董 杰，岳湘安，丁景辰

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249；2.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國(guó)石化華北油氣分公司，河南 鄭州 450006)

0 引 言

隨著常規(guī)油氣資源的日漸枯竭，以致密氣為代表的非常規(guī)油氣逐漸成為石油天然氣行業(yè)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)[1-4]。由于致密氣藏儲(chǔ)層物性差，產(chǎn)氣量低，水相的產(chǎn)出會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成決定性的影響[5-11]，因此，產(chǎn)液評(píng)價(jià)是含水氣藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的重要組成部分。在以往的研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中，普遍將氣井分為高產(chǎn)液、中產(chǎn)液、低產(chǎn)液等幾種類型，該分類評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)單易用，可以基本表示氣井的產(chǎn)液狀態(tài)[12-15]，卻無(wú)法給氣田開(kāi)發(fā)帶來(lái)更多的指導(dǎo)意義：一方面，產(chǎn)液并不是孤立的環(huán)節(jié)，單純?cè)u(píng)價(jià)產(chǎn)液量并不能準(zhǔn)確描述液相產(chǎn)出對(duì)氣井生產(chǎn)的影響程度；另一方面，當(dāng)前的產(chǎn)液評(píng)價(jià)都是基于評(píng)價(jià)時(shí)氣井的產(chǎn)液狀態(tài)進(jìn)行的，而實(shí)際上氣井的產(chǎn)液是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，現(xiàn)有評(píng)價(jià)結(jié)果只能代表評(píng)價(jià)期內(nèi)的產(chǎn)液狀態(tài)，卻無(wú)法表示氣井的動(dòng)態(tài)產(chǎn)液趨勢(shì)。為了解決上述問(wèn)題，以大牛地致密氣田D28井區(qū)為例，通過(guò)氣井產(chǎn)液的相關(guān)研究，建立了新的致密含水氣藏氣井產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型，并以此來(lái)指導(dǎo)氣井的排水采氣作業(yè)。

1 研究區(qū)概況

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段，屬于典型的大型致密低滲砂巖氣田，面積為2 000 km2，資源量為8 237.0×108m3。氣田累計(jì)新建產(chǎn)能為68.5×108m3/a，累計(jì)生產(chǎn)工業(yè)氣為249.2×108m3。大牛地氣田儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，氣水分布復(fù)雜，氣田部分區(qū)塊產(chǎn)液明顯。氣田2016年各開(kāi)發(fā)井區(qū)年產(chǎn)氣量和年產(chǎn)液量見(jiàn)表1。

表1 大牛地氣田各井區(qū)2016年產(chǎn)氣量、液量統(tǒng)計(jì)

由表1可知，氣田各個(gè)井區(qū)年產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量差異明顯。其中，D28井區(qū)產(chǎn)液特征和其他井區(qū)的差異尤為突出，D28井區(qū)年產(chǎn)液量達(dá)6.16×104m3/a，遠(yuǎn)高于其他井區(qū)(平均為1.32×104m3/a)。從水氣比方面比較，D28井區(qū)平均水氣比達(dá)4.81×10-4m3/m3，同樣遠(yuǎn)高于其他井區(qū)(平均為1.11×10-4m3/m3)。鑒于大牛地氣田D28井區(qū)高產(chǎn)液的現(xiàn)狀，以該井區(qū)為例，開(kāi)展致密含水氣藏產(chǎn)液特征分析，建立產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型，并開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2 致密含水氣藏氣井產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型

2.1 產(chǎn)液靜態(tài)評(píng)價(jià)分類

開(kāi)展氣井產(chǎn)液靜態(tài)評(píng)價(jià)分類，以氣井平均日產(chǎn)氣量和平均日產(chǎn)液量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)氣井的產(chǎn)液靜態(tài)特征。對(duì)D28井區(qū)2016年正常生產(chǎn)的97口氣井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)比分析每口井的平均日產(chǎn)液量與平均日產(chǎn)氣量(圖1)。

