楊炳秀　何東博　王麗娟　孟德偉

1.中國石油勘探與生產公司,　北京　100007；2.中國石油勘探開發(fā)研究院,　北京　100083

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某氣田氣井壓力前緣到達滲流邊界時間的判斷

楊炳秀1何東博2王麗娟2孟德偉2

1.中國石油勘探與生產公司,北京100007；2.中國石油勘探開發(fā)研究院,北京100083

致密砂巖氣藏儲層物性差,流體流動阻力大、滲流速度低,壓力前緣經過較長時間才能到達滲流邊界。在進行氣井生產指標評價時,采用壓力前緣到達邊界前和到達邊界后的生產動態(tài)資料所得到的結果存在較大差異。準確判斷氣井壓力前緣傳導到邊界的時間對評價氣井生產指標尤為重要。以中國某致密砂巖氣田為例,應用流線模擬技術、影響半徑計算公式、產量不穩(wěn)定分析法和氣井動儲量圖版等四種方法進行了壓力前緣到達邊界時間的判斷,并對判斷結果進行了綜合分析,得到該氣田氣井的壓力前緣到達邊界的時間為200～300 d。該結果較好地解釋了隨著生產時間的延長,氣井生產指標發(fā)生變化的原因,為科學合理評價氣井生產指標提供了指導。

致密砂巖;氣井；壓力前緣；邊界；時間

0　前言

致密砂巖氣是目前我國開發(fā)規(guī)模最大的非常規(guī)天然氣,在天然氣產量中所占比例較大[1-2]。中國某致密砂巖氣田近年來得到了規(guī)?；行ч_發(fā),已達到年產250×108m3的生產規(guī)模,成為中國規(guī)模最大的天然氣田[3-4]。

致密砂巖氣藏儲層物性差、非均質性強[5],氣體流動阻力大、滲流速度低,氣井的壓力前緣經過較長時間才能到達邊界,儲集體的整體特征才能通過生產動態(tài)體現(xiàn)出來[6]。壓力前緣到達邊界的時間判斷,對科學合理地評價氣井的生產指標較為重要。本文以中國某致密砂巖氣田為例,對氣井壓力前緣到達邊界的時間進行判斷。

1　氣田概況

2002年氣田投產,2006年開始規(guī)模建產,經過8年的持續(xù)開發(fā),完成建產任務,年產能達到250×108m3,進入穩(wěn)產階段。由于儲層物性差,非均質性強,氣井控制儲量和產能較低[9]。直井控制儲量主要集中在1 000×104～3 500×104m3,單井配產1×104m3/d[10-11]。

2　壓力前緣到達邊界時間的判斷

致密砂巖氣藏的儲層物性差,氣體流動速度慢,同時儲集層非均質性強,內部發(fā)育細小的夾層,阻礙氣體流動,導致氣體流動前緣到達滲流邊界的時間較長。在流動前緣到達滲流邊界之前,隨著生產時間的延長,氣井控制儲量會逐漸增加；當流動前緣到達滲流邊界以后,氣井控制儲量保持不變。所以在流動前緣到達滲流邊界前后,氣井生產的評價指標會有較大差異。下面以某致密砂巖氣田為例,通過流線模擬技術、影響半徑計算公式、產量不穩(wěn)定分析法和氣井動儲量變化圖版等四種方法計算壓力前緣到達滲流邊界的時間。

2.1流線模擬技術

流線模擬技術在早期流管方法基礎上發(fā)展而來,它可以真實地反映出流體的實際運移路線,而在傳統(tǒng)有限差分方法模擬中,流體沿著網格流動,網格尺度越大,流體流動軌跡與真實運移路線偏差越大。流線模擬技術將三維模型轉化為一維流線模型,沿著壓力梯度的方向,形成流體流動的流線。對于注入井向生產井追蹤流線,通過流線分布可以清楚地顯示油水驅替前緣的變化,同樣對于存在滲透阻擋層和流動邊界的流動單元,也可以清楚地看到滲透阻擋層和流動邊界對氣井生產動態(tài)的影響,并量化壓力前緣到達滲透阻擋層和流動邊界的時間。

本文選用比較成熟的數(shù)值模擬軟件Eclipse的Fron-tsim流線模塊設計了概念模型,依據(jù)某致密砂巖氣田的儲層參數(shù),設定了模型基本參數(shù),具體如下：氣水兩相均質模型,網格大小5 m×5 m×10 m,網格數(shù)240×240×1,孔隙度0.09,滲透率0.07×10-3μm2,含氣飽和度0.7,束縛水飽和度0.3。模型中間部署1口氣井,氣井采用定井底流壓生產,模擬結果見圖1和表1。

