蔡珺君 ，彭先 ，李騫 ，占天慧 ，吳婷婷 ，鄧莊 ，劉唯賢

（1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041；2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川 遂寧 629000）；3.中國石化中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南 濮陽 457001）

0 引言

大型、特大型海相碳酸鹽巖氣田是四川盆地常規(guī)氣產(chǎn)量貢獻(xiàn)的基石，其產(chǎn)量占比為75%［1］。其中：安岳氣田龍王廟組、燈影組氣藏探明天然氣地質(zhì)儲量分別為 4 403×108，5 908×108m3；雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏控制天然氣地質(zhì)儲量為811×108m3。這3個氣藏為四川盆地重點(diǎn)勘探開發(fā)的海相碳酸鹽巖氣藏［2-3］。安岳氣田龍王廟組氣藏目前部分井產(chǎn)出地層水，燈影組氣藏儲層低滲、非均質(zhì)性強(qiáng)；雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏儲層低—中滲，且呈現(xiàn)出一定的非均質(zhì)性特征。由于氣藏靜態(tài)地質(zhì)條件和開發(fā)動態(tài)特征復(fù)雜，在氣藏不同開發(fā)階段存在一系列產(chǎn)能評價技術(shù)難題。其中，產(chǎn)水氣井、產(chǎn)水風(fēng)險井（在氣藏內(nèi)部與產(chǎn)水井相鄰的氣井）及低滲強(qiáng)非均質(zhì)性氣井的產(chǎn)能評價問題較為典型。礦場實(shí)踐揭示：安岳氣田龍王廟組氣藏按常規(guī)一點(diǎn)法或產(chǎn)能試井方法評價氣井產(chǎn)能的效果好，在此基礎(chǔ)上建立的回歸一點(diǎn)法經(jīng)驗(yàn)公式適用性好，能夠?yàn)闅獠厣a(chǎn)組織規(guī)模的確定和優(yōu)化提供直接依據(jù)；但安岳氣田燈影組、雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏大部分井采用同樣方法評價，結(jié)果常偏離氣井的生產(chǎn)實(shí)際特征，無法有效指導(dǎo)氣藏開發(fā)。

針對上述問題，目前開展的研究主要從以下兩方面考慮：1）建立精細(xì)復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏滲流模型，但求解涉及參數(shù)多，算法復(fù)雜，現(xiàn)場取值較為困難；2）建立修正一點(diǎn)法、回歸一點(diǎn)法產(chǎn)能評價公式，或者通過試氣資料估算氣井產(chǎn)能，但在低滲、強(qiáng)非均質(zhì)或產(chǎn)水氣藏的應(yīng)用效果欠佳。為此，本文基于評價氣井產(chǎn)能原始、樸素的思想對氣井產(chǎn)能重新詮釋，明確了氣井產(chǎn)能的科學(xué)內(nèi)涵，提出了產(chǎn)能評價核心技術(shù)，并總結(jié)重點(diǎn)海相碳酸鹽巖氣藏產(chǎn)能評價現(xiàn)狀，聚焦主要矛盾，提出未來研究展望，以促進(jìn)四川盆地海相碳酸鹽巖氣藏不同開發(fā)階段產(chǎn)能評價問題的有效解決。

1 氣井產(chǎn)能的科學(xué)內(nèi)涵

1.1 氣井產(chǎn)能概念及評價方法

產(chǎn)能評價是氣田開發(fā)的核心工作，貫穿于氣田的前期評價、建產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)階段，明確氣井產(chǎn)能是優(yōu)化配產(chǎn)的基礎(chǔ)［4］。

氣井產(chǎn)能的概念存在不同表述［5-12］（見表 1），業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，氣井絕對無阻流量是反映其潛在產(chǎn)能的重要指標(biāo)，氣井產(chǎn)能評價等同于建立產(chǎn)能方程和計算氣井絕對無阻流量。 1955 年，Cullender［13］提出了等時試井方法；1959年，Katz等［14］提出了修正等時試井方法；1987年，陳元千［5］建立了一點(diǎn)法產(chǎn)能評價公式。上述方法形式簡單，上手快，易操作，一直延用至今。