圖1 D28井區(qū)平均日產(chǎn)氣量與平均日產(chǎn)液量關(guān)系

綜合氣井臨界攜液流量計(jì)算結(jié)果和實(shí)際氣井?dāng)y液狀況，將日均產(chǎn)氣量為2×104m3、日均產(chǎn)液量為1 m3作為產(chǎn)液靜態(tài)評(píng)價(jià)分類的界限劃分標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，將氣井劃分為4種類型：①高產(chǎn)氣-低產(chǎn)液型，圖1中I類區(qū)。此類氣井產(chǎn)能較高，生產(chǎn)情況最為理想。其產(chǎn)氣能力較強(qiáng)，同時(shí)產(chǎn)液較少，產(chǎn)出水的主要水源為產(chǎn)出氣凝析水，幾乎不含地層水。②低產(chǎn)氣-低產(chǎn)液型，圖1中Ⅲ類區(qū)。此類氣井產(chǎn)能有限，平均日產(chǎn)氣和日產(chǎn)水量均較低，其產(chǎn)出水的主要水源為地層水和產(chǎn)出氣凝析水。③高產(chǎn)氣-高產(chǎn)液型，圖1中Ⅱ類區(qū)。此類氣井產(chǎn)能較高，平均日產(chǎn)氣和日產(chǎn)水量均較高，其產(chǎn)出水的主要水源為地層水，包括層內(nèi)原生可動(dòng)水(透鏡體水、構(gòu)造低部可動(dòng)水等)和層內(nèi)次生可動(dòng)水(儲(chǔ)層束縛水)，以層內(nèi)次生可動(dòng)水為主。④低產(chǎn)氣-高產(chǎn)液型，圖1中Ⅳ類區(qū)。此類氣井產(chǎn)能較低，產(chǎn)氣能力較差，但其產(chǎn)液量較大，其產(chǎn)出水的主要水源為地層水，包括層內(nèi)原生可動(dòng)水(透鏡體水、構(gòu)造低部可動(dòng)水等)和層內(nèi)次生可動(dòng)水(儲(chǔ)層束縛水)，以層內(nèi)次生可動(dòng)水為主。

2.2 產(chǎn)液動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分類

在實(shí)際氣井開(kāi)發(fā)中，氣井的產(chǎn)液是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，而常規(guī)的氣井產(chǎn)液分類無(wú)法描述產(chǎn)液的動(dòng)態(tài)變化特征。新的產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型引入累計(jì)水氣比分析目標(biāo)井區(qū)的單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，便于全面把握氣井乃至整個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)液動(dòng)態(tài)特征及氣水產(chǎn)出規(guī)律。

氣井的累計(jì)水氣比即為累計(jì)產(chǎn)水量與累計(jì)產(chǎn)氣量的比值：

(1)

式中：WGRi為累計(jì)水氣比，10-4m3/m3；Qw為日產(chǎn)水量，m3/d；Qg為日產(chǎn)氣量，104m3/d；n為生產(chǎn)時(shí)間，d。

致密氣藏普遍采用壓裂開(kāi)發(fā)。氣井在開(kāi)發(fā)初期都會(huì)經(jīng)歷壓裂液返排的過(guò)程，在該過(guò)程內(nèi)，氣井的產(chǎn)液量會(huì)受到壓裂液返排的極大影響[16-18]。為了排除壓裂液返排對(duì)氣井正常產(chǎn)液特征的干擾，選取壓裂液返排期結(jié)束之后的數(shù)據(jù)作為產(chǎn)液動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分類的數(shù)據(jù)來(lái)源。分析D28井區(qū)氣井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)比其返排期后單井累計(jì)水氣比的變化規(guī)律，按照累計(jì)水氣比的不同變化趨勢(shì)將氣井分為3類(圖2)。

圖2氣井產(chǎn)液動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分類典型井累計(jì)水氣比與生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系

2.2.1 累計(jì)水氣比下降型

此類氣井隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的推移，其產(chǎn)水量不斷降低，累計(jì)水氣比總體呈持續(xù)下降趨勢(shì)，如圖2中W1井。越到開(kāi)發(fā)后期，水氣比越低。此類氣井初期的主要產(chǎn)出水源為地層水，后期為地層水和凝析水。

此類氣井所在的區(qū)域內(nèi)可動(dòng)水飽和度較低，可動(dòng)水產(chǎn)出能力差。此外，氣井溝通的高含水透鏡體有限，在開(kāi)發(fā)初期，透鏡體中的地層水快速產(chǎn)出，累計(jì)水氣比高，隨著開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，有限的高含水透鏡體中的水大部分已排出，剩余地層水量逐漸減小，產(chǎn)水量逐漸降低，累計(jì)水氣比持續(xù)下降。

2.2.2 累計(jì)水氣比穩(wěn)定型

此類氣井產(chǎn)氣和產(chǎn)水量均較穩(wěn)定，其累計(jì)水氣比總體上呈穩(wěn)定趨勢(shì)(W2井)。此類氣井的主要產(chǎn)出水源為地層水和凝析水。此類氣井可細(xì)分類別，一類是高產(chǎn)氣低產(chǎn)液氣井，此類井產(chǎn)出液以凝析水為主，因此水氣比一直較穩(wěn)定；另一類是高產(chǎn)液氣井，此類氣井產(chǎn)出液以地層水為主，氣井連通區(qū)域相對(duì)較大，有充足的水源，連通區(qū)域內(nèi)均質(zhì)性相對(duì)較好，隨著開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，產(chǎn)水量相對(duì)較大，但一直較穩(wěn)定，目標(biāo)井區(qū)主要為該類氣井。

