窄河道致密砂岩气藏产能评价方法研究

李南颖

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 6 10041）

一个新区常常通过开展多口气井系统试井，校正得到适合该气田的产能公式[4-8]。由于ZJ气田沙溪庙组气藏河道窄、物性差、储层供给能力差，不稳定流动时间较长，存在着压力、产量随着生产时间快速下降的特征，现场往往难以达到试井要求，气井产能评价难度较大[9]。

针对目标区试气过程中实测资料少的问题，结合河道地质、渗流特征，利用解析及数值模拟方法，分别建立了主力河道渗流模型对气井进行系统试井模拟[10-14]，根据不同工作制度下生产井的生产压差与产量关系，回归得到气井二项式产能方程系数，进而计算“一点法”产能公式经验系数α，为该区气井产能评价提供了理论支撑。

1 气井产能测试

产能为一定井底回压下的气井供气量。产能测试是指改变若干次测试井的工作制度，测量在各个不同工作制度下井的稳定产量及相应井底压力，利用稳定试井分析理论研究测试井生产能力的一种动态方法，现场主要应用回压试井、等时试井、修正等时试井三种经典方法[15，16]。

1.1 回压试井法

回压试井法是用三个以上不同的工作制度连续生产，同时记录气井生产时的井底流动压力。该方法要求每个工作制度产气量和井底流动压力基本达到稳定，同时地层压力也基本不变。致密砂岩气藏储层物性较差，不稳定流动时间长，长时间开井导致地层压力下降，采用该方法难以获得此类气藏精确产能，具有一定的局限性。

1.2 等时试井法

等时试井法是用三个以上不同的产量生产相同的时间，该方法实施时不要求流动压力达到稳定，但在每一产量生产之前需关井一段时间使井底流压恢复或接近于原始地层压力，最后再采用一个较小的工作制度延续生产直到流压达到稳定。该方法适用于低渗致密砂岩气藏产能测试，大大地缩短了开井生产时间，但每次关井后井底压力恢复至原始地层压力所需时间长，现场应用测试周期较长。

1.3 修正等时试井法

修正等时试井法是对等时试井法的改进，这一方法克服了等时试井法测试时间长的缺点，实施时不要求关井后压力必须恢复至原始地层压力。每次关井时间相同，最后以一个较小的工作制度生产较长时间，直到井底流压达到稳定，通常称最后一个工作制度为延时测试，即稳定井底流动压力下的产气量。该方法测试周期短，适用于低渗致密气藏的产能测试。

总之，0.1mg/kg纳布啡用于无痛胃肠镜检查具有和舒芬太尼0.1μg/kg用量相似的镇静镇痛效果，呼吸抑制发生率低于舒芬太尼；小剂量异丙嗪麻醉前静注，可有效预防纳布啡引起眩晕的副作用，减少丙泊酚用量，值得临床推广使用。

2 气井产能评价

常用的气井产能评价方法为二项式试井分析方法[15]。根据Forcheimer二项式产能方程（式1）：

式中：pR-地层压力，MPa；pwf-井底流动压力，MPa；qg-地层产气量，104m3/d；μg-地层气体的黏度，mPa·s；Z-气体偏差系数，无因次；Tgc-地面标准温度，K；Pgc-地面标准压力，MPa；k-地面有效渗透率，μm2；h-地层有效厚度，m；re-气井的供给边界半径，m；rw-井底半径，m；s-表皮系数；γg-天然气相对密度，无因次；β-孔隙介质内湍流影响的惯性阻力系数，无因次。

方程右边第一项表示消耗于黏滞性引起的压力损失，第二项表示惯性引起的压力损失，这两项损失之和构成气体流入井的总压降。A和B分别表示储层中层流和湍流流动部分的系数。

一点法试井是气井产能试井的方法之一，只要求测区一个稳定产量和该产量生产时的稳定的井底流压以及当时的地层压力即可。一点法计算无阻流量经验公式来源于二项式产能方程。气井绝对无阻流量是指井底流压为0.101 MPa下的气井产量，可用产能方程（式2）表示：

与地层压力相比，大气压很小可以忽略。简化公式（1）、（2），可以得到：

从而获得一点法公式的经验系数α的表达式（式4）。

计算气井绝对无阻流量qAOF可表示为：

陈元千教授根据我国多个气田16口井的多点系统试井资料分析，提出一点法无阻流量经验公式。

3 气井系统试井模拟分析

以油气渗流理论为基础，通过解析法、数值法两种方法分别模拟气井以不同的生产制度按一定顺序进行生产，从而得到井底流动压力与产气量。以W1井为例，应用修正等时试井的产能测试方法，根据试井测试要求，设计测试产量、生产时间等参数，建立系统试井模拟模型。