從圖1可以看出,流線直觀地顯示了壓力前緣的變化過程,也將邊界對流體流動的影響可視化。根據(jù)表1模擬統(tǒng)計結果,對滲透率為0.07×10-3μm2,半徑為300～400 m的均質儲層,壓力前緣完全到達邊界的時間為50～200 d。由于模型是理想的均質模型,模型計算結果比實際儲層的壓力前緣到邊界的時間短。所以某氣田氣井的壓力前緣到達邊界的時間大于區(qū)間50～200 d。

a) 75 d

b) 320 d

c) 610 d

表1應用流線模擬技術計算的影響半徑與開井時間的關系表

開井時間t/d影響半徑r/m2.65010.310035.820056.3300198.7400298.3500395.8600

2.2影響半徑公式計算

對于1口氣井生產后,井底壓力開始下降,壓力降從井底逐漸向周圍擴展,形成一個壓降漏斗,隨著時間的推移,壓降漏斗不斷擴大。根據(jù)影響半徑的定義,在t時刻,壓降漏斗的邊界擴展到半徑r的位置,半徑r以內的地層受到生產井的擾動,壓力發(fā)生了變化,半徑r以外的地層壓力未發(fā)生變化[12]。

影響半徑的公式：

依據(jù)氣田的儲層物性,K=0.07×10-3μm2,μ=0.023 mPa·s,φ=0.09,Ct=0.02 MPa-1時,代入公式,得到影響半徑與時間的關系(表2)。氣田有效砂體的大小主要為600 m×800 m,根據(jù)表2,壓力傳導到邊界的時間大致在85～273 d。

表2應用影響半徑公式計算的影響半徑與開井時間的關系表

開井時間t/d影響半徑r/m4.35017.110068.520085.2300273.8400427.8500616.1600

2.3產量不穩(wěn)定分析法

產量不穩(wěn)定分析是基于試井理論,利用動態(tài)資料評價氣井的控制儲量和泄氣面積。該方法考慮裂縫長度、表皮系數(shù)、滲流邊界等一系列參數(shù)建立解析模型,利用井的生產動態(tài)歷史數(shù)據(jù)和儲集層的基本地質參數(shù)進行擬合,使模型計算結果與井的實際生產動態(tài)和動儲量一致,進而可以確定氣井的泄氣半徑和控制儲量。同時,依據(jù)擬合模型,可預測氣井今后的生產動態(tài),另外根據(jù)擬合圖版,可以間接得到氣體流動進入邊界控制流的時間。

圖2　氣井日產量Blasingame典型曲線擬合圖

圖3　物質平衡時間

氣井開始投產時,壓降漏斗的范圍不斷擴大,當壓力前緣到達邊界后,流動狀態(tài)逐漸轉化成邊界控制流。故壓力前緣到達邊界的時間會稍早于邊界控制流的時間。故126口氣井的壓力前緣到達邊界的時間稍早于時間段150～300 d。

2.4氣井動儲量圖版

為了分析氣井控制儲量隨時間的變化,選擇230口生產較穩(wěn)定的典型氣井,分別應用30、60、90、120、150、200、300、400、600、1 000、1 500 d的生產動態(tài),選用RTA軟件進行擬合分析,擬合不同生產時間的歷史動態(tài),得到不同生產時間的控制儲量。

氣井投產之后,壓力逐漸傳播到邊界,在壓力前緣到達邊界之前,氣井的動儲量逐漸增加,當壓力傳播到邊界后,流體進入邊界控制流階段,氣井的控制儲量保持不變[14]。從圖4可以看出,在310 d以前,隨著生產時間的延長,計算的動儲量逐漸增加；超過310 d之后,動儲量基本保持不變。圖4也反映了壓力傳導過程中氣井動儲量的變化,所以從圖4可以判斷,壓力前緣到達邊界的時間在310 d左右。

圖4　應用不同生產時間的生產動態(tài)計算的動儲量

3　結論

1)應用流線模擬技術、影響半徑計算公式、產量不穩(wěn)定分析法和氣井動儲量圖版等四種方法計算，結果表明,某氣田氣井投產后,壓力前緣到達邊界的時間大致為200～300 d。

2)氣井生產指標評價應選擇投產時間超過300 d的氣井進行,否則生產動態(tài)評價的生產指標會偏低。

3)四種評價方法中流線模擬技術得出的氣體到達滲流邊界的時間偏??；影響半徑計算公式法得出的氣體到達滲流邊界的時間稍偏??；產量不穩(wěn)定分析法和氣井動儲量模板分析法,評價結果更具客觀性和科學性。

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2015-11-07

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011 ZX 0515)

楊炳秀(1966-)，女，山東招遠人，高級工程師，博士，主要從事天然氣開發(fā)生產管理工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.02.009