氣藏型儲氣庫注氣期試井分析探討

劉曉旭，周 源，王 霞，羅 鑫，周道勇

(中國石油西南油氣田分公司，四川 成都 610041)

0 引 言

氣藏型儲氣庫由于自身獨特的天然優(yōu)勢，在儲氣庫中所占比例達到了76.70%[1]，中國地下儲氣庫也以氣藏型儲氣庫為主[2]。由于氣藏型儲氣庫采氣期時間較短(通常為3～4個月)，采氣安排緊湊、強度大，通常沒有足夠的時間進行測試，而注氣期時間相對較長(通常為7～8個月)，注氣強度小，具備井下測試作業(yè)的條件[3-5]。因此，為掌握儲氣庫注采過程中的儲層物性與滲流能力的變化，在注氣期開展試井測試是不可或缺的技術手段。鑒于目前針對儲氣庫注氣期試井的研究在國內外尚屬空白[6-11]，基于相國寺儲氣庫注氣期井下連續(xù)油管試井測試及采氣期試井測試結果，開展了儲氣庫注采過程中滲流特征及其影響因素的分析[12-18]。

1 相國寺儲氣庫簡況

相國寺儲氣庫是中國西南地區(qū)第1座地下儲氣庫，由相國寺石炭系氣藏枯竭后改建。儲氣庫設計庫容為42.6×108m3，其中，墊底氣量為19.8×108m3，工作氣量為22.8×108m3，運行壓力為13.2～28.0 MPa。相國寺儲氣庫自2010年2月開展先導性試驗，2013年6月底注氣并投入運營，目前共有注采井13口，監(jiān)測井6口(其中1口監(jiān)測井兼具采氣功能)。

2 儲氣庫注氣期影響因素及試井特征分析

儲氣庫注氣期，氣體在壓差作用下經井筒從井底流向儲層，儲層壓力升高，是采氣期的逆過程。與儲氣庫采氣期相比，儲氣庫注氣期最主要特征表現(xiàn)為溫降效應、變表皮效應以及儲層應力敏感，在試井特征曲線上也存在較大的差別。

XC7井是位于相國寺儲氣庫中北部的一口定向注采井，鉆遇儲層長度為35 m。該井在2013年10月開展了注汽測試，采用井下連續(xù)油管技術在注氣末期開展了停注壓力降落試井，2014年12月，采用鋼絲下壓力計技術，開展了采氣期內的關井壓力恢復試井。以XC7井注氣期內的關井壓力降落試井為例，闡述儲氣庫注氣過程中產生的溫降效應、變表皮效應以及儲層應力敏感效應，并剖析這些因素在試井雙對數(shù)曲線上的響應特征。

2.1 注氣溫降效應

圖1 XC7井溫降效應下的試井雙對數(shù)曲線Fig.1 The double logarithmic curve of welltest of Well XC7 under temperature drop effect

2.2 變表皮效應

儲氣庫注氣過程中，尤其是注氣初期，由于地面管線內的各種雜質(泥土、鐵銹等)混合增壓機組潤滑油、緩蝕劑等隨氣流一起帶入井底，造成井筒與儲層堵塞。而在采氣過程中，這些污染物會隨著氣流帶出井底，減輕對儲層的污染，表皮系數(shù)減小。因此，在儲氣庫注采運行過程中，井底表皮系數(shù)是動態(tài)變化的，這種表皮系數(shù)變化定義為變表皮效應。圖2為不同表皮系數(shù)下試井雙對數(shù)曲線(圖中S為儲氣庫注采井的表皮系數(shù))。由圖2可知，不同表皮系數(shù)下的無因次壓力、無因次壓力導數(shù)雙對數(shù)曲線差異較大，主要表現(xiàn)為隨表皮系數(shù)減小，無因次壓力曲線整體下移，無因次壓力導數(shù)曲線的過渡流段下移，而對無因次壓力導數(shù)中的徑向流段影響較小。

圖2 XC7井不同表皮系數(shù)下的試井雙對數(shù)曲線Fig.2 The double logarithmic curve ofwell test of Well XC7 with different skin coefficients

2.3 儲層應力敏感

在注氣期，由于地層壓力升高，閉合的微裂縫重新開啟，孔隙及喉道半徑變大，在一定程度上會提高儲層滲透率；反之，在采氣期，由于地層壓力下降速度較快，微裂縫會發(fā)生一定程度的閉合，孔隙及喉道半徑變小而造成儲層滲透率下降。在儲氣庫反復注采過程中，由于注采強度大，壓力變化幅度也較大，儲層的滲流能力勢必會受到應力敏感的影響。

