王樹平

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院， 北京 100083; 2.中石化海相油氣藏開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100083)

在氣田開發(fā)過(guò)程中，無(wú)論是氣田新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)還是老區(qū)綜合調(diào)整，開發(fā)技術(shù)政策都必須提供合理井距參數(shù)，而氣井泄氣半徑大小是確定合理井距的依據(jù)。在河流相致密砂巖儲(chǔ)層[1-2]中，其儲(chǔ)層砂體縱向多期疊置，橫向切割連片，相變快，儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性強(qiáng)。河道心灘大小、形態(tài)，河道寬度和方向?qū)饩箽夥秶加休^大影響，氣井的泄氣邊界一般呈非規(guī)則分布，同時(shí)心灘或河道內(nèi)部也存在非均質(zhì)，水平段砂體鉆遇率小于1，而含氣鉆遇率更低，這些因素增加了氣井實(shí)際泄氣范圍的確定難度。

近年來(lái)，中外針對(duì)氣井泄氣半徑開展了大量研究[3-6]。研究成果的特征有：首先假設(shè)條件儲(chǔ)層均質(zhì)連續(xù)；其次井控邊界規(guī)則，直井滲流邊界一般假設(shè)為圓形或橢圓形，水平井假設(shè)為橢圓或矩形。而河流相儲(chǔ)層非均質(zhì)嚴(yán)重，導(dǎo)致計(jì)算方法得到的氣井泄氣半徑與實(shí)際滲流范圍存在一定偏差。文獻(xiàn)[7]雖然考慮了儲(chǔ)層非均質(zhì)性，但對(duì)沿水平段物性變化考慮不足，沒有考慮氣井井控邊界的非規(guī)則分布特征。因此針對(duì)這種河流相平面非均質(zhì)嚴(yán)重的儲(chǔ)層，需要進(jìn)一步完善已有氣井泄氣范圍研究方法，進(jìn)而為氣藏合理井距確定提供依據(jù)。

1 氣井泄氣半徑計(jì)算方法

利用氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，再根據(jù)儲(chǔ)層有效厚度等參數(shù)確定井控范圍內(nèi)的有效滲流體積和滲流面積大小。針對(duì)河流相非均質(zhì)儲(chǔ)層，井控范圍內(nèi)采用砂巖含氣鉆遇率等指標(biāo)表征非均質(zhì)性，計(jì)算得到氣井真實(shí)井控范圍。

1.1 井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法

對(duì)于定容氣藏，以往評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量常用P/Z(P為地層壓力， MPa；Z為偏差因子，無(wú)因次)物質(zhì)平衡分析方法。但該方法假設(shè)氣體孔隙體積恒定，沒有考慮地層的壓縮性、孔隙流體物性參數(shù)的變化。文章依據(jù)流動(dòng)物質(zhì)平衡原理，考慮氣體屬性變化以及氣井變產(chǎn)量和變壓力的情況，應(yīng)用變流量P/Z**(Z**為目前地層壓力下考慮地層壓縮和流體膨脹的氣體偏差因子，無(wú)因次)和AG物質(zhì)平衡(agarwal-gardner flowing material balance, AG FMB)等方法[8-13]綜合評(píng)價(jià)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。

(1)P/Z**方法計(jì)算公式為

(1)

(2)AG FMB方法計(jì)算公式為

(2)

1.2 氣井泄氣半徑計(jì)算

在評(píng)價(jià)氣井井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量基礎(chǔ)上，采用容積法，利用氣井有效儲(chǔ)層厚度(h)、氣層有效孔隙度(Φ)、含氣飽和度(Sgi)等參數(shù)，計(jì)算氣井井控面積。對(duì)于均質(zhì)連續(xù)儲(chǔ)層，含氣面積(A)即真實(shí)的井控面積(圖1)，其表達(dá)式為

A=GBgi/(ΦhSgi)

(3)

式(3)中：A為井控面積，m2;h為氣層有效厚度，m;Φ為氣層有效孔隙度,%;Sgi為原始含氣飽和度,%;Bgi為地層氣體積系數(shù)。

而對(duì)于河流相非均質(zhì)儲(chǔ)層，砂巖或含氣鉆遇率都小于100%，同時(shí)考慮儲(chǔ)層平面物性變化，實(shí)際井控面積A1要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于均質(zhì)儲(chǔ)層井控面積A。對(duì)于壓裂水平井，沿著水平段平面分為多個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)物性不同，則氣井實(shí)際井控面積A1如圖2所示。

實(shí)際井控面積A1計(jì)算方法為

(4)