表1 氣井產(chǎn)能概念的不同表述

與常規(guī)氣藏相比，深層海相碳酸鹽巖氣藏通常具有高壓、水侵、低滲、非均質(zhì)性強(qiáng)等特征，受其影響，氣井產(chǎn)能評價結(jié)果往往不令人滿意。因此，不少學(xué)者開始改進(jìn)氣井產(chǎn)能評價方法。例如：在滲流理論方面，主要圍繞滑脫效應(yīng)、啟動壓力梯度和高速非達(dá)西效應(yīng)、兩相或多相流動等，建立更為復(fù)雜的滲流模型［15-24］；在礦場應(yīng)用方面，建立了適合工區(qū)的修正一點(diǎn)法或回歸一點(diǎn)法，但應(yīng)用有一定的局限性；此外，馮曦等［10，25］通過建立不穩(wěn)定絕對無阻流量與時間的關(guān)系曲線，豐富了中—高滲氣藏產(chǎn)能評價手段，但對于低滲、強(qiáng)非均質(zhì)性氣藏的產(chǎn)能評價仍未解決。為此，筆者總結(jié)和挖掘了氣井產(chǎn)能的科學(xué)內(nèi)涵，以尋找求解思路。

基于擬穩(wěn)態(tài)氣井產(chǎn)能方程，礦場廣泛應(yīng)用的氣井絕對無阻流量qAOF表達(dá)式為

式中：pe為地層壓力，MPa；K 為儲層滲透率，10-3μm2；A 為產(chǎn)能方程達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa2/（104m3·d-1）；B 為產(chǎn)能方程非達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa2/（104m3·d-1）2；h 為儲層厚度，m；D 為非達(dá)西滲流系數(shù)，（m3/d）-1；為平均偏差因子；為平均溫度，K；為平均氣體黏度，mPa·s；S 為表皮因子；re為泄氣半徑，m；rw為井眼半徑，m。

當(dāng)氣井處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，A的表達(dá)式為

式中：Ct為地層綜合壓縮系數(shù)，MPa-1；t為時間，h；φ 為孔隙度。

在單一均質(zhì)氣藏中，A值隨著時間t的增加而變大（見圖1），從而產(chǎn)能不斷減小［7］。低滲氣藏生產(chǎn)井理論不穩(wěn)定qAOF隨時間的延長而不斷下降；多重介質(zhì)、裂縫-孔隙型儲層或宏觀非均質(zhì)性較強(qiáng)的氣藏，壓力波完全傳播到遠(yuǎn)井區(qū)之后，將在一定時間階段表現(xiàn)出產(chǎn)能遞減加快的現(xiàn)象［11］。

