楊文娟

（中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田從2003年投入開(kāi)發(fā)超過(guò)10年，氣田老區(qū)的早期投產(chǎn)井已經(jīng)進(jìn)入遞減期，為確保氣田進(jìn)一步穩(wěn)產(chǎn)，氣田實(shí)施增壓開(kāi)采勢(shì)在必行，然而對(duì)于增壓開(kāi)采下的合理配產(chǎn)指標(biāo)尚不明確。靖邊氣田某井區(qū)增壓生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析表明，低滲非均質(zhì)氣藏增壓初期配產(chǎn)規(guī)模偏高是造成壓力、產(chǎn)量遞減快、穩(wěn)產(chǎn)期短及增壓系統(tǒng)不能平穩(wěn)運(yùn)行的主要原因，在類似氣田開(kāi)采后期增壓開(kāi)采實(shí)施中要加強(qiáng)合理增壓規(guī)模的論證，提高增壓開(kāi)采效果[1]。通過(guò)對(duì)氣田處于不同壓力和產(chǎn)量下的氣井進(jìn)行生產(chǎn)特征分析，并運(yùn)用數(shù)值模擬預(yù)測(cè)各類氣井不同配產(chǎn)條件下穩(wěn)產(chǎn)期、采收率、遞減率和采氣速度等指標(biāo)，確定增壓開(kāi)采條件下合理配產(chǎn)，可以指導(dǎo)氣田增壓開(kāi)采方案的實(shí)施，為改善氣田開(kāi)發(fā)效果、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)及提高氣田采收率提供技術(shù)保障[1-3]。

1 配產(chǎn)原則

為了保障氣田長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)，增壓開(kāi)采條件下氣井合理配產(chǎn)應(yīng)遵循以下原則[1-3]：

（1）配產(chǎn)能夠保證合理的采氣速度，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益；

（2）配產(chǎn)能保證氣井有較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)期[1]；

（3）配產(chǎn)能在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)滿足氣井正常攜液需求。氣井在不同流壓下臨界攜液流量（見(jiàn)表1），氣井在泡排條件下的最小攜液流量是3 000 m3/d[4，5]。

表1 不同管徑不同流壓下氣井臨界攜液流量

2 增壓開(kāi)采條件下合理配產(chǎn)研究

按壓力和產(chǎn)量情況將單井進(jìn)行分類，依據(jù)配產(chǎn)原則，針對(duì)處于不同壓力和產(chǎn)量的各類井，結(jié)合生產(chǎn)特征分析，采用數(shù)值模擬開(kāi)展增壓開(kāi)采條件下的合理配產(chǎn)研究[1，6]。

2.1 井分類標(biāo)準(zhǔn)

首先按目前井口壓力大小將井分為高壓井、中壓井和低壓井，考慮氣井?dāng)y液能力的影響，再將三類井根據(jù)目前日產(chǎn)能力分為高、中、低產(chǎn)井（見(jiàn)表2）。

2.2 生產(chǎn)特征分析

2.2.1 低壓井 低壓高產(chǎn)井：Z1口，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，50%的井生產(chǎn)時(shí)間超過(guò)5年，15%的井生產(chǎn)時(shí)間在3～5年；平均日產(chǎn)氣量高，90%的井平均產(chǎn)氣＞1×104m3/d；目前井口壓力已接近外輸壓力，進(jìn)入遞減期，為保證長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)，配產(chǎn)逐步下調(diào)（見(jiàn)圖1），單井平均日產(chǎn)氣1.39×104m3。

低壓中產(chǎn)井：Z2口，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，62%的井生產(chǎn)時(shí)間超過(guò)5年，生產(chǎn)時(shí)間在3～5年的井達(dá)21%；平均日產(chǎn)氣量中等，39%的井平均產(chǎn)氣＞1×104m3/d，60%的井平均日產(chǎn)氣在 0.4×104m3～1×104m3；目前井口壓力已接近外輸壓力，進(jìn)入遞減期，為保證長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)，配產(chǎn)逐步下調(diào)，單井平均日產(chǎn)氣0.63×104m3。

表2 氣井按壓力產(chǎn)量分類結(jié)果表

低壓低產(chǎn)井：Z3口，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)超過(guò)5年的井達(dá)49%，生產(chǎn)時(shí)間在3～5年的井達(dá)34%；平均日產(chǎn)氣量偏低，72%的井平均日產(chǎn)氣在 0.4×104m3～1×104m3，平均日產(chǎn)氣低于0.4×104m3的井達(dá)22%；目前井口壓力已接近外輸壓力，大部分井已降低配產(chǎn)或采用間歇式生產(chǎn)，單井平均日產(chǎn)氣0.28×104m3。

