龍女寺龍王廟組氣藏氣井初期產(chǎn)能主控因素分析

肖 寒，周蓮蓮，周旻昊，羅 弘，查家豪

（中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川遂寧 629000）

我國(guó)海相碳酸鹽巖分布面積廣，與國(guó)外成熟盆地天然氣探明率（一般介于30%～60%之間）相比［1］，天然氣資源豐富但探明率低，待勘探領(lǐng)域非常廣闊［2］。碳酸鹽巖氣藏的儲(chǔ)滲系統(tǒng)主要由大小不等的孔、縫、洞等單元組成，埋深多數(shù)大于4 500 m，為超深層氣藏［3］，普遍具有非均質(zhì)性強(qiáng)的典型地質(zhì)特征，因此，開發(fā)早期階段的氣井產(chǎn)能差異懸殊，變化規(guī)律復(fù)雜，目前尚未形成系統(tǒng)的初期產(chǎn)能主控因素的清晰認(rèn)識(shí)［4-24］。川中龍女寺區(qū)塊是磨溪主體區(qū)之外最具勘探開發(fā)潛力的地區(qū)。目前，氣藏處于試采階段，氣井初期產(chǎn)能差異較大，高產(chǎn)井控制因素尚不完全清楚，對(duì)該區(qū)下步整體開發(fā)和產(chǎn)能建設(shè)工作帶來一定不確定性。結(jié)合氣井初期無阻流量與各地質(zhì)、工程因素相關(guān)性分析，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析確定氣井初期產(chǎn)能主控因素，根據(jù)主控因素關(guān)聯(lián)度，建立氣井初期產(chǎn)能指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，能夠在氣藏初期試采階段或未取得氣井產(chǎn)能試井等測(cè)試數(shù)據(jù)的情況下快速評(píng)價(jià)氣井產(chǎn)能，指導(dǎo)氣藏下步勘探開發(fā)部署工作。

1 氣藏概況

龍女寺龍王廟組氣藏2014年部署了M47井，試油獲得110.83×104m3/d 的高產(chǎn)氣流，隨后部署的7口井均獲得良好油氣顯示，2015年至今，相繼投入4口試采井，日產(chǎn)氣58.3×104m3，累產(chǎn)氣7.5×108m3。

氣藏構(gòu)造軸向呈北東東延伸，構(gòu)造總體平緩，閉合度100 m，圈閉面積273.7 km2，埋深在4 700～5 300 m 左右，地層厚度范圍在80～100 m，變化不大，具有中間薄，向兩邊逐漸增厚的特征。主要發(fā)育顆粒灘相，是儲(chǔ)層主要發(fā)育相帶，厚度薄，橫向連續(xù)性不好。儲(chǔ)集巖巖石主要為粉—細(xì)晶白云巖、殘余砂屑云巖和少量含砂質(zhì)、泥質(zhì)云巖，儲(chǔ)集空間以宏觀溶蝕孔洞為主。儲(chǔ)層以低孔、低滲為主，裂縫、孔洞普遍發(fā)育，儲(chǔ)層類型為裂縫—孔洞（孔隙）型。平均孔隙度為4.2%，平均滲透率0.35×10-3μm2。氣藏高溫、高壓，中含H2S，中含CO2，水型為CaCl2。

2 產(chǎn)能影響因素分析

氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)是氣田開發(fā)的核心工作，落實(shí)氣井產(chǎn)能，是為開發(fā)技術(shù)對(duì)策的制訂及氣藏優(yōu)化配產(chǎn)提供依據(jù)的重要保障，目前一般用無阻流量描述氣井產(chǎn)能。產(chǎn)能主控因素研究是氣井產(chǎn)能評(píng)價(jià)工作的深化，是對(duì)已測(cè)試井產(chǎn)能變化規(guī)律深層次原因的總結(jié)［25］。對(duì)氣藏不同開發(fā)階段，產(chǎn)能影響因素研究的對(duì)象和側(cè)重點(diǎn)不同。針對(duì)龍女寺龍王廟組氣藏，進(jìn)行了前期評(píng)價(jià)階段產(chǎn)能影響因素研究，根據(jù)氣井無阻流量差異特征，研究初期產(chǎn)能的影響因素。