圖1 A值隨時間的變化規(guī)律

1.2 氣井產(chǎn)能評價的核心內(nèi)涵

氣井開井后，在不穩(wěn)定滲流過程中，泄氣半徑不斷增加，參與流動的動態(tài)儲量也隨之增加，直至達(dá)到滲流邊界。此外，對氣井宏觀滲流能力的認(rèn)知，隨著動態(tài)資料的豐富可能發(fā)生變化。也正是忽視了氣井由不穩(wěn)定滲流逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿M穩(wěn)態(tài)滲流過程中的泄氣半徑、動態(tài)儲量及宏觀滲流能力的持續(xù)變化規(guī)律，才引起了產(chǎn)能評價的一系列復(fù)雜化問題。根據(jù)上述討論，氣井產(chǎn)能的核心內(nèi)涵應(yīng)當(dāng)包括“有沒有，通不通，定不定”三方面的含義。其中：有沒有，即動態(tài)儲量有沒有？通不通，即動態(tài)儲量流動能力怎么樣？定不定，即氣井動態(tài)儲量流動是否穩(wěn)定？基于此，qAOF是表征氣井潛在產(chǎn)能的重要指標(biāo)，它是時間的函數(shù)，用于描述氣井開井持續(xù)到某時間節(jié)點(diǎn)泄氣半徑內(nèi)動態(tài)儲量的流動能力。qAOF相等的情況下，氣井產(chǎn)能可能存在差異：如果氣井的動態(tài)儲量大，但儲層滲透率較低，表現(xiàn)出來的產(chǎn)能往往較小；如果氣井的動態(tài)儲量小，但儲層滲透率較高，則表現(xiàn)出較大的產(chǎn)能，例如裂縫型氣井。正是由于忽視了氣井地質(zhì)特征、產(chǎn)能評價方法理論的假設(shè)條件，才得出經(jīng)典產(chǎn)能評價方法不適用于低滲或強(qiáng)非均質(zhì)性氣藏這一結(jié)論。因此，產(chǎn)能評價時，需要明確qAOF及其與時間的關(guān)系，以及構(gòu)成qAOF的關(guān)鍵指標(biāo)（如動態(tài)儲量、流動能力及其與時間的關(guān)系）。只有掌握了氣井產(chǎn)能評價的技術(shù)內(nèi)涵，才能在氣藏開發(fā)過程中占據(jù)主動，制定出科學(xué)的生產(chǎn)組織技術(shù)對策。

2 重點(diǎn)氣藏儲滲特征

安岳氣田龍王廟組、燈影組和雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏的儲滲特征存在較大差異，不同類型儲層的儲滲特征對氣井產(chǎn)能評價會產(chǎn)生較大的影響。安岳氣田龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲層的儲集空間以孔洞（溶蝕孔洞）和高角度裂縫為主，縫、洞發(fā)育程度高，地震響應(yīng)為強(qiáng)峰型模式［26］，儲層類型主要為裂縫-孔洞型、裂縫-粒間孔型及晶間孔型，儲層滲透率普遍大于10×10-3μm2，部分氣井遠(yuǎn)井區(qū)儲層表現(xiàn)出一定的非均質(zhì)性。燈影組氣藏主要發(fā)育縫洞型、孔洞型和孔隙型儲層，儲層低滲、非均質(zhì)性強(qiáng)，可細(xì)分為5類：縫洞Ⅰ型及Ⅱ型、孔洞Ⅰ型及Ⅱ型［27］、孔隙型。其中，縫洞Ⅱ型、孔洞Ⅰ型儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，遠(yuǎn)、近井區(qū)儲層滲透率存在數(shù)量級差。雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏儲層可劃分為裂縫-孔洞型、裂縫-孔隙型和孔洞型儲層，部分儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲層滲透率為0.1×10-3～ 20.0×10-3μm2。

3 產(chǎn)能評價現(xiàn)狀和主要矛盾

安岳氣田龍王廟組氣藏早期產(chǎn)能較明確，隨著氣藏開發(fā)的深入，井間干擾使得產(chǎn)能評價問題復(fù)雜化。此外，部分氣井產(chǎn)出地層水，不僅產(chǎn)水氣井的產(chǎn)能評價存在難點(diǎn)，產(chǎn)水風(fēng)險井產(chǎn)能變化也不易掌握，動態(tài)描述較困難。雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏中的裂縫-孔洞型儲層滲透率較高，遠(yuǎn)井區(qū)儲層滲透率大于10×10-3μm2，產(chǎn)能穩(wěn)定，產(chǎn)能試井結(jié)果具有良好的參考價值（見圖2）。

圖2 棲霞組氣藏W井絕對無阻流量隨時間的變化

安岳氣田燈影組及雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏儲層非均質(zhì)性強(qiáng)。目前，僅少數(shù)井產(chǎn)出地層水。雖然錄取了氣藏試采和開發(fā)早期動態(tài)資料，掌握了氣井的實(shí)際生產(chǎn)能力，但對氣井產(chǎn)能變化規(guī)律的認(rèn)識較為模糊，評價手段相對較少（見表2）。

