致密氣藏氣井產(chǎn)能預(yù)測方法

強(qiáng)小龍，任正城，頡紅霞，賈連超，高 磊，賈 騰，石羽亮

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

1 氣井產(chǎn)能影響因素

在流動進(jìn)入擬穩(wěn)態(tài)時，氣井的產(chǎn)量表達(dá)式表示為：

式中：qg-氣井產(chǎn)量，104m3/d；K-地層有效滲透率，mD；h-地層有效厚度，m；PR-地層壓力，MPa；pwf-井底流動壓力,-平均狀態(tài)下的氣體地下黏度，mPa·s；re-供氣半徑，m；rw-井的折算半徑，m；psc、Tsc-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓力和溫度；、Tf-地層條件下的平均氣體偏差系數(shù)和平均溫度；Sa-氣井?dāng)M表皮系數(shù)。

從上面公式看到，影響一口氣井產(chǎn)量大小的主要有三個因素，即：地層系數(shù)Kh、生產(chǎn)壓差、氣井的完井質(zhì)量（表皮系數(shù)Sa）。

1.1 地層系數(shù)

地層系數(shù)Kh 值是三個因素中最重要的、起決定作用的，但又是很難確定的。用測井或鉆井取心分析方法，得到的僅僅是“一孔之見”，而且又是分散零碎的數(shù)據(jù)，與氣層的實際情況往往存在差距。只有通過氣井的實際產(chǎn)能表現(xiàn)，才能真實地確認(rèn)供氣部位的Kh 綜合影響值[1-4]。

1.2 生產(chǎn)壓差

生產(chǎn)壓差Δp2，或者說地層壓力PR的大小，也是重要因素。它可以通過現(xiàn)場測壓求得，但它在氣井生產(chǎn)中是一個變量，隨著氣井連續(xù)生產(chǎn)將不斷衰竭。

1.3 表皮系數(shù)

影響氣井產(chǎn)能的第三個重要因素就是完井質(zhì)量，可以用表皮系數(shù)Sa來表示。表皮系數(shù)又可分為兩個部分，表達(dá)為下面公式：

1.3.1 機(jī)械表皮系數(shù)S 的確定 一般通過不穩(wěn)定試井方法即從壓力恢復(fù)曲線解釋得到機(jī)械表皮系數(shù)S，例如對于S 氣田表皮系數(shù)S 為-5.5。

1.3.2 氣井非達(dá)西流系數(shù)D 的確定 非達(dá)西流系數(shù)D最終要應(yīng)用現(xiàn)場修正等時試井實測的實際無阻流量對D 值加以核實和確認(rèn)。經(jīng)過反復(fù)研究調(diào)整，確定S 氣田氣井的非達(dá)西流系數(shù)為：D＝0.001（104m3/d）-1。

把上述影響一口井產(chǎn)能的主要影響因素搞清楚了，數(shù)值大小確定了，氣井產(chǎn)能也就大致確定了。公式中的其他參數(shù)，像等，可以從氣體物性分析得到，變化范圍不大；地層溫度T 值從井下溫度測試得到；re、rw值由井網(wǎng)條件和完井條件確定。一般來說，可以取re＝500 m，而rw則等于完井半徑。由于這些數(shù)值在對數(shù)運(yùn)算符下，所以對于產(chǎn)能值的變化影響不大。

因此，只要投產(chǎn)前準(zhǔn)確求取地層產(chǎn)能系數(shù)Kh，即可達(dá)到先期推斷氣井產(chǎn)能的目的。

2 地層產(chǎn)能系數(shù)Kh 與氣井無阻流量關(guān)系的理論推導(dǎo)

在氣井進(jìn)入擬穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)時，氣井產(chǎn)量qg與壓力和各項參數(shù)的關(guān)系式為：

公式可以改寫為：

并可以變換為下面的寫法，即：

式中A2、B2表達(dá)為：

當(dāng)pwf=0.01 MPa 時，氣井產(chǎn)量達(dá)到無阻流量qAOF，即：

由于qAOF>0.01 從而得到產(chǎn)能系數(shù)Kh 與無阻流量qAOF之間的關(guān)系為：

把上式畫成關(guān)系曲線（見圖1）。從圖1 看到，雖然理論上講，產(chǎn)能系數(shù)Kh 與無阻流量間呈二次方關(guān)系，但是由于產(chǎn)能方程中B 系數(shù)很小，所以得到的關(guān)系曲線十分近似于通過坐標(biāo)原點的直線關(guān)系，在圖1 中近似地表達(dá)為線性關(guān)系，即：qAOF=3.549 9Kh+0.311 2。

圖1 氣井無阻流量與產(chǎn)能系數(shù)Kh 理論關(guān)系曲線

3 建立產(chǎn)能預(yù)測圖版

通過統(tǒng)計S 氣田75 口氣井打開層位對應(yīng)的測井解釋有效小層、對應(yīng)的滲透率K 值和有效厚度h 值，計算有效小層的產(chǎn)能系數(shù)Kh，并累加出射開井段的ΣKh（見表1），按照上述方法建立圖版（見圖2）。

表1 無阻流量與地層產(chǎn)能系數(shù)Kh（測井）關(guān)系表

圖2 無阻流量與地層產(chǎn)能系數(shù)關(guān)系散點圖

從圖2 看出，絕大多數(shù)井產(chǎn)能系數(shù)≤10 mD·m，無阻流量qAOF<15×104m3/d，只有極少數(shù)井試氣無阻流量qAOF＞50×104m3/d。數(shù)據(jù)點的分布大致形成4 個區(qū)域：可預(yù)測區(qū)、無阻流量較預(yù)測值偏高的區(qū)域（Ⅰ區(qū)）、無阻流量特別高的區(qū)域（Ⅱ區(qū)）、無阻流量明顯偏低的區(qū)域（Ⅲ區(qū)）。

在可預(yù)測區(qū)分布有數(shù)量較多的氣井，總數(shù)62 口，占總井?dāng)?shù)（75 口）的近83%。且這一區(qū)域無阻流量與產(chǎn)能系數(shù)的關(guān)系大致是：qAOF=1.5ΣKh。

4 結(jié)論

（1）從滲流力學(xué)角度分析，決定氣井產(chǎn)能主要因素為氣層的地層系數(shù)Kh、地層壓力或生產(chǎn)壓差、氣井的完井狀況，而地層系數(shù)又是最為重要的。

（2）利用圖版法預(yù)測氣井產(chǎn)能有較高的準(zhǔn)確率，準(zhǔn)確率可達(dá)80%以上。

（3）對于部分預(yù)測較高或較低的井，可能鉆遇在河道砂巖體的邊部，在井底較遠(yuǎn)的部分儲層發(fā)生物性變化導(dǎo)致，這類井可以通過簡易測試確定氣井產(chǎn)能。