蔡珺君 ，張毅 ，董翱 ，張士超 ，王愛(ài)明 ，徐嬌

（1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610041；2.中國(guó)石油青海油田分公司采氣二廠，甘肅 敦煌 736200；3.中國(guó)石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736200）

1 氣藏工程的礦場(chǎng)需求

“十四五”是中國(guó)天然氣工業(yè)的大發(fā)展期。 2021年，中國(guó)天然氣產(chǎn)量達(dá)到 2 051×108m3［1］，預(yù)計(jì)到 2025年末將達(dá)到 2 270×108～2 500×108m3［2-4］。 “十三五”至“十四五”有碳酸鹽巖、前陸構(gòu)造、巖性地層和非常規(guī)等4個(gè)主要勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域［5］。面對(duì)日益復(fù)雜的勘探開(kāi)發(fā)對(duì)象，氣藏工程礦場(chǎng)實(shí)踐面臨挑戰(zhàn)，急需破解這些難題的新理念、新技術(shù)、新實(shí)踐，創(chuàng)新探索出一條提升氣藏工程礦場(chǎng)應(yīng)用水平的新路。

氣藏工程包括氣藏工程理論和氣藏工程技術(shù)。氣藏工程理論是以實(shí)驗(yàn)和數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)，圍繞油層物理、滲流力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科建立的理論體系。氣藏工程技術(shù)，是在礦場(chǎng)圍繞 “儲(chǔ)量有多少”、“流動(dòng)通道能力”、“產(chǎn)量是否穩(wěn)定”這3個(gè)核心問(wèn)題，通過(guò)一定的理論方法，在掌握氣藏產(chǎn)量、儲(chǔ)量、壓力等核心參數(shù)之間的規(guī)律后作出開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)指標(biāo)，支撐和促進(jìn)氣藏的合理、科學(xué)開(kāi)發(fā)，其主要技術(shù)內(nèi)涵是產(chǎn)能評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量評(píng)價(jià)和滲流規(guī)律等［6-9］。

礦場(chǎng)對(duì)氣藏工程技術(shù)的需求是數(shù)據(jù)測(cè)試方便、資料錄取作業(yè)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)低，關(guān)鍵參數(shù)求解要在避免大量繁瑣和復(fù)雜計(jì)算的前提下滿(mǎn)足一定的精度要求，因此礦場(chǎng)氣藏工程技術(shù)具有簡(jiǎn)單實(shí)用的屬性。在20世紀(jì)60—90年代的四川、大慶、塔里木天然氣會(huì)戰(zhàn)過(guò)程中，高校和科研院所不少學(xué)者根植于礦場(chǎng)，推導(dǎo)出了一系列簡(jiǎn)單實(shí)用的理論和方法。這些方法在推導(dǎo)和建立過(guò)程中盡量拋棄了高深的理論，以簡(jiǎn)單實(shí)用為導(dǎo)向，具有密切聯(lián)系實(shí)際、簡(jiǎn)明實(shí)用的特征［10-12］。

校企分離后，氣藏工程的新理論和方法主要發(fā)展于高校，發(fā)展方向逐漸脫離礦場(chǎng)簡(jiǎn)單實(shí)用的精神，與礦場(chǎng)需求逐漸相背；而在礦場(chǎng)上，經(jīng)典氣藏工程技術(shù)得到了傳承和延續(xù)。以氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)為例，在中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索“氣井產(chǎn)能”，發(fā)現(xiàn)不少高校學(xué)者主要通過(guò)引入滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度和高速非達(dá)西效應(yīng)，考慮兩相或多相流等概念建立更復(fù)雜的滲流模型［13-23］，然而由實(shí)驗(yàn)觀察到的滑脫效應(yīng)等現(xiàn)象難以在礦場(chǎng)錄取的數(shù)據(jù)中得到反饋和響應(yīng)，因此這些理論未能發(fā)展出實(shí)用的技術(shù)。礦場(chǎng)方面，最多的應(yīng)用是對(duì)陳元千“一點(diǎn)法”進(jìn)行修正，例如龍崗、長(zhǎng)慶和蘇里格氣田［24-26］，但其他礦場(chǎng)研究手段鳳毛麟角［27-29］。由此可見(jiàn)，局限于方法和概念的思維限制了礦場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展，因此必須探索一條提升氣藏工程的生命力及適用性的路子。

