页岩气井产量上升阶段开发指标的预测方法

王 勇，张林霞

（1.中国石油川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，四川成都 610051；2.中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院，四川成都 610051）

页岩气井特殊渗流机理决定了其不同于常规气井的生产特征，其生产过程一般可分为三个阶段（见图1）：产量上升阶段、产量递减阶段、产量相对稳定阶段。气井投产初期产量上升阶段还没有测试求产，生产动态数据相对较少，开发指标评价相对困难。而气田管理决策者又希望能尽早了解气井的产能情况，包括：测试产量、第一年平均日产、动态储量（Expected Ultimate Recovery，缩写为EUR）等，便于投资决策和产能规划参考，这就需要建立相应的预测方法。而页岩气水平井开采过程中涉及的流动产出机理十分复杂[1，2]，很难像常规气井那样利用各种渗流方程计算井的产能[3-12]。本文依托某页岩气藏X 区块页岩气地质、压裂及生产资料，从页岩气储层测井评价入手，结合地区页岩气水平井的压裂、测试、生产数据，研究分析页岩气水平井产能的主控因素，并以一定数量的生产井数据做样本，依此采用统计拟合技术建立多元线性回归产能预测模型进行产能评价，提出了预测该阶段不同开发指标的方法。

图1 典型页岩气井产量运行曲线图

1 X 区块地质概况

区块目的层地层划分（见表1）。开发目的层是志留系龙马溪组和奥陶系五峰组。龙马溪组自上而下分为龙二、龙一2和龙一1 亚段，依据沉积旋回、岩性组合特征、电性特征、古生物特征及地球化学特征，又将龙一1亚段进一步划分为4 个小层。

表1 X 区块目的层地层划分表

图2 X 区块页岩气水平井产能与地质及压裂改造参数的关系

2 预测方法的建立

2.1 气井首年平均日产气量的预测方法

页岩气井首年平均日产气量是一个主要的开发指标，是实现气井动态分类管理的一个主要依据，也是评价一口气井开发潜力的重要指标。

2.1.1 产量主控因素分析 研究分析页岩气井钻井地质参数、储层参数、压裂参数等与水平井产量的关系，包括：水平段长、龙一11小层厚度、龙一11底以上4 m钻遇长度、总有机碳含量、矿物组分、孔隙度、饱和度、含气量、脆性指数、压裂段长、压裂段数、加砂强度等，通过对这些参数与气井首年平均日产气量的相关性分析，筛选出了8 个参数与气井首年平均日产气量呈正相关（见图2），影响气井产量的主要因素。压裂实践已证明[13]，页岩气水平井钻遇的龙一11小层越厚、越长，压裂效果越好；储层脆性指数高、物性好，其可压裂性越好；压裂入井总砂量与压裂改造体积密切相关，而改造体积决定产量高低。

2.1.2 X 区块页岩气水平井首年平均日产气量预测模型 通过拟合分析建立页岩气水平井产能预测模型。

q=H×6.057 1-T×14.706 6-L1×0.199 9+Lz×0.102 2+B×0.127 3+Lg×0.137 3-S×0.207 1-N×4.115 2+95.215 4

式中：q-首年平均日产气量，104m3；H-龙一11厚度，m；T-总含气量，m3/t；L1-龙一11长度，m；Lz-龙一11底以上4 m 钻遇长度，m；B-脆性指数，%；Lg-改造段长度，m；S-加砂强度，t/m；N-实际压裂有效段数，段。

2.2 测试产气量和EUR 的预测方法

统计区块一定数量的生产井数据做样本，依此采用统计拟合技术建立多元线性回归得到相应的预测模型。

2.2.1 测试产量预测模型 根据区块单井的实际资料，线性拟合首年平均日产气量与测试产量数据相关系数为0.954 4（见图3），可以看出两者密切相关，得到测试产量预测模型如下：

式中：Q-测试产量，104m3/d；q-首年平均日产气量，104m3。

2.2.2 EUR 预测模型 根据区块单井的实际资料，线性拟合首年平均日产气量与动态储量数据相关系数为0.932（见图4），可以看出两者密切相关，得到EUR 预测模型如下：

式中：EUR-动态储量，108m3；q-首年平均日产气量，104m3。

图3 首年平均日产与测试产量关系曲线图

图4 首年平均日产与EUR 关系曲线图

图5 Well504 井生产产量运行曲线图

3 方法应用举例

表2 X 区块页岩气井Well504 储层及改造裂缝参数

表3 Well504 井预测参数统计表

在区块上选一口连续生产性较好的投产老井Well504 井，来验证产量上升阶段生产指标预测与实际值的符合程度，从而验证前面建立的预测方法正确性（见图5）。

该井储层及改造裂缝参数（见表2），2018 年12 月20 日投产，截止目前生产了523 d，累产气3 281×104m3，日产气量4.6×104m3，套压6.0 MPa，油压3.9 MPa。

3.1 产量上升阶段预测首年平均日产气量

预测所用到的单井基本参数（见表3），根据预测公式计算首年平均日产气量8.35×104m3，根据第一年实际生产数据计算首年平均日产气量为8.12×104m3，相对误差为2.83 %。

3.2 产量上升阶段预测测试产量

根据预测公式可预测测试产量为：

Q=2.223 5×8.35-0.134 2=18.43×104m3/d

图6 Duong 方法预测单井EUR 曲线图

该井实测的测试产量为20.18×104m3/d，相对误差为8.67 %。

3.3 产量上升阶段预测EUR

根据预测公式可预测动态储量为：

EUR=0.079 6×8.35+0.138 3=0.80×108m3

该井有一年半的生产数据，应用目前流行的页岩气EUR 预测Duong 方法[14]实测其值为0.77×108m3（见图6），相对误差为3.9 %。

表4 生产指标预测值与实测值对比结果统计表

预测数据和实测数据（见表4），可见预测数据和实际数据有较好的一致性，平均相对误差仅5 %左右。

4 结论

（1）页岩气初期产量上升阶段是气田开发的重要阶段，本文针对该阶段提出了预测气田开发指标的方法。实例应用表明，这些方法是实用、有效的。

（2）预测方法基于经验递减法，依据气井生产数据能快速、简单且有效地预测气井初期阶段的生产指标，特别对于获取地层参数、井筒参数等较困难气井很方便。

（3）目前预测的各项开发指标，是基于当前的生产数据。当进行有效的开发调整之时，需要根据生产数据的变化，进行跟踪预测。