2.2.2 中壓井 中壓高產(chǎn)井：Y1口，生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，61%的井生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)3年，超過(guò)5年的井占28%；平均日產(chǎn)氣量高，87%的井平均日產(chǎn)氣＞1×104m3，其余13%的井平均日產(chǎn)氣在 0.4×104m3～1×104m3；目前井口壓力緩慢下降，生產(chǎn)穩(wěn)定，單井平均日產(chǎn)氣1.82×104m3。

中壓中產(chǎn)井：Y2口，生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，50%的井生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)3年，生產(chǎn)5年以上的井占29%；平均日產(chǎn)氣量中等，75%的井平均日產(chǎn)氣在0.4×104m3～1×104m3，平均日產(chǎn)氣＞1×104m3的井占23% ；目前井口壓力緩慢下降，生產(chǎn)較為穩(wěn)定（見(jiàn)圖2），單井平均日產(chǎn)氣0.65×104m3。

中壓低產(chǎn)井：Y3口，生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，53%的井生產(chǎn)不超過(guò)3年，生產(chǎn)時(shí)間在3～5年的井占27%；平均日產(chǎn)氣量略低，57%的井平均日產(chǎn)氣在0.4×104m3～1×104m3，34%的井平均日產(chǎn)氣低于0.4×104m3；目前井口壓力下降較為平緩，主要以低產(chǎn)保持穩(wěn)定生產(chǎn)或是采用間歇式生產(chǎn)，單井平均日產(chǎn)氣0.23×104m3。

圖1 低壓高產(chǎn)井D1井生產(chǎn)曲線

圖2 中壓中產(chǎn)井D5井生產(chǎn)曲線

2.2.3 高壓井 高壓高產(chǎn)井：X1口，生產(chǎn)時(shí)間較短，90%的井生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)3年，生產(chǎn)時(shí)間在3～5年的井占8%；平均日產(chǎn)氣量高，97%的井平均日產(chǎn)氣＞1×104m3，其余 3%的井平均日產(chǎn)氣在 0.4×104m3～1×104m3；目前井口壓力下降平緩，生產(chǎn)穩(wěn)定，單井平均日產(chǎn)氣 3.24×104m3。

高壓中產(chǎn)井：X2口，生產(chǎn)時(shí)間較短，74%的井生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)3年，生產(chǎn)時(shí)間在3～5年的井達(dá)16%；平均日產(chǎn)氣量較高，63%的井平均日產(chǎn)氣在0.4×104m3～1×104m3，32%的井平均日產(chǎn)氣＞1×104m3；目前井口壓力緩慢下降，產(chǎn)量基本穩(wěn)定，部分井采用間歇式生產(chǎn)，單井平均日產(chǎn)氣0.59×104m3。

高壓低產(chǎn)井：X3口，生產(chǎn)時(shí)間短，80%的井生產(chǎn)時(shí)間不超過(guò)3年，生產(chǎn)時(shí)間在3～5年的井占16%；平均日產(chǎn)氣量偏低，60%的井平均日產(chǎn)氣在0.4×104m3～1×104m3，21%的井平均日產(chǎn)氣低于0.4×104m3；目前大部分井采用間歇式生產(chǎn)，部分井以低產(chǎn)保持穩(wěn)定生產(chǎn)（見(jiàn)圖3），單井平均日產(chǎn)氣 0.17×104m3。

2.3 不同配產(chǎn)條件下的數(shù)值模擬研究

根據(jù)大牛地氣田氣藏地質(zhì)特征和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征，采用Schlumberger公司的Eclipse軟件，選用三維氣、水兩相黑油模型，對(duì)處于不同壓力產(chǎn)量下的單井進(jìn)行模擬計(jì)算，研究各類井增壓開(kāi)采下的合理配產(chǎn)。

數(shù)值模擬共采用三套方案：

方案一：增壓后氣井保持原產(chǎn)量繼續(xù)生產(chǎn)；

方案二：增壓后氣井以原產(chǎn)量的0.7倍生產(chǎn)；

方案三：增壓后氣井以原產(chǎn)量的1.3倍生產(chǎn)。

2.3.1 低壓井 以氣井動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別對(duì)低壓高中低產(chǎn)井應(yīng)用數(shù)值模擬進(jìn)行歷史擬合，并預(yù)測(cè)增壓后不同配產(chǎn)條件下的產(chǎn)量和壓力變化，并對(duì)采氣速度、穩(wěn)產(chǎn)期和采收率等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算（見(jiàn)圖4、表3）。