表2 四川盆地重點(diǎn)海相碳酸鹽巖氣藏產(chǎn)能評價現(xiàn)狀和主要矛盾

3.1 安岳氣田龍王廟組氣藏

龍王廟組氣藏儲層滲透率高，氣井達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)的時間較短（約在幾百個小時以內(nèi)），部分氣井存在一定程度的非均質(zhì)性，但現(xiàn)場測試資料整體品質(zhì)較好，有利于早期產(chǎn)能評價。由表2可以看出：2013—2020年，試油測試井次多，依據(jù)試油資料進(jìn)行的早期產(chǎn)能評價準(zhǔn)確率高，直接指導(dǎo)氣井定產(chǎn)；產(chǎn)能試井資料品質(zhì)高，均能成功建立二項(xiàng)式產(chǎn)能方程，計算45口投產(chǎn)井初期qAOF為18 889×104m3/d。由圖3可知，利用產(chǎn)能試井資料建立了無因次產(chǎn)量qD與無因次生產(chǎn)壓差pD的關(guān)系式，擬合回歸一點(diǎn)法公式為

圖3 龍王廟組氣藏回歸一點(diǎn)法擬合圖版

式中：pwf為井底流壓，MPa；qg為測試產(chǎn)量，104m3/d；下標(biāo)D表示無因次。

式（3）在氣藏開發(fā)早期應(yīng)用效果好，純氣井產(chǎn)能評價可靠，相對誤差在5%以內(nèi)，該方法在產(chǎn)能建設(shè)階段得以成功應(yīng)用。隨著氣藏的開發(fā)，井間干擾、水侵、產(chǎn)水問題對產(chǎn)能評價方法又提出了新要求。

龍王廟組氣藏井間儲層連通性好，井間干擾明顯。以某井組為例，2口井（A，B井）井距736 m，A井為觀察井，B井為激動井。B井以90×104m3/d生產(chǎn)3.36 h后，A井油壓開始下降。在B井開井生產(chǎn)過程中，A井油壓持續(xù)下降；B井關(guān)井后，A井油壓立即恢復(fù)上升（見圖4）。對于連通性好的井組，當(dāng)產(chǎn)生井間干擾時，氣井產(chǎn)能描述模型會發(fā)生變化，不能直接套用基于平面徑向流理論的產(chǎn)能評價方法，需要作等效修正。

圖4 某井組干擾試井監(jiān)測曲線

目前，龍王廟組氣藏45口投產(chǎn)井中有14口井不同程度見水，日產(chǎn)水910.73 m3，水氣比為0.12～ 4.18 m3/104m3。受產(chǎn)水影響，井底含氣飽和度降低，滲流規(guī)律發(fā)生改變，開發(fā)早期建立的產(chǎn)能方程和回歸一點(diǎn)法計算公式不再適用。針對上述問題，基于相滲實(shí)驗(yàn)曲線的歸一化處理和井筒不積液的假定，呂棟梁等［20］建立了氣井產(chǎn)水后產(chǎn)能方程。此外，利用動態(tài)資料擬合氣井產(chǎn)能方程的思路也被成功應(yīng)用推廣［28］。但對于井筒積液氣井，井筒內(nèi)液面高度不易準(zhǔn)確測量，管流模型計算的井底壓力誤差較大，產(chǎn)能難以評價。