《西方科學(xué)史》指出了技術(shù)的內(nèi)涵，書(shū)中言道“所謂技術(shù)，是指人類(lèi)為了生存與自然和諧共處的適應(yīng)之法，它具有對(duì)經(jīng)驗(yàn)的觀察和學(xué)習(xí)的屬性”［30］。從這個(gè)角度講，氣藏工程技術(shù)應(yīng)當(dāng)回歸到“觀察和學(xué)習(xí)”的導(dǎo)向中去。近5 a來(lái)，隨著四川盆地復(fù)雜海相碳酸鹽巖氣田的高效開(kāi)發(fā)，一批具有開(kāi)拓精神的氣藏工程實(shí)踐者在“1+4”模式方面進(jìn)行了有益的探索，過(guò)程雖然艱難，但確已見(jiàn)到明顯的效果，證明了方向的正確性。采用“1+4”模式，通過(guò)不斷的實(shí)踐、發(fā)展、修正和完善，必然能夠打破傳統(tǒng)思維的束縛，進(jìn)而提升氣藏工程的礦場(chǎng)應(yīng)用水平。

2 “1+4”模式的概念及內(nèi)涵

所謂“1+4”模式，即明確1個(gè)概念，擴(kuò)展4個(gè)研究維度，指的是以氣藏工程研究對(duì)象的概念為核心，明確該概念的時(shí)效性，判斷該概念能否滿(mǎn)足目前特定氣藏研究對(duì)象的描述需求，并緊密?chē)@開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策，研究向上游拓展至氣藏地質(zhì)特征，理論描述緊扣礦場(chǎng)可靠的動(dòng)態(tài)資料，空間上拓展至其他氣藏的經(jīng)驗(yàn)積累，并以此為基礎(chǔ)做出氣藏工程研究對(duì)象的判斷、推演和論證的工作模式。

2.1 特定概念

概念是邏輯的起點(diǎn)，概念的產(chǎn)生和發(fā)展是認(rèn)識(shí)過(guò)程量變到質(zhì)變的產(chǎn)物。由于認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的，因此概念也是不斷發(fā)展的，提出一個(gè)特定概念是某個(gè)階段認(rèn)識(shí)的終結(jié)。如果研究對(duì)象的描述概念是某個(gè)階段提出的，卻又不能滿(mǎn)足當(dāng)前實(shí)踐階段的認(rèn)識(shí)，那么這個(gè)概念的表述是需要更新的［31］。

以“氣井產(chǎn)能”概念為例［32］（見(jiàn)表 1，據(jù)文獻(xiàn)［32］修改），傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)一致認(rèn)為氣井的絕對(duì)無(wú)阻流量（qAOF）是反映氣井潛在產(chǎn)能的重要指標(biāo)。這一概念的得出基于數(shù)理邏輯，因此油藏工程師概念中的“氣井產(chǎn)能”就等同于“qAOF”，產(chǎn)能評(píng)價(jià)就等同于產(chǎn)能方程建立或qAOF計(jì)算。事實(shí)上，氣井開(kāi)井后在不穩(wěn)定滲流過(guò)程中泄氣半徑不斷增加，參與流動(dòng)的儲(chǔ)量隨之增加，直至達(dá)到滲流邊界。因此，構(gòu)成氣井產(chǎn)能的要素應(yīng)當(dāng)包括儲(chǔ)量、流動(dòng)和穩(wěn)定，其核心內(nèi)涵應(yīng)當(dāng)包括“有沒(méi)有、通不通、定不定”3個(gè)方面。

表1 氣井產(chǎn)能概念的不同表述

基于此描述角度，氣井產(chǎn)能的概念可以擴(kuò)展為：qAOF是表征氣井潛在產(chǎn)能的重要指標(biāo)，它是時(shí)間的函數(shù)，用于描述氣井開(kāi)井持續(xù)到某時(shí)間節(jié)點(diǎn)泄氣半徑內(nèi)儲(chǔ)量的流動(dòng)能力。同樣數(shù)值的qAOF氣井潛在生產(chǎn)能力可能存在差異。如果氣井的儲(chǔ)量大，但滲透率較低，表現(xiàn)出來(lái)的產(chǎn)能往往較??；如果氣井的儲(chǔ)量小，但滲透率較高，則表現(xiàn)出較大的產(chǎn)能，例如裂縫型氣井。因此，在產(chǎn)能評(píng)價(jià)過(guò)程中，需要明確的內(nèi)容除了qAOF之外，還有qAOF與時(shí)間的關(guān)系，以及構(gòu)成qAOF的關(guān)鍵指標(biāo)，如儲(chǔ)量、儲(chǔ)層流動(dòng)能力及其與時(shí)間的關(guān)系，也是需要重視和掌握的。將氣井產(chǎn)能新概念應(yīng)用于四川盆地安岳氣田，復(fù)雜地質(zhì)條件下的氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)問(wèn)題得以簡(jiǎn)化和解決［32］。