圖3 高壓低產(chǎn)井D9井生產(chǎn)曲線

圖4 D1井不同配產(chǎn)條件下數(shù)值模擬壓力預(yù)測(cè)曲線和產(chǎn)量預(yù)測(cè)曲線

通過(guò)低壓高中低產(chǎn)井三個(gè)方案的數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，實(shí)施增壓后：若產(chǎn)量降低至原來(lái)的0.7倍，壓降速度有所降低但采氣速度較低；若產(chǎn)量提高至原來(lái)的1.3倍，采氣速度略有增大，但壓降速度增大，穩(wěn)產(chǎn)期大幅縮短，穩(wěn)產(chǎn)期累產(chǎn)氣量大幅降低（見(jiàn)表3）。

結(jié)合生產(chǎn)情況分析：首先考慮到經(jīng)濟(jì)效益，不建議降低配產(chǎn)，再?gòu)钠骄债a(chǎn)氣量來(lái)看，低壓高產(chǎn)井產(chǎn)氣量大于 1×104m3，其他都低于 1×104m3，如果降低配產(chǎn)，攜液能力降低，影響氣井正常生產(chǎn)；另一方面，這三類井的井口壓力均已經(jīng)接近管網(wǎng)外輸壓力，若上調(diào)配產(chǎn)，氣井很快就會(huì)進(jìn)入遞減期，且遞減特別快，攜液能力迅速下降，使氣井不能正常生產(chǎn)，因此建議低壓井保持原產(chǎn)量生產(chǎn)。

2.3.2 中壓井 以氣井動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別對(duì)中壓高中低產(chǎn)井應(yīng)用數(shù)值模擬進(jìn)行歷史擬合，并預(yù)測(cè)增壓后不同配產(chǎn)條件下的產(chǎn)量和壓力變化，并對(duì)采氣速度、穩(wěn)產(chǎn)期和采收率等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算（見(jiàn)圖5、表4）。

通過(guò)中壓高中低產(chǎn)井三個(gè)方案的數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，實(shí)施增壓后：如果產(chǎn)量降低至原來(lái)的0.7倍，壓降速度有所降低，但采氣速度較低；采氣速度略有增大，但壓降速度增大，穩(wěn)產(chǎn)期大幅縮短（見(jiàn)表4）。

結(jié)合生產(chǎn)情況分析：同樣考慮到影響經(jīng)濟(jì)效益和攜液能力，也不建議降低配產(chǎn)；中壓高產(chǎn)井生產(chǎn)穩(wěn)定，可以根據(jù)壓降速度適當(dāng)調(diào)高產(chǎn)量，中壓中產(chǎn)井和中壓低產(chǎn)井日產(chǎn)氣低，若上調(diào)配產(chǎn)，很快也會(huì)進(jìn)入遞減期，且遞減特別快，攜液能力迅速下降，使氣井不能正常生產(chǎn)，因此建議中壓中產(chǎn)井和中壓低產(chǎn)井保持原產(chǎn)量生產(chǎn)，在某些特殊時(shí)期（如冬季保供期間），中壓中產(chǎn)井可以在短期內(nèi)適當(dāng)調(diào)高產(chǎn)量。

2.3.3 高壓井 以氣井動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別對(duì)高壓高中低產(chǎn)井應(yīng)用數(shù)值模擬進(jìn)行歷史擬合，并預(yù)測(cè)增壓后不同配產(chǎn)條件下的產(chǎn)量和壓力變化，并對(duì)采氣速度、穩(wěn)產(chǎn)期和采收率等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算（見(jiàn)圖6、表5）。

表3 低壓井?dāng)?shù)值模擬預(yù)測(cè)指標(biāo)

圖5 D4井不同配產(chǎn)條件下數(shù)值模擬壓力預(yù)測(cè)曲線和產(chǎn)量預(yù)測(cè)曲線

表4 中壓井?dāng)?shù)值模擬預(yù)測(cè)指標(biāo)

圖6 D7井不同配產(chǎn)條件下數(shù)值模擬壓力預(yù)測(cè)曲線和產(chǎn)量預(yù)測(cè)曲線

表5 高壓井?dāng)?shù)值模擬預(yù)測(cè)指標(biāo)

通過(guò)高壓高中低產(chǎn)井三個(gè)方案的數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，實(shí)施增壓后：如果產(chǎn)量降低至原來(lái)的0.7倍，壓降速度降低，但采氣速度較低；如果產(chǎn)量提高至原來(lái)的1.3倍，采氣速度略有增大，但壓降速度增大，穩(wěn)產(chǎn)期大幅縮短（見(jiàn)表5）。