以C井為例，該井2012年5月投產(chǎn)，按40×104～ 60×104m3/d組織生產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)4.5 a后，2017年開始產(chǎn)出地層水。產(chǎn)水后，該井開展多次專項(xiàng)試井，試井解釋結(jié)果表明，井筒中氣液共存，但井筒內(nèi)兩相流動復(fù)雜，管流流態(tài)和井底壓力不易準(zhǔn)確獲取。此外，產(chǎn)水風(fēng)險井的產(chǎn)能變化描述手段相對缺乏，雖然數(shù)值模擬技術(shù)能定量分析多套生產(chǎn)組織方案的影響因素及其結(jié)果，但復(fù)雜地質(zhì)模型的建立與校正工序復(fù)雜，花費(fèi)時間長，現(xiàn)場不易實(shí)施。目前，一般采用同一氣井多井次的壓力恢復(fù)試井雙對數(shù)曲線的疊合和對比方法，來監(jiān)測水侵前緣位置的變化速度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水侵苗頭后，現(xiàn)場生產(chǎn)組織者會考慮產(chǎn)水風(fēng)險井降產(chǎn)控水，但由于產(chǎn)水風(fēng)險井的產(chǎn)能缺乏定量描述方法，其產(chǎn)能變化與水侵前緣位置的關(guān)系并不明確。

3.2 安岳氣田燈影組氣藏

氣藏各氣井滲流表現(xiàn)為多區(qū)復(fù)合的特征，各區(qū)滲流能力差異大。2016—2020年，累計開展21井次產(chǎn)能試井。其中，試油期間試井3井次，投產(chǎn)后試井18井次（見表2）。根據(jù)《天然氣井試井技術(shù)規(guī)范》，測試井達(dá)到穩(wěn)定的條件后，8 h壓力變化小于0.5%［29］，燈影組氣藏的現(xiàn)場測試難以滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。

如 X 井進(jìn)行產(chǎn)能測試，4 個制度（10×104，15×104，20×104，25×104m3/d）下的實(shí)測壓力遞減幅度為 1.26～ 2.52 MPa/d，8 h內(nèi)壓力變化率為2.96%～ 6.81%（見圖5）。通過試井解釋參數(shù)估算氣井達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)的時間約在100 d以上，這是現(xiàn)場施工難以承受的。試井資料處理結(jié)果，大部分產(chǎn)能方程擬合圖版斜率為負(fù)，少數(shù)氣井建立的產(chǎn)能方程不能描述氣井的真實(shí)滲流能力，與氣井生產(chǎn)動態(tài)特征不匹配。

圖5 燈影組氣藏X井產(chǎn)能試井實(shí)測壓力隨時間的變化

3.3 雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏

氣藏僅少數(shù)井產(chǎn)地層水，不同儲層類型的氣井產(chǎn)能評價效果不同。其中：裂縫-孔洞型儲層，氣井產(chǎn)能評價方法適用性好，產(chǎn)能試井成果可直接指導(dǎo)氣井配產(chǎn)；但裂縫-孔隙型和孔洞型儲層，氣井滲透率相對較小，且非均質(zhì)性強(qiáng)，各流動區(qū)之間滲流能力差異大。雙魚石區(qū)塊棲霞組與安岳氣田燈影組氣藏的氣井產(chǎn)能評價面臨類似問題，針對這類儲層建立了基于數(shù)字巖心的孔喉結(jié)構(gòu)的評價方法［30］。此外，由于雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏為超深、高溫、高壓氣藏，井下監(jiān)測風(fēng)險高，難度大，如ST8井下入的2支壓力溫度計均損壞了，其他井下入的壓力溫度計中，有3支壓力溫度計數(shù)據(jù)異常。

4 研究展望

通過對氣井產(chǎn)能評價核心思想及科學(xué)內(nèi)涵的重新總結(jié)和挖掘，不難看出，無論是受水侵和井間干擾影響的安岳氣田龍王廟組氣藏，還是受儲層強(qiáng)非均質(zhì)性影響的安岳氣田燈影組、雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏，其產(chǎn)能評價的關(guān)鍵核心在于掌握不同時間下的氣井壓力、泄氣半徑及儲層滲透率的變化規(guī)律。上述參數(shù)一旦能準(zhǔn)確測試或計算，產(chǎn)水及強(qiáng)非均質(zhì)性等因素的復(fù)雜產(chǎn)能評價問題就可簡化。