3.1 测试生产制度的确定

3.1.1 测试产量确定 测试工作制度的选择取决于测试系统的流体和岩石特性，主要内容包括最大、小工作制度和测试产量序列三个方面。对于气井，最小工作制度产量应满足大于临界携液流量，大约是无阻流量的10%，最大工作制度一般应低于无阻流量的50%。

气井无阻流量可根据气藏及气体物性参数估算获得，采用公式如下：

公式计算得出W1井无阻流量8.898 4×104m3/d，最小工作制度按照无阻流量的10%取值，采用等差递增方式，以 1 ×104m3/d、2×104m3/d、3×104m3/d、4×104m3/d、5×104m3/d五个不同的工作制度生产。

3.1.2 测试生产时间确定 计算压力稳定所需时间ts的公式如下：

式中：ts-气井压力稳定所需时间，h；Φ-孔隙度；μg-天然气黏度，mPa·s；Sg-含气饱和度；re-气井的供给边界半径，m；k-地层渗透率，10-3μm2；p-地层压力，RMPa。

根据上式，计算得到W 1井流动达到稳定所需时长约为240 h。

3.2 产能测试模拟分析

3.2.1 解析模拟分析 通过Topaze生产预测软件对气井生产数据进行拟合，反演得到反映测试气井地层特性的储层参数，利用saphir试井解释软件建立单井解析渗流模型，进行气井的系统测试模拟（见图1），设定该井以1×104m3/d、2×104m3/d、3×104m3/d、4×104m3/d、5×104m3/d五个不同的工作制度开井生产，每个油嘴开井生产后关井，开关井时间都相同，在第五次开井后，增加一次延时开井，生产较长时间使流动达到稳定，模拟得到每个产量q及相应的地层压力pR及井底流压pwf（见表1）。

3.2.2 数值模拟分析 在建立的地质模型基础上，结合压力恢复测试解释结果，利用Eclipse软件建立W1井分段压裂水平井单井数值模拟模型，对生产井的历史生产数据进行拟合，通过适当调整渗透率等物性参对数值模拟模型进行修正，得到与实际储层更接近的模拟模型（见图2、图3）。按照设计的生产制度，建立不同生产制度下压力预测模型，通过数值模拟计算结果，得到与产量相对应的井底流压（见图4、表2），从而对气井产能进行评价。

图1 W1系统试井模拟曲线

表1 W1井解析模拟等时修正试井压力及产量

表2 W1井数值模拟等时修正试井压力及产量

4 “一点法”产能公式经验系数的校正

利用模拟数据做出不同产气量下气井地层压力与井底流压的平方差的关系曲线。具体计算方法是：

图2 W1分段压裂水平井单井数值模拟示意图

图3 W1生产历史拟合图

图4 W1生产预测曲线图

线性回归前五个工作制度，根据延时测试得到的产气量与稳定的井底流动压力关系曲线（见图5、图6），校正得到二项式产能方程（式1）的系数A、B值，求解无阻流量qAOF，最后将得到的A、B、qAOF代入经验系数α值的表达式（式4），即可获得经验系数α值（见表3）。

表3 W1系统试井模拟计算结果表

图5 W1井解析模拟二项式产能曲线

图6 W1井数值模拟二项式产能曲线

对ZJ气田多口井系统试井测试模拟，建立气井二项式产能方程，利用其二项式系数A、B值，即可计算得到每口井的一点法系数α值，计算结果（见表4），α值位于0.16～0.54，平均值为0.39。

由此得到适用于ZJ气田产能评价的“一点法”计算公式，即：

5 实例分析

W 9井位于JS11层位的一口水平评价井。该井试气阶段以五个不同工作制度连续生产进行产能测试（见表5），在稳定流压 30.58 MPa、30.2 MPa、29.97 MPa、29.47 MPa、28.7 MPa的情况下，分别获天然气产量1.06×104m3/d、2.04×104m3/d、2.41×104m3/d、3.08×104m3/d、3.54×104m3/d。

对比校正后的“一点法”经验公式和陈元千“一点法”经验公式（α=0.25）两种方法所计算获得的无阻流量，进行误差分析（见表6）。

通过实例分析可以看出，校正后的公式计算无阻流量较传统“一点法”公式计算得到的无阻流量值相比误差更小。

6 结论

（1）ZJ气田河道薄窄，储层供给能力差，产能测试中流压及产能难以达到稳定，难以满足产能测试的要求。针对未进行产能试井的气井，解析分析及数值模拟法是一种较为准确的计算气井无阻流量的方法。

（2）根据河道地质参数及气井生产动态参数，采用解析及数值模拟方法可有效建立气井生产动态预测模型，通过模拟不同工作制度下气井的生产情况，建立二项式产能方程，并对“一点法”产能公式经验系数α值进行校正，可有效提高ZJ气田气井无阻流量计算精度。

表4 ZJ气田系统试井模拟计算数据及α计算值表

表5 W9井系统试井实测数据表

表6 W9井“一点法”计算结果及误差分析表