致密高壓火山巖氣藏合理生產(chǎn)壓差研究

◇中國石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院 邱一新

致密高壓氣藏普遍存在應(yīng)力敏感性，在開發(fā)和生產(chǎn)過程中，制定合理的生產(chǎn)壓差、防止儲層滲透率大幅度下降，對氣井生產(chǎn)具有重要意義。本文歸納出氣井合理生產(chǎn)壓差制定原則，結(jié)合氣藏實(shí)際情況，利用經(jīng)驗(yàn)法、產(chǎn)能方程法和采氣指示曲線法，研究出適用于C2井區(qū)的合理生產(chǎn)壓差范圍。本文為致密高壓火山巖氣藏合理生產(chǎn)壓差和合理生產(chǎn)制度制定提供了數(shù)據(jù)和理論支撐。

C2井區(qū)位于松遼盆地中部長嶺斷陷查干花次凹東部斜坡帶，儲層滲透率主要介于0.01-0.1mD之間，有效儲層孔隙度在5%左右，地層壓力系數(shù)為1.51，屬于低孔、致密、高壓火山巖氣藏。井區(qū)普遍存在井口壓力和產(chǎn)氣量下降速度快、產(chǎn)氣量幾乎無穩(wěn)產(chǎn)期的問題，巖心應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著壓差增大，滲透率損失率高達(dá)31.4%-67.4%，因此需要優(yōu)化生產(chǎn)制度、制定合理的生產(chǎn)壓差，為井區(qū)下一步開發(fā)、生產(chǎn)提供參考。

氣井合理的生產(chǎn)壓差應(yīng)滿足如下基本條件[1-5]：①生產(chǎn)壓差小于出砂的臨界生產(chǎn)壓差，防止儲層巖石結(jié)構(gòu)倍破壞而出砂；②使產(chǎn)氣量大于臨界攜液流量，防止井底積液；③延長無水采氣期、防止底水錐進(jìn)；④避免氣井在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較大的非達(dá)西效應(yīng)；⑤避免應(yīng)力敏感引起的滲透率損失。

C2井區(qū)氣井產(chǎn)水量較低、氣液比穩(wěn)定，氣藏?zé)o邊底水，因此在研究合理生產(chǎn)壓差制度時，主要考慮儲層物性和非達(dá)西滲流等影響，采用經(jīng)驗(yàn)法、采氣指示曲線法和產(chǎn)能方程法求取合理生產(chǎn)壓差范圍。

1 經(jīng)驗(yàn)法

經(jīng)驗(yàn)法求取合理生產(chǎn)壓差的方法，就是借鑒其他氣藏氣井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)取值類型和系數(shù)，計(jì)算出適用于目標(biāo)氣藏的合理壓差范圍，常用的經(jīng)驗(yàn)法包括原始地層壓力法和物性法[6]。

1.1 原始地層壓力法

原始地層壓力法是以原始地層壓力的0.1-0.15倍作為合理生產(chǎn)壓差范圍[7-8]。C2井區(qū)C2井原始地層壓力68.33MPa，計(jì)算合理生產(chǎn)壓差范圍為6.83-10.25MPa。

1.2 儲層物性法

儲層物性法是根據(jù)滲透率對儲層進(jìn)行分類，不同類型儲層適用于不同合理生產(chǎn)壓差范圍，如表1所示，C2井區(qū)儲層滲透率主要分布在0.01-0.1mD之間，屬于一類儲層，合理生產(chǎn)壓差為4MPa。

表1 儲層類型與合理生產(chǎn)壓差

2 產(chǎn)能方程法

根據(jù)氣井產(chǎn)能二項(xiàng)式產(chǎn)能方程，當(dāng)產(chǎn)量已知時，可以求得對應(yīng)的井底流壓和生產(chǎn)壓差[9]：

其中，Pe為地層壓力，Pwf為 井底流壓，qsc為產(chǎn)氣量，A為達(dá)西項(xiàng)系數(shù)，B為非達(dá)西項(xiàng)系數(shù)。

通過求取產(chǎn)能方程和無阻流量，確定合理產(chǎn)量，進(jìn)而求取合理產(chǎn)量對應(yīng)的井底流壓和生產(chǎn)壓差。

2.1 產(chǎn)能方程求取

C2井常規(guī)回壓試井測試數(shù)據(jù)如表2所示，求得產(chǎn)能方程為：

表2 C2井常規(guī)回壓試井測試數(shù)據(jù)

其中，Cw為 校正系數(shù)。

根據(jù)產(chǎn)能方程，令井底流壓Pwf為 0.101MPa，求得對應(yīng)的qsc即為無阻流量，計(jì)算結(jié)果為7.5萬方/天。

2.2 合理生產(chǎn)壓差計(jì)算

確定氣井無阻流量后，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)配產(chǎn)法確定合理產(chǎn)量，進(jìn)而確定井底流壓和生產(chǎn)壓差。對于生產(chǎn)初期的氣井，按照無阻流量的1/6到1/5進(jìn)行配產(chǎn)，對于生產(chǎn)中后期的氣井，按照無阻流量的1/4到1/3進(jìn)行配產(chǎn)，這個取值在使用時還會隨著實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整[10-11]。結(jié)合C2井區(qū)生產(chǎn)實(shí)際，按照無阻流量的25%到40%進(jìn)行配產(chǎn)，即日產(chǎn)氣為2到3.2萬方/天，代入產(chǎn)能方程，計(jì)算得到對應(yīng)的生產(chǎn)壓差范圍為2.5-6.5MPa。

3 采氣指示曲線法

在氣井生產(chǎn)過程中，當(dāng)產(chǎn)氣量較小時，主要是粘滯力起作用，表現(xiàn)為達(dá)西流動，氣井產(chǎn)量和生產(chǎn)壓差呈直線關(guān)系；隨著氣井產(chǎn)量升高，主要是慣性阻力起作用，表現(xiàn)為非達(dá)西流動，氣井產(chǎn)量和生產(chǎn)壓差呈非線性關(guān)系，此時井底附近會產(chǎn)生附加的壓力降，增加額外能耗[11-13]。利用二項(xiàng)式產(chǎn)能方程，能夠繪制生產(chǎn)壓差和產(chǎn)量的關(guān)系曲線，如圖1所示，偏離直線段的點(diǎn)對應(yīng)的生產(chǎn)壓差為10MPa，即合理的生產(chǎn)壓差上限為10MPa，超過這個臨界值，會產(chǎn)生非達(dá)西流動。

圖1 生產(chǎn)壓差-產(chǎn)氣量曲線

4 結(jié)論

（1）合理的生產(chǎn)壓差能夠防止氣井出砂、積液、底水錐進(jìn)和產(chǎn)生非達(dá)西流動能耗，對于致密高壓氣藏，更需要制定合理的生產(chǎn)壓差，以避免滲透率的大幅損失。

（2）綜合經(jīng)驗(yàn)法、產(chǎn)能方程法和采氣指示曲線法，確定C2井區(qū)的合理生產(chǎn)壓差范圍為2.5-10MPa。

（3）在致密高壓火山巖氣藏的開發(fā)和生產(chǎn)過程中，應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合具體的儲層物性特征，合理利用地層能量，及時調(diào)整生產(chǎn)制度，優(yōu)化氣藏開發(fā)效果。