非常规气藏压裂井产能评价方法

蔡振华，廖新维

(中国石油大学(北京)，北京 102249)

引 言

非常规气藏地质条件复杂，非均质性极强，单井控制储量低，关井压力恢复缓慢，具有较高的应力敏感特征，压裂裂缝随着地层压力降低而逐渐闭合。这些因素导致气井的产能也具有动态变化特征，且产能测试施工成本较高，从经济角度考虑，在生产周期内无法实现多次产能试井［1－2］。针对以上问题，本文提出了1套非常规气井动态产能的评价方法，合理利用生产数据进行拟合，节省了实际测试时间，节约了开发成本。

1 产能评价方法

1.1 生产动态拟合

生产动态分析方法包括阿普斯等方法、现代的Normalized Pressure Integral(NPI)、Blasingame等方法［3－7］。基本思想是通过引入新的无因次流量、压力、拟时间函数，利用典型曲线拟合(包括生产历史拟合方法)，实现不关井条件下利用气井日常生产数据(井口压力和产量)获得储层参数。如果该井有压力恢复试井，可通过二者结果进行相互验证，提高拟合结果准确度。

1.2 模拟产能测试

1.2.1 气井产能方程产能测试最重要就是确定气井产能方程，即:

式中:ψ(pR)为pR拟压力，P Pa/s;pR为地层压力，MPa;ψ 为 pwf拟压力，P Pa/s;pwf为井底流压，MPa;A、B为二项式系数;Q为气井流量m3/d。

由式(1)可知，为求取Q值，需先确定二项式系数A、B准确值。

1.2.2 等时测试阶段和延续流动阶段产量确定

对于1个处于稳产期的气井来说，可以轻易获得该井的稳定流压和产量，利用陈元千提出的一点法无阻流量公式［8］进行计算，即:

式中:QAOF为无阻流量，104m3/d;Qg为井口标况下产量，104m3/d。

依次按照QAOF的10%、20%、40%、60%确定等时测试阶段产量序列;按照QAOF的50%确定延续流动阶段产量。

1.2.3 产能方程系数B值与等时生产时间关系

理论分析表明，为获得稳定的产能方程系数B，需使修正等时试井的等时生产时间大于气井的井筒储集效应时间，此时的不稳定产能曲线为相互平行的直线。开井初期，由于受井筒储集效应的影响，产能方程系数B是1个随时间延长而不断增大的变量，B只有在时间达到一定数值时方为一恒定常数。描述B变化规律的数学式为［9－11］:

式中:Bt为不存在井储效应时的二项式产能方程系数;t为生产时间，h;β为二项式参数B变化速率参数，与气井地层系数具有良好相关性。

其中:

针对燃气企业来说，其有着一个庞大的运营体系，随着清洁性能源的全面普及和应用，这给燃气企业的发展提供了条件。其不仅可以给城市群众生活提供诸多便利，同时还能减少交通运营成本投放，改善城市基础设施，对提升城市环境质量以及推动社会经济稳定发展起到了现实性的效果。

式中:K为有效渗透率，10－3μm2;h为储层有效厚度，m。

图1为等时生产时间与B的关系曲线。由图1可看出，B值与等时生产时间关系曲线有明显拐点，说明在等时生产时间达到一定数值时，B值为恒定常数。以稳定点处对应的绝对无阻流量为基准，在相差10%的范围内确定的时间即合理等时生产时间。

图1 产能方程B系数与等时生产时间关系曲线

1.2.4 二项式系数A值与延续生产时间关系

当确定的延续生产时间偏小时，未等到边界非均值对气井动态产生影响就计算A值，此时井底流动压力可能保持较小下降速率，计算出的A值偏小;而实际上，在正确的延续生产时间内，边界或地层非均质已经开始对气井动态产生影响，此时A值才为准确实际数值。显然，偏小的延续生产时间将导致A值过小，而A值与气井绝对无阻流量又成反比关系，由此推出，偏小的延续生产时间将导致无阻流量偏大，产能计算误差较大。

对于处于拟稳定状态的气井，二项式系数A可以表示为:

式中:T为气藏温度，K;re为气藏边界半径，m;rw为井筒半径，m;S为表皮系数。

图2 延续阶段时间与产能方程A系数关系曲线

2 应用举例

2.1 苏里格致密气藏93井

以苏里格致密气藏苏93井为例，采用“直井压裂+有限导流+径向复合地层+无边界”模型，进行模拟等时修正试井。地层参数如下:裂缝半长为50 m，裂缝导流能力为170 ×10－3μm2·m，地层系数为24.6，地层渗透率为 1.7 × 10－3μm2，地层压力为28.6 MPa，内区半径为50.9 m，内外区渗透率比值为1.69。等时生产时间为24 h，延续生产时间为30 d，模拟压力结果与实际测试数据对比见表1。

根据以上数据，建立出模拟二项式产能方程和实际二项式产能方程，进行对比。

结果显示，模拟测试中二项式系数A值为1192.57，B值为16.473，所得无阻流量为26.67×104m3/d;实际测试中二项式系数A值为1231.50，B值为18.426，所得无阻流量为24.25×104m3/d。对比发现，模拟测试数据与实际测试数据非常接近，证明了应用该评价方法所得结果相对准确。

2.2 苏15井产能特征

根据本文方法，求出苏15气井生产数据各段产能和无阻流量(表2)。

表2 苏15井动态参数

由表2数据得出无阻流量随着生产时间变化的曲线(图3)。通过实际计算发现，气井无阻流量随着时间不断下降，但下降速度逐步变缓，在曲线中有明显拐点。

图3 苏15井无阻流量随时间变化曲线

3 结论

(1)利用现代生产动态分析方法获得储层参数，将参数代入模型，模拟等时修正时间，可获得该井产能方程和无阻流量。

(2)等时生产时间和延续生产时间的准确度对二项式系数的确定具有较大影响。

(3)通过实际计算发现，气井无阻流量随着时间不断下降，但下降速度逐步变缓，在曲线中有明显拐点。

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