圖2井控面積A1可表示為

Xf為裂縫半長(zhǎng)，m圖1 均質(zhì)儲(chǔ)層氣井井控范圍Fig.1 Well control range of gas well in homogeneous reservoir

圖2 平面砂泥交互非均質(zhì)儲(chǔ)層井控面積Fig.2 Well control area of plane sand mud interaction heterogeneous reservoir

A1=(L+2Re)2(Xf+Re)=

(5)

則基質(zhì)泄氣半徑Re可表示為

(6)

將式(4)代入式(6)得

Re=(-(2L+4Xf)+{(2L+4Xf)2-

(7)

計(jì)算得到的等效泄氣半徑假設(shè)為矩形，實(shí)際儲(chǔ)層尤其河流相儲(chǔ)層平面分布變化大，氣井實(shí)際泄氣范圍與河道心灘大小、形態(tài)、河道寬度和方向都有關(guān)系，在井控滲流體積不變的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣井所在儲(chǔ)層分布特征，重新調(diào)整氣井實(shí)際泄氣邊界范圍。如圖3所示：圖3(a)為河道心灘位置一口投產(chǎn)水平井；圖3(b)為理論計(jì)算氣井矩形泄氣范圍；圖3(c)為根據(jù)儲(chǔ)層分布特征調(diào)整后的氣井泄氣范圍。調(diào)整后的井控范圍更加符合實(shí)際，這樣才能為新井設(shè)計(jì)或老區(qū)調(diào)整方案提供有效支撐。

圖3 氣井泄氣范圍調(diào)整方法示意圖Fig.3 Schematic diagram of adjustment method for gas release range of gas well

2 實(shí)例應(yīng)用

X1井是一口壓裂水平井，水平段鉆遇及測(cè)井如圖4所示，根據(jù)全烴顯示平面上分為3個(gè)區(qū)間：一區(qū)150 m，孔隙度11.5%，含氣飽和度55%；二區(qū)100 m，孔隙度11%，含氣飽和度58%；；三區(qū)500 m，孔隙度10.1%，含氣飽和度48%?？紫抖燃訖?quán)平均10.5%，含氣飽和度加權(quán)平均50.7%。該井含氣鉆遇率為62.5%(該區(qū)域2016—2018年84口開發(fā)水平井平均鉆遇率為65.1%)。

氣井產(chǎn)特征曲線如圖5所示，流動(dòng)物質(zhì)平衡評(píng)價(jià)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為5 891×104m3(圖6)，氣井參數(shù)如表1所示。根據(jù)式(4)得出平面有效滲流面積為0.796 7 km2。根據(jù)式(7)，考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性，得出基質(zhì)泄氣半徑Re=180 m，則水平段兩側(cè)泄氣半長(zhǎng)為Re+Xf=255 m,如圖7(b)所示。若不考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性則基質(zhì)泄氣半徑Re=102 m，則水平段兩側(cè)泄氣半長(zhǎng)為Re+Xf=177 m,如圖7(a)所示。結(jié)合水平井所在儲(chǔ)層地質(zhì)特征，通過(guò)控制平面滲流面積，氣井實(shí)際泄氣范圍調(diào)整如圖7(c)所示。由圖7可知：考慮非均質(zhì)性計(jì)算的泄氣半徑大于均質(zhì)儲(chǔ)層，同時(shí)根據(jù)儲(chǔ)層特征調(diào)整井控泄氣邊界，更符合氣井的生產(chǎn)實(shí)際。

圖6 P/Z**和AG FMB方法評(píng)價(jià)氣井儲(chǔ)量Fig.6 Evaluation of gas well reserves by P/Z** and AG FMB methods

表1 流動(dòng)物質(zhì)平衡方法評(píng)價(jià)氣井儲(chǔ)量

圖7 考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)氣井泄氣半徑影響Fig.7 Considering the influence of reservoir heterogeneity on gas well’s drainage radius

3 結(jié)論

(1)針對(duì)河流相沉積平面非均質(zhì)儲(chǔ)層，利用物質(zhì)平衡方法評(píng)價(jià)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，進(jìn)而得到氣井真實(shí)井控面積大小，是計(jì)算氣井有效泄氣半徑的基礎(chǔ)。

(2)在非均質(zhì)儲(chǔ)層條件下，計(jì)算氣井泄氣半徑要綜合考慮儲(chǔ)層的含氣性、物性參數(shù)變化和儲(chǔ)層分布等因素，確定的氣井泄氣范圍才能真實(shí)反映氣井壓力有效波及區(qū)域。

(3)平面非均質(zhì)儲(chǔ)層氣井泄氣范圍確定方法的研究，將為該類氣藏合理布井提供了有效支撐。