2.1 氣井初期產(chǎn)能特征及分類

龍女寺區(qū)塊龍王廟組氣藏初期單井產(chǎn)能差異明顯，主要表現(xiàn)為氣井測(cè)試產(chǎn)量、無阻流量高低懸殊，測(cè)試產(chǎn)量范圍介于（3.73～110.8）×104m3/d，無阻流量范圍介于（4.3～280.24）×104m3/d。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GBn270-88《天然氣儲(chǔ)量規(guī)范》中規(guī)定，依據(jù)千米井深穩(wěn)定天然氣產(chǎn)量判斷氣井產(chǎn)能的高低，千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量是指每千米井深的氣井穩(wěn)定產(chǎn)量，而根據(jù)Q/SY TZ0026-2000《油（氣）層工業(yè)油氣流標(biāo)準(zhǔn)及試油結(jié)論規(guī)定》，確定氣井穩(wěn)定產(chǎn)量一般以無阻流量的1/4 計(jì)算。千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量≥10×104m3/（km·d）屬于高產(chǎn)井；（3～10）×104m3/（km·d）屬于中產(chǎn)井；千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量≤3×104m3/（km·d）屬于低-特低產(chǎn)井。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，龍女寺區(qū)塊12 口氣井中，高產(chǎn)井2 口，中產(chǎn)井3 口，低產(chǎn)井7 口。龍王廟組氣藏構(gòu)造平緩，根據(jù)磨溪主體區(qū)42 口、龍女寺區(qū)塊12口、合計(jì)54口氣井無阻流量與千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析，無阻流量與千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量相關(guān)性很好（見圖1），因此，無阻流量也可以表示龍王廟組氣藏產(chǎn)能的高低，因其不用中部垂深參數(shù)，較千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量計(jì)算更為簡(jiǎn)便，將其引入氣藏產(chǎn)能分類標(biāo)準(zhǔn)（見表1），后續(xù)也將分析無阻流量與各影響因素關(guān)系，從而確定初期產(chǎn)能主控因素。

表1 龍女寺龍王廟組氣藏氣井產(chǎn)能分類統(tǒng)計(jì)

圖1 龍王廟組氣藏千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量和無阻流量關(guān)系

2.2 產(chǎn)能影響單因素分析

氣井初期產(chǎn)能的變化規(guī)律主要受地質(zhì)、工程因素的影響，儲(chǔ)層特征及儲(chǔ)層改造后裂縫搭配對(duì)氣井初期產(chǎn)能貢獻(xiàn)程度較大。從構(gòu)造、儲(chǔ)層物性、裂縫發(fā)育程度等地質(zhì)特征和酸壓改造工藝手段兩方面分析與無阻流量的關(guān)系，從而研究影響產(chǎn)能的因素。將磨溪主體區(qū)與龍女寺區(qū)塊龍王廟組氣藏54口氣井初期產(chǎn)能及地質(zhì)、工程數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行產(chǎn)能影響因素的研究。

2.2.1 構(gòu)造

龍王廟組氣藏為構(gòu)造背景下的巖性圈閉氣藏，構(gòu)造高部位有利于油氣的富集，含氣性較好，往構(gòu)造斜坡區(qū)含氣性整體較差，構(gòu)造位置高的氣井產(chǎn)能相對(duì)較高。無阻流量與中部海拔具有一定的正相關(guān)性（見圖2），相關(guān)系數(shù)為0.197 3。

圖2 龍王廟組氣藏單井無阻流量與中部海拔關(guān)系

2.2.2 儲(chǔ)層物性

優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是指賦存天然氣儲(chǔ)量的優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層段，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育是氣井產(chǎn)能大小的地質(zhì)基礎(chǔ)。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度、孔隙度是衡量?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育及物性的主要參數(shù)。通過相關(guān)性分析，無阻流量與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度呈明顯正相關(guān)（見圖3a），相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)為0.781 7；與孔隙度相關(guān)性不大（見圖3b）；儲(chǔ)能系數(shù)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度與孔隙度的乘積，可以表征儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力，受優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度影響，無阻流量與儲(chǔ)能系數(shù)呈明顯正相關(guān)（見圖4），相關(guān)系數(shù)為0.680 5。

圖4 龍王廟組氣藏單井無阻流量與儲(chǔ)能系數(shù)關(guān)系

2.2.3 裂縫密度

低滲儲(chǔ)層中裂縫發(fā)育程度對(duì)氣井的產(chǎn)能有直接影響，裂縫增大了低滲儲(chǔ)層的滲流能力，當(dāng)儲(chǔ)層裂縫十分發(fā)育并與井筒直接連通時(shí)，氣井一般具有較大的產(chǎn)能［26］。通過相關(guān)性分析，無阻流量與裂縫密度之間存在一定正向相關(guān)性（見圖5），相關(guān)系數(shù)為0.181 2。