以“氣井產(chǎn)能主控因素”概念為例［33］，在明確“氣井產(chǎn)能”概念的基礎(chǔ)上，確定了對(duì)于不同的開(kāi)發(fā)階段，產(chǎn)能主控因素研究的對(duì)象和側(cè)重點(diǎn)不同。氣井產(chǎn)能主控因素可分為3個(gè)階段：第1階段為早期滲流階段，核心要素是落實(shí)儲(chǔ)量基礎(chǔ)和改造區(qū)的滲流能力，研究的主要內(nèi)容是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的關(guān)鍵指標(biāo)及地震響應(yīng)、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇長(zhǎng)度、裂縫發(fā)育程度以及儲(chǔ)層改造程度；第2階段為早期滲流-穩(wěn)定滲流過(guò)渡階段，研究的主要內(nèi)容是通過(guò)動(dòng)態(tài)資料錄取，采用專(zhuān)項(xiàng)試井解釋、現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析技術(shù)研究氣井遠(yuǎn)井區(qū)的滲流能力；第3階段為穩(wěn)定滲流-產(chǎn)量?jī)?yōu)化階段，關(guān)鍵是在認(rèn)識(shí)泄氣半徑內(nèi)的滲流特征的基礎(chǔ)上，明確不同開(kāi)采強(qiáng)度下的剩余動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化規(guī)律，其決定性因素是剩余動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。此概念在四川盆地安岳氣田震旦系進(jìn)行了礦場(chǎng)應(yīng)用，通過(guò)揭示氣井產(chǎn)能主控因素概念，提出了不同階段產(chǎn)能主控因素的核心要素和主要研究條目，并以3類(lèi)氣藏典型滲流模式為基礎(chǔ)，明確了早期、過(guò)渡期和穩(wěn)定期的產(chǎn)能主控因素，在此基礎(chǔ)上提出了井位平面部署、靶體位置、改造工藝、生產(chǎn)井制度優(yōu)化4個(gè)方面的對(duì)策建議［33］。

從以上論述及實(shí)踐可以看出，當(dāng)一個(gè)研究對(duì)象的概念得以明確和擴(kuò)展后，其研究對(duì)象更加清晰，研究范圍更加廣闊，研究結(jié)果更加直達(dá)問(wèn)題核心，所得結(jié)論將更為直接地服務(wù)于礦場(chǎng)生產(chǎn)。

2.2 研究任務(wù)圍繞開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策

所謂研究任務(wù)圍繞開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策，就是要打破氣藏工程研究過(guò)程中以具體研究對(duì)象為中心，將該研究對(duì)象數(shù)理邏輯上的主控因素和敏感性分析為主要手段的傳統(tǒng)思維模式，轉(zhuǎn)化為以氣藏不同開(kāi)發(fā)階段核心任務(wù)和研究?jī)?nèi)容為中心、氣藏工程具體研究對(duì)象為關(guān)鍵研究參數(shù)的思維模式。《中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣開(kāi)發(fā)管理綱要》列出了前期評(píng)價(jià)、產(chǎn)能建設(shè)等不同階段的主要研究工作，鄒才能等［34］系統(tǒng)總結(jié)了大氣田不同開(kāi)發(fā)階段的核心任務(wù)與工作內(nèi)容（見(jiàn)表2，據(jù)文獻(xiàn)［34］修改），為氣藏工程的研究指出了方向和參考。

表2 大氣田不同開(kāi)發(fā)階段的核心任務(wù)與工作內(nèi)容統(tǒng)計(jì)

以氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)和產(chǎn)能主控因素研究為例。傳統(tǒng)氣井早期產(chǎn)能評(píng)價(jià)以計(jì)算“一點(diǎn)法”產(chǎn)能和建立產(chǎn)能方程為主要研究?jī)?nèi)容，并對(duì)組成氣井產(chǎn)能模型描述中的各滲流力學(xué)參數(shù)進(jìn)行主控因素分析 （敏感性分析）（見(jiàn)圖 1、圖 2，據(jù)文獻(xiàn)［35］修改，圖中弱、中、強(qiáng)應(yīng)力敏感指數(shù) SIp分別為 0.1，0.2，0.3，實(shí)例井的 SIp為0.022）。此方式是院?？瓢嘌芯糠绞剑舻刭|(zhì)特征與經(jīng)典方法匹配較差，那么該研究方式容易得到“產(chǎn)能計(jì)算不準(zhǔn)”的結(jié)論，研究結(jié)果容易形成一系列毫無(wú)地質(zhì)意義的數(shù)據(jù)，給氣田開(kāi)發(fā)決策部門(mén)提供的信息非常有限。從開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策角度看，氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)主要以定量化的數(shù)據(jù)評(píng)估氣井潛力，支撐井站地面配套工程和輸氣管線設(shè)計(jì)，因此產(chǎn)能評(píng)價(jià)的可靠性直接關(guān)系到氣藏生產(chǎn)潛力與地面集輸系統(tǒng)的匹配程度。也就是說(shuō)，可靠的產(chǎn)能評(píng)價(jià)要發(fā)生在氣井定產(chǎn)之前，即在試油結(jié)束就需要大致掌握氣井產(chǎn)能，才能對(duì)決策提供參考。