圖3為不同儲層滲透率下的雙對數(shù)曲線(圖中K為儲層滲透率，mD)。儲層滲透率在雙對數(shù)曲線上主要表現(xiàn)為隨滲透率的增大，雙對數(shù)曲線基本呈平行下移。

圖3 XC7井不同儲層滲透率下的試井雙對數(shù)曲線Fig.3 The double logarithmic curve of Welltest of Well XC7 with different reservoir permeability

綜上所述，表皮系數(shù)與滲透率的影響機理不同，二者在試井曲線上的響應特征不同，表皮系數(shù)主要影響壓力導數(shù)曲線的過渡流段，而滲透率主要影響徑向流段。由于儲氣庫同時存在變表皮效應與儲層應力敏感，對同一口注采井而言，在不同注采周期開展測試得到的試井曲線特征與儲層參數(shù)勢必存在較大的差異。

3 應用與分析

3.1 在同一運行周期下，注氣期與采氣期滲流特征大致相同

XC3井位于相國寺儲氣庫中部，是一口水平段長度為200 m的水平注采井。2014年9月，該井在注氣過程中開展了停注關井壓力降落試井后，通過地面流程倒換完成了采氣關井壓力恢復試井。圖4為XC3井注氣期關井壓力降落試井與采氣期關井壓力恢復試井雙對數(shù)曲線疊加圖。表1為2次試井解釋結果對比。

圖4 XC3井注氣期關井壓力降落試井與采氣期關井壓力恢復試井雙對數(shù)曲線疊加圖Fig.4 The superposition plot of doublelogarithmic curves of well test with shut-in pressuredrop in injection period and well test with shut-inpressure recovery in production period of Well XC3

表1 XC3井試井解釋參數(shù)對比Table 1 The comparison of well testinterpretation parameters of Well XC3

對比2次試井曲線特征與解釋參數(shù)可知，無論是注氣期還是采氣期，由于2次試井測試時間相近，試井曲線特征基本相同，試井解釋得到的儲層滲透率、表皮系數(shù)與探測半徑等參數(shù)也基本接近。這表明與采氣試井測試相比，利用注氣期進行試井測試得到的儲層參數(shù)具有同樣的參考價值。

3.2 不同注采運行周期下，注氣期與采氣期試井曲線特征與解釋結果差異較大

圖5為XC7井在2013年9月注氣期關井壓力降落試井與2014年12月采氣期關井壓力恢復試井雙對數(shù)曲線疊加圖。表2為2次試井解釋結果對比。

圖5 XC7井注氣期關井壓力降落試井與采氣期關井壓力恢復試井雙對數(shù)曲線疊加圖Fig.5 The superposition plot of double logarithmiccurves of well test with shut-in pressuredrop in injection period and well test withshut-in pressure recovery in production period of Well XC7

由圖5可知，由于2次測試條件不同，各影響因素發(fā)生了變化，2次試井雙對數(shù)曲線特征差異較大，解釋結果也存在較大的差異。由表2解釋結果可以得到如下結論。

(1) 2014年采氣期試井解釋滲透率明顯高于注氣期測試解釋滲透率。這是由于2013年注氣期關井壓力降落試井處于第1注氣周期，地層壓力較低，儲層中部分裂縫仍處于閉合狀態(tài)，氣藏開發(fā)過程中的應力敏感的影響較大。2014年12月采氣期測試時地層壓力較高，部分裂縫重新張開，儲層滲透率有一定程度的恢復。

(2) 2014年注氣期表皮系數(shù)明顯高于2013年采氣期表皮系數(shù)。這說明注氣過程加重了井底污染，而采氣過程能帶出部分污染物，在一定程度上緩解了井底污染。

4 結論及建議

(1) 氣藏開發(fā)中的試井分析方法同樣適用于儲氣庫注氣過程，與采氣期測試相比，注氣期試井分析結果具有同樣的參考意義。

(2) 儲氣庫注氣過程中的溫降效應在試井雙對數(shù)曲線上的響應不明顯，對試井解釋結果的影響可基本忽略不計。

(3)由于變表皮效應與儲層應力敏感的影響，儲氣庫不同注采運行周期內試井曲線特征與解釋結果差異較大。

(4) 儲氣庫注氣時應確保地面管線內無雜質，并防止?jié)櫥团c絲扣油帶入井底污染地層，定期清洗井筒內污染物來提高儲氣庫調峰采氣能力。

(5) 在編制儲氣庫注采運行方案時，應充分考慮變表皮效應與儲層應力敏感的影響，通過在不同運行周期內開展試井測試來準確掌握儲氣庫注采能力。