2.2.3 累計(jì)水氣比上升型

此類氣井產(chǎn)氣量下降幅度明顯大于產(chǎn)液量下降幅度，累計(jì)水氣比總體呈持續(xù)上升趨勢(shì)，(W3井)。越到開(kāi)發(fā)后期，其水氣比越高。由于大牛地區(qū)塊不存在明顯的邊底水，此類氣井的主要產(chǎn)出水源為地層水。

此類氣井在開(kāi)發(fā)初期，大部分地層可動(dòng)水聚集在儲(chǔ)層構(gòu)造低部位，與井筒不連通，不參與流動(dòng)。隨著開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，壓力降從井筒附近逐漸向儲(chǔ)層深部傳播，使得越來(lái)越大范圍內(nèi)的儲(chǔ)層內(nèi)部壓差達(dá)到可動(dòng)水流動(dòng)閾值，可動(dòng)水產(chǎn)出量逐漸增大，累計(jì)水氣比不斷上升。

2.3 致密含水氣藏氣井產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型

在以上2種評(píng)價(jià)分類的基礎(chǔ)上，建立了一種新型致密氣藏產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型。新模型的基本原理為：將氣井產(chǎn)液靜態(tài)評(píng)價(jià)分類和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分類所得結(jié)果進(jìn)行交叉對(duì)比，建立交叉分析模型，交叉分析模型中每一個(gè)交叉點(diǎn)就代表一個(gè)具體的精細(xì)氣井產(chǎn)液類型。每個(gè)精細(xì)氣井產(chǎn)液類型都可以在模型中找到對(duì)應(yīng)的產(chǎn)液狀態(tài)(按產(chǎn)液靜態(tài)評(píng)價(jià)分類方法得到)和產(chǎn)液趨勢(shì)(按氣井產(chǎn)液動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分類方法得到)，從而綜合得到該類型的詳細(xì)產(chǎn)液評(píng)價(jià)結(jié)果。使用該模型可以在評(píng)價(jià)氣井的靜態(tài)產(chǎn)氣、產(chǎn)液特征的同時(shí)，準(zhǔn)確描述產(chǎn)氣、產(chǎn)液的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，為產(chǎn)液氣井的精細(xì)分類、準(zhǔn)確處理提供理論依據(jù)。

對(duì)于某一口具體的氣井，通過(guò)氣井產(chǎn)液靜態(tài)評(píng)價(jià)方法得到的該井產(chǎn)液類型，在交叉分析模型中找到對(duì)應(yīng)的列；再通過(guò)氣井產(chǎn)液動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法得到的氣井產(chǎn)液趨勢(shì)類型，在模型中找到對(duì)應(yīng)的行，行列相交處的值即為氣井的精細(xì)分類結(jié)果，進(jìn)而可以對(duì)氣井的產(chǎn)液特征進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)(表2)。

由表2可知，該評(píng)價(jià)模型將致密氣藏產(chǎn)液氣井分為12個(gè)精細(xì)分類，越靠近右側(cè)的分類，其氣井產(chǎn)氣能力越差，產(chǎn)液能力越強(qiáng)；越靠近下方的分類，其氣井產(chǎn)液越趨近于上升。因此，該模型也為氣井的精細(xì)治理提供了依據(jù)，即越靠近左側(cè)和上方的分類，氣井的治理就越簡(jiǎn)單，對(duì)于Ia型氣井來(lái)說(shuō)，基本無(wú)需進(jìn)行產(chǎn)出液治理；而氣井越靠近右側(cè)和下方的分類，氣井生產(chǎn)越困難，對(duì)產(chǎn)出液治理(排水采氣)工作的需求就越強(qiáng)。對(duì)于IVc型氣井來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)已經(jīng)很困難，且隨著時(shí)間的推移，生產(chǎn)難度會(huì)進(jìn)一步加大，必須盡快加大排水采氣力度，優(yōu)化排水采氣方案來(lái)保證氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)。