圖1 考慮應(yīng)力敏感的氣井產(chǎn)能方程對(duì)比

圖2 考慮應(yīng)力敏感的氣井無(wú)阻流量對(duì)比

以四川盆地安岳氣田為例，說(shuō)明針對(duì)氣藏開(kāi)發(fā)早期產(chǎn)能評(píng)價(jià)的研究思路。龍王廟組氣藏利用常規(guī)“一點(diǎn)法”直接計(jì)算氣井無(wú)阻流量，相對(duì)誤差達(dá)到7.9%～389.7%，且88%的井相對(duì)誤差在20%以上，但氣井定產(chǎn)基本合理。而震旦系氣藏儲(chǔ)層發(fā)育不同程度的孔、洞、縫，搭配關(guān)系復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層改造后，平面上滲流能力改善，呈現(xiàn)出負(fù)表皮或改造區(qū)滲流能力高于原始儲(chǔ)層的情況，從而使得低滲儲(chǔ)量得以有效動(dòng)用，部分儲(chǔ)層內(nèi)外區(qū)滲流能力不一致，如孔洞Ⅰ型、縫洞Ⅱ型、孔隙Ⅱ型［36］。此外，氣井在試油測(cè)試過(guò)程中，部分氣井未能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求（井口壓力波動(dòng)范圍小于0.1 MPa，產(chǎn)量波動(dòng)范圍小于10%［37］），基于該地質(zhì)條件和測(cè)試資料的“一點(diǎn)法”產(chǎn)能評(píng)價(jià)下定產(chǎn)往往顯得不合理。

針對(duì)上述問(wèn)題，明確了“一點(diǎn)法”產(chǎn)能評(píng)價(jià)的概念、內(nèi)涵及應(yīng)用局限，依據(jù)安岳氣田視均質(zhì)、縫洞Ⅱ型、孔洞Ⅰ型3類(lèi)典型儲(chǔ)層的滲流系統(tǒng)界限，導(dǎo)出了不同儲(chǔ)層、不同試油測(cè)試時(shí)間t下的擴(kuò)展“一點(diǎn)法”計(jì)算公式（式（1）），計(jì)算的不穩(wěn)定滲流項(xiàng)系數(shù)如表3所示。

表3 四川盆地安岳氣田典型儲(chǔ)層擴(kuò)展“一點(diǎn)法”不穩(wěn)定滲流項(xiàng)系數(shù)

與常規(guī)“一點(diǎn)法”相比，擴(kuò)展“一點(diǎn)法”提升了視均質(zhì)、孔洞Ⅰ型這2類(lèi)儲(chǔ)層的產(chǎn)能評(píng)價(jià)的可靠性，為現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)站和管線建設(shè)提供了有力的依據(jù)。

早期產(chǎn)能主控因素研究是為井位論證提供依據(jù)，因此，以氣井初期qAOF為基準(zhǔn)，氣井早期產(chǎn)能主控因素著力研究?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層與儲(chǔ)層改造后裂縫搭配對(duì)氣井早期產(chǎn)能的貢獻(xiàn)程度。研究過(guò)程中采用電性特征描述優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層界限，酸化施工曲線、試井解釋描述儲(chǔ)層改造后的裂縫溝通效果。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇厚度和儲(chǔ)層改造程度是氣井初期獲得較高無(wú)阻流量的決定因素，前者是客觀地質(zhì)因素，后者為基于客觀地質(zhì)因素上的人為因素。通過(guò)燈影組四段氣藏的實(shí)踐，氣井初期產(chǎn)能與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇厚度線性關(guān)系較好，擬合線X軸截距說(shuō)明有效井優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇厚度下限值為15 m（見(jiàn)圖3）。圖4揭示近井區(qū)滲透率與初期qAOF具有一定的正相關(guān)性，說(shuō)明改造后形成的近井區(qū)裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)初期產(chǎn)能起積極作用，擬合線Y軸截距說(shuō)明有效井氣井試油后初期產(chǎn)能的下限值為53.26×104m3/d。

圖3 初期絕對(duì)無(wú)阻流量與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇厚度的關(guān)系（據(jù)文獻(xiàn)［33］修改）

圖4 初期絕對(duì)無(wú)阻流量與近井區(qū)滲透率的關(guān)系（據(jù)文獻(xiàn)［33］修改）

2.3 地質(zhì)結(jié)合開(kāi)發(fā)

