產(chǎn)生的影響進(jìn)行剔除，加權(quán)產(chǎn)量可以有效反映氣井的套壓與產(chǎn)量之間的關(guān)系，并且可以對不同生產(chǎn)時間的氣井進(jìn)行比較，但該方法未能考慮地層原始資料，因而并不能對氣井進(jìn)行全面分類。

5 動態(tài)分類法

綜合上述氣井分類的優(yōu)點以形成氣井動態(tài)分類法，可以實現(xiàn)對氣井進(jìn)行良好分類，具體過程如下：①根據(jù)地層系數(shù)kh的模糊數(shù)學(xué)分布函數(shù)計算其在正態(tài)分布下的隸屬度；②根據(jù)試氣無阻流量AOF的模糊數(shù)學(xué)分布函數(shù)計算其在偏大型柯西分布下的隸屬度；③根據(jù)產(chǎn)量加權(quán)套壓的模糊數(shù)學(xué)分布函數(shù)(屬于越大越優(yōu)型參數(shù))偏大型正態(tài)分布下的隸屬度；④根據(jù)模糊數(shù)學(xué)方法計算該井在不同權(quán)重下的模糊數(shù)學(xué)綜合系數(shù)CM(CM=μ(kh) ·αkh+μ(AOF)·αAOF+μ(WSP)·αWSP)；⑤根據(jù)該井模糊數(shù)學(xué)綜合系數(shù)來判斷該井分類。

該分類法綜合考慮氣井靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)并利用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行處理得出綜合系數(shù)，可以很好地反映氣井分類情況，能夠確保理論與實際生產(chǎn)情況的統(tǒng)一，是一種合理有效的方法。

6 應(yīng)用舉例

對蘇48井區(qū)典型氣井應(yīng)用儲層分類、試氣無阻流量分類、綜合分類、單位套壓降分類、加權(quán)套壓分類及動態(tài)分類等方法進(jìn)行分類，通過與氣井當(dāng)前日產(chǎn)氣量進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，采用動態(tài)分類方法得到的日產(chǎn)氣量與當(dāng)日產(chǎn)氣量最為接近，因而可以準(zhǔn)確反映氣井目前生產(chǎn)情況(見表1)。

表1 蘇48井區(qū)典型氣井分類舉例

7 結(jié)論和建議

根據(jù)對各種氣井分類方法的分析可知，由于動態(tài)分類方法綜合考慮了氣井靜態(tài)資料、試氣資料以及實際生產(chǎn)情況，因而是一種合理有效的氣井分類方法。另外，可以在實際應(yīng)用過程中對計算結(jié)果采取動態(tài)標(biāo)記的方法，例如蘇X井51，其中51表示該井生產(chǎn)5年，目前為Ⅰ類井，并可編制程序定期對氣井標(biāo)記進(jìn)行更新以指導(dǎo)生產(chǎn)實際工作的開展。

[1]閆健，張寧生，劉曉娟.蘇里格低滲氣井合理分類與配產(chǎn)研究[J].鉆采工藝，2008(5)：59-61.

[2]趙素惠，歐陽誠，華樺.蘇里格氣田氣井分類方法研究[J].天然氣技術(shù)，2010(4):11-13.

[3]張烈輝，嚴(yán)謹(jǐn).一種簡便的凝析氣井合理產(chǎn)量確定方法[J].天然氣工業(yè)，2005,25(10)：79-81.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.08.021

TE332

A

1673-1409(2011)08-0066-04