產(chǎn)水風(fēng)險井和產(chǎn)水氣井特征相近，其產(chǎn)能描述方法可以通用。產(chǎn)水風(fēng)險井是氣藏未來的產(chǎn)水氣井，目前此類井在產(chǎn)水前被當(dāng)作純氣井看待，在產(chǎn)水后當(dāng)作產(chǎn)水氣井處理，其變化過程的描述往往未受關(guān)注。事實(shí)上，氣井由產(chǎn)水風(fēng)險井逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)水氣井的過程中，動態(tài)儲量和滲透率的細(xì)微變化需特別重視，針對水侵前緣描述問題，不少學(xué)者開展了研究［31-33］。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，氣水界面動態(tài)變化及氣井生產(chǎn)組織制度優(yōu)化頻繁，使得理論上的描述模型與實(shí)際不易匹配。因此，可通過水侵監(jiān)測［34］，描述氣水界面推進(jìn)速度，建立氣水界面推進(jìn)速度與生產(chǎn)制度的關(guān)系，復(fù)算水侵后動態(tài)儲量的變化，進(jìn)而精細(xì)描述產(chǎn)水風(fēng)險井的產(chǎn)能變化規(guī)律。

氣井見水后，產(chǎn)能會不同程度下降。國內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)水氣井產(chǎn)能評價思路主要包含考慮液相傷害的復(fù)合模型、二項(xiàng)式產(chǎn)能方程及紊流系數(shù)、引入兩相擬壓力的產(chǎn)能方程及氣水兩相數(shù)值模擬、數(shù)值試井等4個方面［35］。上述方法構(gòu)建的模型較為復(fù)雜，現(xiàn)場不好應(yīng)用，需開展3個方面工作：一是通過實(shí)測或經(jīng)驗(yàn)公式，描述產(chǎn)水氣井井底壓力變化，當(dāng)生產(chǎn)水氣比大于0.7時，實(shí)測流壓梯度與生產(chǎn)水氣比呈線性關(guān)系（見圖6）；二是應(yīng)用現(xiàn)代產(chǎn)量遞減法或壓力恢復(fù)試井成果評價泄氣體積和儲層滲透率的變化；三是綜合研究上述參數(shù)場的變化規(guī)律，進(jìn)而掌握見水氣井產(chǎn)能動態(tài)變化。

圖6 安岳氣田龍王廟組氣藏氣井流壓計算圖版

安岳氣田燈影組氣藏和雙魚石區(qū)塊棲霞組氣藏部分井表現(xiàn)出來的早期產(chǎn)能可能存在假象，既可能偏高，也可能偏低。因此，要正確認(rèn)識此類氣藏的產(chǎn)能需要時間，一是通過氣井試油、配產(chǎn)及生產(chǎn)組織優(yōu)化，探索氣井的實(shí)際生產(chǎn)能力，開展產(chǎn)能試井，對氣井潛力進(jìn)一步評價；二是生產(chǎn)0.5～ 1.0 a以上的氣井安排壓力恢復(fù)試井，以掌握儲層滲流和邊界特征，結(jié)合靜態(tài)資料精細(xì)劃分儲層類型，確定氣井的真實(shí)產(chǎn)能；三是在單井評價基礎(chǔ)上，建立不同儲層滲流模式下氣井產(chǎn)能隨時間的變化曲線，即可掌握整個氣藏不同類型氣井產(chǎn)能的變化規(guī)律。

5 結(jié)束語

產(chǎn)能評價始終貫穿于氣田開發(fā)的各個階段，隨著勘探開發(fā)對象的復(fù)雜化，氣井的滲流理論和產(chǎn)能評價方法日益復(fù)雜。在對氣井產(chǎn)能評價的核心思想及科學(xué)內(nèi)涵的重新總結(jié)和挖掘的基礎(chǔ)上，通過探討四川盆地重點(diǎn)海相碳酸鹽巖氣藏產(chǎn)能評價的現(xiàn)狀和主要矛盾，提出了未來的研究思路，以期簡化復(fù)雜氣藏條件下的氣井產(chǎn)能評價問題。