氣田每個(gè)開(kāi)發(fā)階段的任務(wù)是充分利用本階段所取得的資料信息，對(duì)氣藏地質(zhì)特征作出現(xiàn)階段的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)，目的是為后一階段采取什么樣的開(kāi)發(fā)措施提供地質(zhì)依據(jù)。工作的優(yōu)劣或成敗，用后一階段所實(shí)施的開(kāi)發(fā)措施結(jié)果的優(yōu)劣或成敗來(lái)檢驗(yàn)［38］。地質(zhì)與開(kāi)發(fā)相結(jié)合是提升地質(zhì)認(rèn)識(shí)的有效方法。由于地質(zhì)與開(kāi)發(fā)的描述體系和語(yǔ)言不同，地質(zhì)對(duì)應(yīng)靜態(tài)資料，以描述氣藏結(jié)構(gòu)為主要工作，而開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)資料，以描述氣藏已認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)下滲流規(guī)律為核心任務(wù)；因此，靜動(dòng)態(tài)資料的融會(huì)貫通水平?jīng)Q定了地質(zhì)與開(kāi)發(fā)的結(jié)合程度，同時(shí)也決定了某階段有限的資料條件下對(duì)于氣藏的認(rèn)識(shí)程度。認(rèn)識(shí)程度越高，對(duì)氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策的制定越有利。

地質(zhì)與開(kāi)發(fā)的結(jié)合，要求研究項(xiàng)目組既能夠分辨地質(zhì)、開(kāi)發(fā)的描述語(yǔ)言和體系，又能系統(tǒng)掌握各具體學(xué)科的描述工具，而真正能做到融合的非常少。公開(kāi)報(bào)道的科研成果大多還是基于靜動(dòng)態(tài)資料的直接羅列與對(duì)應(yīng)，例如對(duì)塔里木盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層類(lèi)型的識(shí)別［39］、氣井連通性分析［40］、裂縫對(duì)氣井產(chǎn)能影響［41］、縫洞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與水侵途徑和模式［42］等。事實(shí)上，如果氣井的井點(diǎn)與井間存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性，那么傳統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)資料的直接羅列思維將不再適用。

為了更正確地應(yīng)用各類(lèi)靜動(dòng)態(tài)資料，以四川盆地?zé)羲亩螐?qiáng)非均質(zhì)性碳酸鹽巖氣藏的儲(chǔ)層識(shí)別和對(duì)策研究為例，對(duì)各個(gè)儲(chǔ)層識(shí)別方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)研（見(jiàn)表 4，據(jù)文獻(xiàn)［36，43］修改）。采用“靜態(tài)資料分大類(lèi)、動(dòng)態(tài)資料分小類(lèi)、動(dòng)靜態(tài)結(jié)合”的原則，旨在充分應(yīng)用各種識(shí)別方法的優(yōu)勢(shì)，使得儲(chǔ)層特征描述能同時(shí)反映井點(diǎn)和宏觀滲流特征。

表4 各儲(chǔ)層識(shí)別方法對(duì)比

以靜態(tài)資料為基礎(chǔ)，從開(kāi)發(fā)角度對(duì)四川盆地震旦系燈影組氣藏的儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)識(shí)別，并明確各類(lèi)儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)特征響應(yīng)，制定不同類(lèi)型儲(chǔ)層氣井在不同生產(chǎn)階段的技術(shù)對(duì)策。技術(shù)對(duì)策包括：1）縫洞Ⅰ型、孔洞Ⅰ型實(shí)施高產(chǎn)量、高油壓策略，其中孔洞Ⅰ型配產(chǎn)比優(yōu)化至1/4～1/3；2）縫洞Ⅱ型、孔洞Ⅱ型、孔隙Ⅰ型應(yīng)實(shí)施低產(chǎn)量、低油壓策略，其中縫洞Ⅱ型配產(chǎn)比優(yōu)化至1/12～1/10。通過(guò)總結(jié)氣井生產(chǎn)早期動(dòng)態(tài)特征和地質(zhì)再認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化氣藏生產(chǎn)組織，穩(wěn)產(chǎn)井比例由80.5%增加至95.0%［43］。由此可見(jiàn)，通過(guò)地質(zhì)與開(kāi)發(fā)的相結(jié)合，氣井的優(yōu)化配產(chǎn)被同時(shí)賦予了地質(zhì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)踐的意義。

2.4 理論結(jié)合礦場(chǎng)

理論結(jié)合礦場(chǎng)，就是以礦場(chǎng)的直接需求為核心，圍繞氣藏工程研究對(duì)象，在滿(mǎn)足一定精度的前提下盡量簡(jiǎn)化理論模型，在構(gòu)建理論模型的基礎(chǔ)上，選出礦場(chǎng)能夠直接測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)作為主要描述對(duì)象，模型中的其余參數(shù)采用資料統(tǒng)計(jì)法或者實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。

