某气田气井压力前缘到达渗流边界时间的判断

杨炳秀　何东博　王丽娟　孟德伟

1.中国石油勘探与生产公司,　北京　100007；2.中国石油勘探开发研究院,　北京　100083



某气田气井压力前缘到达渗流边界时间的判断

杨炳秀1何东博2王丽娟2孟德伟2

1.中国石油勘探与生产公司,北京100007；2.中国石油勘探开发研究院,北京100083

致密砂岩气藏储层物性差,流体流动阻力大、渗流速度低,压力前缘经过较长时间才能到达渗流边界。在进行气井生产指标评价时,采用压力前缘到达边界前和到达边界后的生产动态资料所得到的结果存在较大差异。准确判断气井压力前缘传导到边界的时间对评价气井生产指标尤为重要。以中国某致密砂岩气田为例,应用流线模拟技术、影响半径计算公式、产量不稳定分析法和气井动储量图版等四种方法进行了压力前缘到达边界时间的判断,并对判断结果进行了综合分析,得到该气田气井的压力前缘到达边界的时间为200～300 d。该结果较好地解释了随着生产时间的延长,气井生产指标发生变化的原因,为科学合理评价气井生产指标提供了指导。

致密砂岩;气井；压力前缘；边界；时间

0　前言

致密砂岩气是目前我国开发规模最大的非常规天然气,在天然气产量中所占比例较大[1-2]。中国某致密砂岩气田近年来得到了规模化有效开发,已达到年产250×108m3的生产规模,成为中国规模最大的天然气田[3-4]。

致密砂岩气藏储层物性差、非均质性强[5],气体流动阻力大、渗流速度低,气井的压力前缘经过较长时间才能到达边界,储集体的整体特征才能通过生产动态体现出来[6]。压力前缘到达边界的时间判断,对科学合理地评价气井的生产指标较为重要。本文以中国某致密砂岩气田为例,对气井压力前缘到达边界的时间进行判断。

1　气田概况

2002年气田投产,2006年开始规模建产,经过8年的持续开发,完成建产任务,年产能达到250×108m3,进入稳产阶段。由于储层物性差,非均质性强,气井控制储量和产能较低[9]。直井控制储量主要集中在1 000×104～3 500×104m3,单井配产1×104m3/d[10-11]。

2　压力前缘到达边界时间的判断

致密砂岩气藏的储层物性差,气体流动速度慢,同时储集层非均质性强,内部发育细小的夹层,阻碍气体流动,导致气体流动前缘到达渗流边界的时间较长。在流动前缘到达渗流边界之前,随着生产时间的延长,气井控制储量会逐渐增加；当流动前缘到达渗流边界以后,气井控制储量保持不变。所以在流动前缘到达渗流边界前后,气井生产的评价指标会有较大差异。下面以某致密砂岩气田为例,通过流线模拟技术、影响半径计算公式、产量不稳定分析法和气井动储量变化图版等四种方法计算压力前缘到达渗流边界的时间。

2.1流线模拟技术

流线模拟技术在早期流管方法基础上发展而来,它可以真实地反映出流体的实际运移路线,而在传统有限差分方法模拟中,流体沿着网格流动,网格尺度越大,流体流动轨迹与真实运移路线偏差越大。流线模拟技术将三维模型转化为一维流线模型,沿着压力梯度的方向,形成流体流动的流线。对于注入井向生产井追踪流线,通过流线分布可以清楚地显示油水驱替前缘的变化,同样对于存在渗透阻挡层和流动边界的流动单元,也可以清楚地看到渗透阻挡层和流动边界对气井生产动态的影响,并量化压力前缘到达渗透阻挡层和流动边界的时间。

本文选用比较成熟的数值模拟软件Eclipse的Fron-tsim流线模块设计了概念模型,依据某致密砂岩气田的储层参数,设定了模型基本参数,具体如下：气水两相均质模型,网格大小5 m×5 m×10 m,网格数240×240×1,孔隙度0.09,渗透率0.07×10-3μm2,含气饱和度0.7,束缚水饱和度0.3。模型中间部署1口气井,气井采用定井底流压生产,模拟结果见图1和表1。