圖5 龍王廟組氣藏單井無阻流量與裂縫密度關(guān)系

2.2.4 瀝青含量

龍女寺龍王廟組氣藏較磨溪主體區(qū)瀝青含量高，單井平均0.1%～1.2%，平均0.5%，瀝青厚度平均19 m。瀝青以碳質(zhì)瀝青為主，主要充填于孔隙和微裂縫中，隨著瀝青含量的升高，儲(chǔ)層導(dǎo)流能力變差。無阻流量與瀝青含量呈現(xiàn)一定的負(fù)向相關(guān)性（見圖6），但相關(guān)性不明顯，相關(guān)系數(shù)0.022 5。

圖6 龍王廟組氣藏單井無阻流量與瀝青含量關(guān)系

2.2.5 儲(chǔ)層改造及工藝井的實(shí)施

氣井增產(chǎn)改造是低滲氣藏得以高效開發(fā)的必要手段，通過酸化壓裂形成裂縫，連通孔洞，提高滲流能力。目前獲得高產(chǎn)的井均進(jìn)行了壓裂改造，鉆井、錄井等顯示裂縫發(fā)育的單井，如果未經(jīng)過儲(chǔ)層改造，自然產(chǎn)能也相對(duì)較低［27］。

統(tǒng)計(jì)顯示龍王廟組氣藏氣井無阻流量與壓裂參數(shù)泵壓和排量相關(guān)性不大（見圖7），但水平井可有效提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的鉆遇率，從而提高無阻流量8～13 倍。如M46 井直井鉆遇儲(chǔ)層53.4 m，平均孔隙度5.4%，測(cè)試獲氣10.45×104m3/d，無阻流量15.53×104m3/d，M53 井在M46 井原井眼開窗側(cè)鉆，鉆遇儲(chǔ)層815 m，平均孔隙度4.9%，測(cè)試獲氣109.54×104m3/d，無阻流量215×104m3/d，較M46井提高了13倍。

圖7 龍王廟組氣藏單井無阻流量與泵壓和排量關(guān)系

3 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析法是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，它以各種要素的樣品數(shù)據(jù)為依據(jù)，表現(xiàn)要素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和順序，如樣品數(shù)據(jù)反映的兩個(gè)因素變化趨勢(shì)基本一致，則二者的關(guān)聯(lián)性較大，反之，關(guān)聯(lián)性較?。?8］。

選取了磨溪主體區(qū)和龍女寺地區(qū)龍王廟組氣藏54 口已測(cè)試氣井的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度、中部海拔、裂縫密度、孔隙度及瀝青含量5個(gè)地質(zhì)參數(shù)和泵壓、排量2 個(gè)工程參數(shù)，共計(jì)7 個(gè)參數(shù)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，54口井中高產(chǎn)井34口，中產(chǎn)井9口，低產(chǎn)井11口，分布于氣藏西、中、東不同區(qū)域，具有代表性。

將54 口井無阻流量作為參考序列，7 個(gè)地質(zhì)工程參數(shù)形成的指標(biāo)序列作為比較序列，形成了8×54矩陣。為便于各個(gè)參數(shù)之間進(jìn)行比較，運(yùn)用公式（1）對(duì)各參數(shù)進(jìn)行處理變成無量綱數(shù)據(jù)。

根據(jù)公式（2）和公式（3），計(jì)算7 個(gè)比較序列對(duì)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)，見表2。

表2 產(chǎn)能影響因素關(guān)聯(lián)系數(shù)統(tǒng)計(jì)

式中，εoi(k)為第k個(gè)比較序列對(duì)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)；Δmin 和Δmax 分別為序列絕對(duì)差中的最大值與最小值；ρ為分辨系數(shù)，ρ∈(0,1)，一般取0.5；Δoi(k)為比較序列與參考序列的絕對(duì)值差，即：