以陳元千“一點(diǎn)法”公式［44］為例，該公式描述了地層壓力、流動(dòng)壓力、測(cè)試產(chǎn)量和絕對(duì)無(wú)阻流量的關(guān)系，而地層壓力、流動(dòng)壓力、測(cè)試產(chǎn)量在礦場(chǎng)能直接測(cè)試得到，不能直接測(cè)試得到的定義為穩(wěn)定經(jīng)驗(yàn)數(shù)，由統(tǒng)計(jì)法得到。該方法是理論結(jié)合礦場(chǎng)的經(jīng)典之作，極大地推動(dòng)了“一點(diǎn)法”理論和礦場(chǎng)實(shí)踐的進(jìn)步，全國(guó)各氣田紛紛實(shí)踐應(yīng)用，經(jīng)久不衰，積累了大量的數(shù)據(jù)資源。

陳元千“一點(diǎn)法”產(chǎn)能公式為

式中：α為穩(wěn)定滲流經(jīng)驗(yàn)數(shù)。

穩(wěn)定滲流經(jīng)驗(yàn)數(shù)的表達(dá)式為

式中：A 為氣井穩(wěn)定達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa2·（104m3）-1·d；B 為氣井穩(wěn)定非達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa2·（104m3）-2·d2。

基于我國(guó)16個(gè)氣田16口氣井的68個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，求得α的平均值為0.254 1，這里α取0.25。

以異常高壓氣藏水侵研究［45］為例。通過(guò)對(duì)異常高壓氣井產(chǎn)能方程、產(chǎn)水后修正產(chǎn)能方程，以及異常高壓氣藏物質(zhì)平衡方程進(jìn)行聯(lián)合求解，建立考慮水侵的異常高壓氣藏流動(dòng)物質(zhì)平衡計(jì)算方法，并建立了生產(chǎn)資料、試井資料與水侵量之間的關(guān)系式（式（5）—式（9））。該方法在安岳氣田龍王廟組氣藏進(jìn)行了應(yīng)用，結(jié)果表明該方法適用于不同的水侵模式（見(jiàn)圖5，圖中ΔY1為水侵早期與未水侵期特征曲線延長(zhǎng)線的差值，ΔY2為產(chǎn)水期與未水侵期特征曲線延長(zhǎng)線的差值，4條產(chǎn)水期曲線代表不同水侵模式）和水侵量計(jì)算，并且能識(shí)別氣井的早期水侵現(xiàn)象（見(jiàn)圖6）。異常高壓氣藏未水侵階段的流動(dòng)物質(zhì)平衡方程表達(dá)式為

圖5 流動(dòng)物質(zhì)平衡法水侵動(dòng)態(tài)診斷理論圖版（據(jù)文獻(xiàn)［45］修改）

圖6 MX8井水侵診斷（據(jù)文獻(xiàn)［45］修改）

式中：pi為地層原始靜壓，MPa；Bg為氣體體積系數(shù)；Bgi為氣體原始體積系數(shù)；Gp為累計(jì)產(chǎn)氣量，108m3；G為動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，108m3；Cc為氣藏綜合壓縮系數(shù)，MPa-1；a″為壓力形式產(chǎn)能方程的達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa·（104m3）-1·d；b″為壓力形式產(chǎn)能方程的非達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa·（104m3）-2·d2；Y 為歸整化壓力，MPa·（104m3）-1·d；X 為歸整化產(chǎn)氣量，MPa·（104m3）-1·d。

在未水侵階段，Y與X呈直線關(guān)系。水侵早期將式（7）中的X增加一個(gè)水侵項(xiàng)，可改寫(xiě)為

式中：We為水侵量，104m3；Bw為地層水體積系數(shù)。

水侵中后期，氣井同時(shí)產(chǎn)出天然氣和地層水，井底滲流規(guī)律發(fā)生變化引起產(chǎn)能方程系數(shù)改變，式（8）將增加一個(gè)產(chǎn)水項(xiàng)，即：

式中：Wp為累計(jì)產(chǎn)水量，104m3；a為水侵中后期壓力形式產(chǎn)能方程的達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa·（104m3）-1·d；b 為水侵中后期壓力形式產(chǎn)能方程的非達(dá)西滲流項(xiàng)系數(shù)，MPa·（104m3）-2·d2。

以高壓氣藏產(chǎn)能方程研究［28］為例，針對(duì)低滲氣藏現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中較難達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)，并且每個(gè)生產(chǎn)制度的流動(dòng)階段均不相同的礦場(chǎng)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)氣井產(chǎn)水后修正產(chǎn)能方程、高壓氣藏產(chǎn)能方程、物質(zhì)平衡方程的聯(lián)合求解，建立了氣井“動(dòng)態(tài)法”產(chǎn)能方程，通過(guò)擬合pi-pwf和qsc的關(guān)系求取產(chǎn)能方程擬合曲線，并對(duì)產(chǎn)水后產(chǎn)能方程系數(shù)進(jìn)行修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣井產(chǎn)純氣和產(chǎn)水階段的產(chǎn)能方程定量評(píng)價(jià)。該方法在四川盆地安岳氣田應(yīng)用取得初步成效（見(jiàn)圖7）。