表2 致密氣藏產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型

2.4 氣井分類治理策略

具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型中的I類氣井(高產(chǎn)氣-低產(chǎn)液型)，氣井產(chǎn)氣量高而產(chǎn)液量小，氣井的產(chǎn)氣能力基本可以滿足自身排液的需要，此類氣井的生產(chǎn)情況較好，基本無(wú)需進(jìn)行輔助排水采氣作業(yè)，可適當(dāng)關(guān)注產(chǎn)液變化趨勢(shì)。對(duì)于模型中的II類氣井(高產(chǎn)氣-高產(chǎn)液型)，氣井產(chǎn)氣量高，氣井自身具有一定的攜液能力，但產(chǎn)液量同樣較大，產(chǎn)出液可能無(wú)法全部被自身產(chǎn)氣攜帶出井底，因此，需要一定的輔助排水采氣措施，如間歇泡排等，保證氣井產(chǎn)液能夠被完全排除。特別是IIc類氣井，產(chǎn)液有不斷上升的趨勢(shì)，因此，需要及時(shí)跟進(jìn)相應(yīng)的輔助排水措施，確保井底積液不增加。模型中的III類氣井(低產(chǎn)氣-低產(chǎn)液型)雖然產(chǎn)液量較小，但氣井產(chǎn)氣量同樣較低，基本沒(méi)有自身攜液能力，需要通過(guò)輔助排液的手段來(lái)保障生產(chǎn)。對(duì)于此類氣井中的IIIb和IIIc類氣井，產(chǎn)液穩(wěn)定或有上升趨勢(shì)，需要加大排水采氣力度，保證氣井穩(wěn)定生產(chǎn)。對(duì)于模型中的IV類氣井(低產(chǎn)氣-高產(chǎn)液型)，產(chǎn)氣量小而產(chǎn)液量大，氣井生產(chǎn)效果較差，必須通過(guò)較大力度的輔助排液手段維持氣井生產(chǎn)。其中，Ⅳa型氣井目前產(chǎn)液趨勢(shì)有所好轉(zhuǎn)，但仍需繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前泡排策略防治井內(nèi)積液或在不影響生產(chǎn)的情況下適當(dāng)減少泡排劑量；Ⅳb型氣井總體產(chǎn)液趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，需繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前泡排策略，改善井內(nèi)氣液狀況；Ⅳc型氣井總體產(chǎn)液趨勢(shì)持續(xù)惡化，目前排液措施已經(jīng)無(wú)法滿足排液需要，井內(nèi)積液持續(xù)增加，需加大當(dāng)前排液力度，必要時(shí)同時(shí)采取多種措施輔助排液，確保氣井正常生產(chǎn)。

3 產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型的應(yīng)用

3.1 單井應(yīng)用效果

以大牛地氣田D28井區(qū)氣井DPT-1X為例，該井2013年7月投產(chǎn)，一直采用常規(guī)經(jīng)驗(yàn)法開(kāi)展排水采氣作業(yè)，2017年4月10日后采用文中所述模型進(jìn)行氣井精細(xì)分類，并按照文中提供的排水采氣建議進(jìn)行排水作業(yè)。氣井生產(chǎn)曲線見(jiàn)圖3。

2017年4月前，氣井產(chǎn)液量變化不大，由于常規(guī)的泡沫排水指導(dǎo)方法是以日產(chǎn)水量為依據(jù)，因此，氣井一直按照穩(wěn)定的7 L/d的泡排量進(jìn)行泡沫排水。由圖3可知，此時(shí)氣井產(chǎn)氣量不斷下降，油套壓差增大，已表現(xiàn)出明顯的積液特征。從2017年4月10日起，采用文中模型對(duì)氣井進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該氣井屬于Ⅳc型氣井，當(dāng)前泡排制度已經(jīng)無(wú)法滿足氣井排液需要，必須盡快加大泡排力度。采取12L/d的泡排量進(jìn)行連續(xù)泡排后，氣井的日產(chǎn)氣量和日產(chǎn)液量明顯上升，油套壓差減小，氣井的積液程度開(kāi)始下降，排液能力提高，生產(chǎn)得到了明顯改善。

3.2 區(qū)塊應(yīng)用效果

以大牛地氣田D28井區(qū)正常生產(chǎn)的97口氣井為例，按照文中所建產(chǎn)液評(píng)價(jià)模型進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)，結(jié)合前文中針對(duì)各類氣井的排水采氣建議，優(yōu)化各井的排水采氣策略。實(shí)施1個(gè)月后，目標(biāo)區(qū)塊日產(chǎn)氣量由82.5×104m3/d提高至86.6×104m3/d，日產(chǎn)液量由412m3/d提高至447m3/d，氣井生產(chǎn)時(shí)率由84.1%提高至87.3%。

圖3DPT-1X井生產(chǎn)曲線

4 結(jié) 論

(1) 針對(duì)氣藏產(chǎn)液評(píng)價(jià)體系不完備的現(xiàn)狀，對(duì)氣藏產(chǎn)液進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分類，以此為基礎(chǔ)建立了致密含水氣藏產(chǎn)液評(píng)價(jià)新模型，并針對(duì)新模型中每一類氣井分別制訂了相應(yīng)的排水采氣建議。

(2) 將文中研究成果應(yīng)用于大牛地氣田D28井區(qū)，實(shí)施一個(gè)月后，目標(biāo)區(qū)塊日產(chǎn)氣量、日產(chǎn)液量、氣井生產(chǎn)時(shí)率均明顯提高。

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