結(jié)合生產(chǎn)情況分析：同樣考慮到影響經(jīng)濟(jì)效益和攜液能力，也不建議降低配產(chǎn)；高壓高產(chǎn)井生產(chǎn)穩(wěn)定，可以根據(jù)壓降速度適當(dāng)調(diào)高產(chǎn)量，高壓中產(chǎn)井和高壓低產(chǎn)井日產(chǎn)氣量低，且大部分井生產(chǎn)不穩(wěn)定，若上調(diào)配產(chǎn)，氣井極有可能無(wú)法正常生產(chǎn)，因此建議高壓中產(chǎn)井和高壓低產(chǎn)井保持原產(chǎn)量生產(chǎn)，在某些特殊時(shí)期（如冬季保供期間），高壓中產(chǎn)井可以在短期內(nèi)適當(dāng)調(diào)高產(chǎn)量。

2.4 增壓開(kāi)采條件下合理配產(chǎn)

根據(jù)配產(chǎn)原則，綜合生產(chǎn)特征及數(shù)值模擬研究，認(rèn)為增壓開(kāi)采條件下配產(chǎn)可以采用如下工作制度：

（1）低壓井和低產(chǎn)井：對(duì)于因壓力較低而間歇生產(chǎn)或低壓關(guān)井的氣井，增壓后可以按原配產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn)；其他低壓井或低產(chǎn)井，均按原產(chǎn)量配產(chǎn)；

（2）對(duì)于中壓中產(chǎn)井和高壓中產(chǎn)井，為保持其長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)盡量按原產(chǎn)量配產(chǎn)，在某些特殊時(shí)期（如冬季保供期間），可以在短期內(nèi)適當(dāng)調(diào)高產(chǎn)量；

（3）對(duì)于中壓高產(chǎn)井和高壓高產(chǎn)井，可以根據(jù)壓降速度適當(dāng)上調(diào)配產(chǎn)。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

2013年12 月，氣田輸氣管網(wǎng)全線增壓順利完成。依據(jù)合理配產(chǎn)研究成果，增壓機(jī)啟用后氣井生產(chǎn)平穩(wěn)，氣田產(chǎn)量穩(wěn)定，使氣田完成了向增壓開(kāi)采階段的平穩(wěn)過(guò)渡。在冬季保供期間，依據(jù)增壓開(kāi)采合理配產(chǎn)研究成果，對(duì)不同類氣井進(jìn)行了差異化配產(chǎn)，其中200余口直井上調(diào)了產(chǎn)量，產(chǎn)氣量增加約20×104m3/d，保障了2013年冬季供氣任務(wù)的順利完成。

一期增壓至今D井區(qū)累計(jì)增產(chǎn)3.64×108m3，預(yù)計(jì)可累計(jì)增產(chǎn)39.31×108m3，直井增壓區(qū)整體生產(chǎn)預(yù)測(cè)效果較好，一次增壓后平均穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間1.5年，預(yù)計(jì)增產(chǎn)82.99×108m3，驗(yàn)證了該項(xiàng)研究成果的適用性及可靠性，同時(shí)說(shuō)明本成果為增壓工程的順利實(shí)施提供了技術(shù)支撐，相關(guān)的研究思路和技術(shù)方法也能為后續(xù)的二期增壓提供參考。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)配產(chǎn)原則，綜合生產(chǎn)特征及數(shù)值模擬研究，確定了增壓開(kāi)采條件下氣井的合理工作制度。

（2）在冬季保供期間，根據(jù)合理配產(chǎn)研究結(jié)果對(duì)氣田老區(qū)各生產(chǎn)氣井進(jìn)行了差異化配產(chǎn)，部分井上調(diào)配產(chǎn)，保障了冬季供氣任務(wù)的順利完成。

（3）依據(jù)合理配產(chǎn)研究確定的工作制度，氣田實(shí)施增壓后生產(chǎn)平穩(wěn)，使氣田完成了向增壓開(kāi)采階段的平穩(wěn)過(guò)渡，平均延緩了直井開(kāi)發(fā)區(qū)氣井遞減1.5年，預(yù)計(jì)增產(chǎn)82.99×108m3，研究成果適用可靠。

（4）本成果為增壓工程的順利實(shí)施提供了技術(shù)支撐，相關(guān)的研究思路和技術(shù)方法也為后續(xù)的二期增壓提供了技術(shù)借鑒，目前二期增壓已開(kāi)始實(shí)施。