圖7 MX8井“動(dòng)態(tài)法”產(chǎn)能方程擬合（據(jù)文獻(xiàn)［28］修改）

2.5 科學(xué)性結(jié)合經(jīng)驗(yàn)性

氣藏工程依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)的地方很多，這是缺失成熟理論所致［11］。認(rèn)識(shí)開(kāi)始于經(jīng)驗(yàn)，而經(jīng)驗(yàn)屬于認(rèn)識(shí)的感性階段，但這僅是片面和表面的東西，需要將豐富的經(jīng)驗(yàn)資料去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里地進(jìn)行改造，形成概念和理論的系統(tǒng)，才能上升到理性認(rèn)識(shí)［46］，此過(guò)程稱(chēng)之為科學(xué)性?？茖W(xué)性結(jié)合經(jīng)驗(yàn)性，就是將某一階段某一區(qū)塊的礦場(chǎng)實(shí)踐資料收集起來(lái)，將這些資料中反映氣藏開(kāi)發(fā)規(guī)律和本質(zhì)的內(nèi)容抽離出來(lái)，建立相應(yīng)的概念和理論描述體系，為下一階段的礦場(chǎng)實(shí)踐提供參謀的過(guò)程。

在實(shí)際研究過(guò)程中，部分學(xué)者已經(jīng)做了一定程度的探索，例如中國(guó)大氣田井均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與初始無(wú)阻流量定量關(guān)系的建立［47］。該研究具有簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)。四川盆地?zé)羲亩螝獠亻_(kāi)發(fā)過(guò)程中借鑒了該思想和方法，通過(guò)建立單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與初期絕對(duì)無(wú)阻流量關(guān)系，明確不同類(lèi)型儲(chǔ)層的配產(chǎn)系數(shù)。

44口井單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與初期絕對(duì)無(wú)阻流量呈一定的正相關(guān)（見(jiàn)圖8），過(guò)y=x輔助線（A線）作平行線，散點(diǎn)分布在B—E包絡(luò)線內(nèi)，各平行線（B—E線）與A線的垂直距離為配產(chǎn)系數(shù)的間接反映，垂直距離隨配產(chǎn)系數(shù)的增加而增加。從圖8可知，不同類(lèi)型儲(chǔ)層的配產(chǎn)系數(shù)不同?？锥储裥蛢?chǔ)層（B—C線）和縫洞Ⅱ型儲(chǔ)層（D—E線）配產(chǎn)系數(shù)分別在2～8和10～21。此外，孔洞Ⅱ型、縫洞Ⅰ型、孔隙Ⅰ型儲(chǔ)層的配產(chǎn)系數(shù)分別在4～5，4～8，4～5。

圖8 單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與初期絕對(duì)無(wú)阻流量的關(guān)系

在氣藏工程研究中，大多是先建立一定的理論方法，而后用少量礦場(chǎng)資料驗(yàn)證理論方法的可靠性。由于驗(yàn)證時(shí)采用的礦場(chǎng)資料較少，這些理論方法普遍存在適用范圍小、計(jì)算復(fù)雜、關(guān)鍵參數(shù)取值困難等問(wèn)題；或者是基于氣田開(kāi)發(fā)實(shí)踐建立一定的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)總結(jié)，但這些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)尚未形成系統(tǒng)的概念和理論體系。例如，裂縫型氣藏壓降線一般呈現(xiàn)初始段、直線段和上翹段3個(gè)階段［48］，四川盆地碳酸鹽巖有水氣藏水體特征描述和提出提高采收率的途徑和方法等［49-52］。

3 “1+4”模式的必備條件

近5 a的實(shí)踐證明，實(shí)施“1+4”模式至少應(yīng)具備以下條件：一是心態(tài)準(zhǔn)備，即具有提升氣藏工程礦場(chǎng)應(yīng)用水平的理念和決心；二是技術(shù)準(zhǔn)備，即深刻掌握地質(zhì)開(kāi)發(fā)各種描述理論及應(yīng)用工具。