各單井關(guān)聯(lián)系數(shù)較高的因素，其數(shù)值的高低決定單井無阻流量的高低。如M10 井無阻流量最大，為1 206×104m3/d，關(guān)聯(lián)系數(shù)高的因素為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度，是其他因素2倍左右，而M10井優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度也是54 口井中最大值，為64.8 m，因此，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度大決定了M10 井的無阻流量較高；M43 井無阻流量最小，為4.3×104m3/d，關(guān)聯(lián)系數(shù)較高的因素為瀝青質(zhì)含量和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度，其瀝青質(zhì)含量高達(dá)到0.9%，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度僅為14.6 m，決定了M43 井無阻流量較低。

因關(guān)聯(lián)系數(shù)值存在多個(gè)，所以取各參考序列關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值表示參考序列的關(guān)聯(lián)度，即：

式中，roi為比較序列與參考序列的關(guān)聯(lián)度，n=1,2,…,53,54。

由各影響因素關(guān)聯(lián)度可以看出，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度、裂縫密度和氣井中部海拔是決定氣井初期為高產(chǎn)井的關(guān)鍵因素（見表3）。

表3 龍王廟組氣藏產(chǎn)能影響因素關(guān)聯(lián)度排序

4 產(chǎn)能快速綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)所計(jì)算3 個(gè)主控因素的關(guān)聯(lián)度，建立了適用于龍女寺龍王廟組氣藏產(chǎn)能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)公式（5）。

式中，I為氣井綜合產(chǎn)能指標(biāo)；roi為主控因素與無阻流量的關(guān)聯(lián)度。

通過計(jì)算的綜合產(chǎn)能指標(biāo)與千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量關(guān)系圖建立了氣井初期產(chǎn)能指標(biāo)評(píng)價(jià)綜合圖版（見圖8），得到運(yùn)用綜合產(chǎn)能指標(biāo)快速評(píng)價(jià)初期產(chǎn)能的定量標(biāo)準(zhǔn)：I≤0.3 屬于低-特低產(chǎn)井，0.3＜I＜0.65為中產(chǎn)井，I≥0.65為高產(chǎn)井。

圖8 龍王廟組氣藏綜合產(chǎn)能指標(biāo)評(píng)價(jià)初期產(chǎn)能評(píng)價(jià)圖版

運(yùn)用所建立的綜合產(chǎn)能指標(biāo)快速評(píng)價(jià)初期產(chǎn)能方法，對(duì)2 口2021 年新投產(chǎn)氣井（M55 井和M56井）和1 口2022 年新測(cè)試氣井（M57 井）進(jìn)行初期產(chǎn)能評(píng)價(jià)，通過對(duì)比實(shí)際無阻流量和千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量，驗(yàn)證方法的適用性。評(píng)價(jià)結(jié)果表明氣井綜合產(chǎn)能指標(biāo)與初期產(chǎn)能具備良好相關(guān)性（見表4），已投產(chǎn)2口氣井能夠在一定產(chǎn)量下穩(wěn)定生產(chǎn)（見圖9），其中綜合產(chǎn)能指標(biāo)最高的高產(chǎn)井M56 井在20×104m3/d 產(chǎn)量下已穩(wěn)產(chǎn)2 年，且油壓相對(duì)較高（≥20 MPa）、遞減緩慢，生產(chǎn)效果較好。

表4 新投產(chǎn)氣井初期產(chǎn)能與綜合產(chǎn)能評(píng)價(jià)

圖9 M56井和M55井采氣曲線

5 結(jié)論

（1）受地質(zhì)及工程因素影響，龍女寺龍王廟組氣藏單井測(cè)試產(chǎn)量和無阻流量差異較大。

（2）優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度、裂縫發(fā)育程度及構(gòu)造是龍女寺龍王廟組氣藏氣井成為高產(chǎn)井的關(guān)鍵因素，與產(chǎn)能成正向相關(guān)性，同時(shí)，水平井可提高儲(chǔ)層的鉆遇率，增大優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度，也是獲得高產(chǎn)井的重要工藝手段。

（3）建立的適用于龍女寺龍王廟組氣藏產(chǎn)能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)公式能夠在氣藏早期評(píng)價(jià)階段生產(chǎn)資料較少的情況下，對(duì)氣井產(chǎn)能進(jìn)行快速定性評(píng)價(jià)，指導(dǎo)氣藏下步勘探開發(fā)部署工作。該產(chǎn)能快速評(píng)價(jià)方法對(duì)其他處于早期開發(fā)評(píng)價(jià)階段，地質(zhì)、開發(fā)資料較少的油氣藏單井產(chǎn)能評(píng)價(jià)具有一定借鑒價(jià)值。