从图1可以看出,流线直观地显示了压力前缘的变化过程,也将边界对流体流动的影响可视化。根据表1模拟统计结果,对渗透率为0.07×10-3μm2,半径为300～400 m的均质储层,压力前缘完全到达边界的时间为50～200 d。由于模型是理想的均质模型,模型计算结果比实际储层的压力前缘到边界的时间短。所以某气田气井的压力前缘到达边界的时间大于区间50～200 d。

a) 75 d

b) 320 d

c) 610 d

表1应用流线模拟技术计算的影响半径与开井时间的关系表

开井时间t/d影响半径r/m2.65010.310035.820056.3300198.7400298.3500395.8600

2.2影响半径公式计算

对于1口气井生产后,井底压力开始下降,压力降从井底逐渐向周围扩展,形成一个压降漏斗,随着时间的推移,压降漏斗不断扩大。根据影响半径的定义,在t时刻,压降漏斗的边界扩展到半径r的位置,半径r以内的地层受到生产井的扰动,压力发生了变化,半径r以外的地层压力未发生变化[12]。

影响半径的公式：

依据气田的储层物性,K=0.07×10-3μm2,μ=0.023 mPa·s,φ=0.09,Ct=0.02 MPa-1时,代入公式,得到影响半径与时间的关系(表2)。气田有效砂体的大小主要为600 m×800 m,根据表2,压力传导到边界的时间大致在85～273 d。

表2应用影响半径公式计算的影响半径与开井时间的关系表

开井时间t/d影响半径r/m4.35017.110068.520085.2300273.8400427.8500616.1600

2.3产量不稳定分析法

产量不稳定分析是基于试井理论,利用动态资料评价气井的控制储量和泄气面积。该方法考虑裂缝长度、表皮系数、渗流边界等一系列参数建立解析模型,利用井的生产动态历史数据和储集层的基本地质参数进行拟合,使模型计算结果与井的实际生产动态和动储量一致,进而可以确定气井的泄气半径和控制储量。同时,依据拟合模型,可预测气井今后的生产动态,另外根据拟合图版,可以间接得到气体流动进入边界控制流的时间。

图2　气井日产量Blasingame典型曲线拟合图

图3　物质平衡时间

气井开始投产时,压降漏斗的范围不断扩大,当压力前缘到达边界后,流动状态逐渐转化成边界控制流。故压力前缘到达边界的时间会稍早于边界控制流的时间。故126口气井的压力前缘到达边界的时间稍早于时间段150～300 d。

2.4气井动储量图版

为了分析气井控制储量随时间的变化,选择230口生产较稳定的典型气井,分别应用30、60、90、120、150、200、300、400、600、1 000、1 500 d的生产动态,选用RTA软件进行拟合分析,拟合不同生产时间的历史动态,得到不同生产时间的控制储量。

气井投产之后,压力逐渐传播到边界,在压力前缘到达边界之前,气井的动储量逐渐增加,当压力传播到边界后,流体进入边界控制流阶段,气井的控制储量保持不变[14]。从图4可以看出,在310 d以前,随着生产时间的延长,计算的动储量逐渐增加；超过310 d之后,动储量基本保持不变。图4也反映了压力传导过程中气井动储量的变化,所以从图4可以判断,压力前缘到达边界的时间在310 d左右。

图4　应用不同生产时间的生产动态计算的动储量

3　结论

1)应用流线模拟技术、影响半径计算公式、产量不稳定分析法和气井动储量图版等四种方法计算，结果表明,某气田气井投产后,压力前缘到达边界的时间大致为200～300 d。

2)气井生产指标评价应选择投产时间超过300 d的气井进行,否则生产动态评价的生产指标会偏低。

3)四种评价方法中流线模拟技术得出的气体到达渗流边界的时间偏小；影响半径计算公式法得出的气体到达渗流边界的时间稍偏小；产量不稳定分析法和气井动储量模板分析法,评价结果更具客观性和科学性。

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2015-11-07

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2011 ZX 0515)

杨炳秀(1966-)，女，山东招远人，高级工程师，博士，主要从事天然气开发生产管理工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.02.009