3.1 心態(tài)準(zhǔn)備

實(shí)施“1+4”模式是一項(xiàng)非常有意義但又充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的事業(yè)，需要具有打破局限、包容、謙虛以及歷史觀4個(gè)方面的心態(tài)：1）打破局限就是要在氣藏工程科研過(guò)程中，不把自己局限在所學(xué)的學(xué)科體系里面。氣藏工程實(shí)踐的過(guò)程就是發(fā)展概念和模型的過(guò)程，而不是用前人的方法去反復(fù)證明這個(gè)概念和模型是正確的，要以“實(shí)踐出真知”的勇氣，切實(shí)用礦場(chǎng)實(shí)踐來(lái)印證和發(fā)展氣藏工程中模型和概念的可靠性。2）包容就是氣藏工程研究要主動(dòng)融入地質(zhì)認(rèn)識(shí)。在研究過(guò)程中，某些地質(zhì)認(rèn)識(shí)可能存在局限和偏差，要主動(dòng)與地質(zhì)人員溝通，形成可靠的認(rèn)識(shí)指導(dǎo)氣藏工程的各項(xiàng)研究。3）謙虛就是要多聽(tīng)取生產(chǎn)單位的真實(shí)、可操作的需求和想法，因?yàn)樗麄兪锹鋵?shí)氣藏工程研究成果的第一線，要放下自己專(zhuān)家和學(xué)歷的身份，充分體會(huì)并融入一線核心需求。4）歷史觀就是要充分了解和掌握氣藏工程以及不同類(lèi)型已開(kāi)發(fā)氣田的過(guò)去。一切歷史都是當(dāng)代史，調(diào)查歷史也屬于問(wèn)題調(diào)研的一部分，具有歷史觀對(duì)于提升氣藏工程的礦場(chǎng)應(yīng)用具有深刻的指導(dǎo)意義。

3.2 技術(shù)準(zhǔn)備

實(shí)施“1+4”模式需要研究者深刻領(lǐng)會(huì)《中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣開(kāi)發(fā)管理綱要》中的不同階段的主要研究對(duì)象，在此基礎(chǔ)上，積累扎實(shí)的地質(zhì)與氣藏工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要明白在氣藏工程研究過(guò)程中的技術(shù)與工具的假設(shè)條件與適用條件，對(duì)于特定氣藏工程問(wèn)題，能夠優(yōu)選出合適的工具進(jìn)行描述，在實(shí)踐中摸索出最具實(shí)用性的技術(shù)系列組合，并在氣田開(kāi)發(fā)歷史數(shù)據(jù)中去挖掘規(guī)律，拋棄依賴(lài)“高大上”軟件或模型推演的慣性方式。

具備以上2個(gè)關(guān)鍵要素的“1+4”模式項(xiàng)目，一定會(huì)通過(guò)不斷的探索、扎實(shí)的工作，解決不同的復(fù)雜氣藏工程問(wèn)題，最終體現(xiàn)在提升各類(lèi)氣藏開(kāi)發(fā)效果上。

4 “1+4”模式的實(shí)施建議

在實(shí)踐氣藏工程“1+4”模式的5 a里，筆者觀察到，科研項(xiàng)目開(kāi)題、中檢和驗(yàn)收的環(huán)節(jié)可能制約著“1+4”模式的發(fā)展。由于這是一個(gè)比較新的理念和新實(shí)踐領(lǐng)域，許多科研技術(shù)人員并不一定具有豐富的、針對(duì)“1+4”模式的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，或許還停留在對(duì)某一理論、某一概念、某一模型和某一匯報(bào)模式執(zhí)念中，因此，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，仍然保持著傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)“八股”模式［53］?！鞍斯伞蹦Ｊ街泻芏喑尸F(xiàn)的是工作量的羅列，而并非科學(xué)研究的核心問(wèn)題。在這種背景下，科研技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意“1+4”模式是一個(gè)新生事物，需要付出大量的精力、勇氣，通過(guò)理念、技術(shù)等多方面的努力才能取得較好的創(chuàng)新性實(shí)踐效果。因此，該模式需要得到更多的肯定、支持和積極的嘗試及探索。

5 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)中國(guó)復(fù)雜的勘探開(kāi)發(fā)對(duì)象、氣藏工程礦場(chǎng)應(yīng)用需要持續(xù)性取得突破的形勢(shì)，“1+4”模式是必不可少的理念及方法。在“1+4”模式理念下，以氣藏工程研究對(duì)象的概念為核心，明確該概念的時(shí)效性，判斷該概念能否滿(mǎn)足目前特定氣藏研究對(duì)象的描述需求，并緊密?chē)@開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策、向上游拓展至氣藏地質(zhì)特征、理論描述緊扣可靠的礦場(chǎng)動(dòng)態(tài)資料、科學(xué)性與經(jīng)驗(yàn)性相結(jié)合這4個(gè)維度進(jìn)行擴(kuò)展，大膽嘗試，創(chuàng)新模式，突破學(xué)科和組織界限，“1+4”模式必將釋放巨大的潛力并提升氣藏工程的生命力及適用性，為復(fù)雜氣藏的科學(xué)開(kāi)發(fā)保駕護(hù)航。