L井区水平段井眼轨迹形态对气井生产的影响

翟中波 漆世伟 梅 刚 蒿乐乐 王 波 王睿峰 黄绍龙

（斯伦贝谢长和油田工程有限公司，陕西 西安 710016）

0 引言

L井区位于陕西省延安市以北，鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘，属于致密气项目。出于项目开发的需要，分为直井和水平井2种井型。勘探井以直井为主，建井周期短、费用低、风险小；开发井是在探明储层及地质储量之后在勘探井的同井台开钻，以水平井为主，水平井建井周期长、费用高，但是单井动用储量大、产量高、经济性好。为了提高水平井水平段含气砂岩的钻遇率［1-5］，水平段经常需要沿着砂岩走向确定轨迹，因此水平段井眼轨迹并不是严格意义上的水平，有上挑、下行和水平三种形态［6］。L井区气井在压裂后压裂液返排率大约为35%，剩余未返排压裂液滞留在地层孔隙和裂缝中，随着气井生产的进行，井下残留的压裂液也会被气体携带出裂缝进入井筒。气井的产气量低于临界携液流量时［7-8］，气井发生积液现象，积液积聚在井底［9］，水平井水平段井眼轨迹不同时，其积液形态也不尽相同，对气井生产动态的影响也不一样。

为了探究水平井水平段井眼轨迹对气井生产动态的影响，统计了L井区所有水平井的返排率、累产气、累产水、初始无阻流量和目前气量，并利用实时远程控制多相流量计量系统［10］对上挑和下行井的实时产水产气情况进行了计量，以期丰富水平井生产理论，为气田生产和气藏开发提供思路。

1 L井区水平井井眼轨迹概况

水平井的首要目标是提高含气砂岩的钻遇率，在钻井过程中会根据随钻测井情况及时调整井斜和方位，因此水平段并不会呈现严格意义上的水平，而是呈现三种基本形态：上挑、水平和下行（图1）。

图1 三种形态水平井井数及其占比

L井区目前一共81口水平井。如图2所示，上挑井43口，占比53%；水平型井14口，占比17%；下行井24口，占比30%。水平段上挑类型的水平井占比超过一半。

L井区气井属于含水致密气井，在压裂的时候单级入井压裂液量大约350 m3，压裂后返排率平均为35%，剩余的65%压裂液滞留在地层孔隙和裂缝中，这些液体在气井生产过程中会在井筒底部积聚，使用钢丝测压根据压力梯度的变化即可直观判断出水平井是否具有积液问题。由于水平段形态不同，积液在井筒底部的积聚状态也不一样，出液较少时：上挑型水平井井筒积液顺着井筒流动，积聚到A靶点附近；水平型水平井出液积聚在水平段下部；下行型水平井出液积聚到B靶点附近。出液较多时，积液液面上升，逐渐覆盖整个水平段并沿着竖直段上升。

2 L井区不同眼轨迹形态水平井的生产情况分析

2.1 对初始返排率的影响

针对致密气井，经过水力压裂增产之后，在返排阶段需要尽可能多地排出进入裂缝和地层的液量，返排率越高，滞留在裂缝和储层中的压裂液就越少，返排率对气井生产和气田开发都是重要的指标。返排结束的标准为：24 h内气量波动小于5%，出液量≤0.5 m3／h，不出砂。返排结束时的返排率为初始返排率。如图2所示，统计L井区初始返排率≥30%的水平井，水平段上挑、下行和水平的井数分别为26、12和5，占比分别为60.5%、50%和35.7%，可见就返排率指标来看，上挑井优于下行井优于水平井，原因在于：水平段井筒倾斜（上挑或下行）时，井筒中气液两相流型更容易从分层流转向非分层流，水平段中的液体也就更容易被气流带出井筒，并且上挑型井气体对液体的作用效果更好，表现为其返排率＞30%的井占比更多。

图2 井眼轨迹对初始返排率的影响（返排率≥30%）

2.2 对排水采气的影响

判断气井积液的主要方法有：直接的钢丝作业测压和间接的生产参数判断两种方法。气量小于临界携液气量且显示不稳定、套压由上下波动不稳定、油套压差逐渐增大、温度随环境温度上下波动等现象均能说明气井处于积液状态。如图3所示，L井区水平段上挑、下行和水平的水平井正常生产（无积液）井数分别为13、5和3，占比分别为30.2%、20.8%和21.4%。由此可知，水平段上挑的水平井发生积液的井数占比小于其他两种类型的水平井，原因在于上挑型水平井井筒积液在A靶点附近，储层气体经过积聚液体时，气体将积聚液体吹散成小液滴（气量大）或者段塞流（气量小），液滴或者段塞更容易被携带出井筒到达地面，表现为上挑型水平井无积液占比较其他2种井型高出近50%。

图3 三种形态水平井正常（无积液）井井数及比例

研究的所有井均为2018年7月投产，生产时间一致，累产气和水是气井生产的重要指标，能够直观反映气井的生产情况，统计气井累产气和累产水数据，如图4所示，为不同类型水平段的累产水≥200 m3、累产气≥1 000×104m3井数及其占比，可以看出，上挑型井的累产水和气优于下行井优于水平井，原因依然在于水平段的积液状态和气体对积液的作用方式的差异，上挑型井携液效果最好。

图4 不同类型气井累产水≥200 m3、累产气≥1 000×104 m3井数及其占比

2.3 对初始无阻和目前气量的影响

将不同类型的水平井初始无阻≥20×104m3／d和目前日产气≥4×104m3／d井数及其占比做出统计图5，可以看出，水平型气井的初始无阻和目前日产气量优于上挑型优于下行型井，说明初始无阻、目前气量与储层厚度、水平段长度、钻遇率、改造效果、物性等参数相关，并没有表现出与井眼轨迹明显的相关性。

图5 不同类型气井初始无阻≥20×104 m3／d、目前日产气≥4×104 m3／d井数及其占比

2.4 不同水平段气井的产水产气特征

为了研究不同水平段水平井的实时产气产水情况，引入气液两相流量计量装置，此装置可以实时、在线不分离测量气井产出天然气量和液量，为天然气井生产动态的监测和管理提供准确参数［10］。计量水平段上挑和下行型水平井的产气产水量，分别如图6和图7所示，2种类型水平井生产表现不同：水平段上挑型水平井在气量小的时候呈现出产气量波动、间歇产水的特征（某些时刻产水量为0）；水平段下行井出液量相对平均，无明显的波动特征。这与上述分析的积液和产气特征相符合。

图6 上挑型水平井在小气量时的候产水产气特征

图7 下行型水平井在小气量时的候产水产气特征

3 结论

（1）排水采气效果、返排率、累产水、累产气水平段上挑型水平井优于下行井优于水平型井；初始无阻、目前气量与储层厚度、水平段长度、钻遇率、改造效果、物性等参数相关，并没有表现出与井眼轨迹明显的相关性；

（2）水平段上挑形水平井生产动态表现出：产气量波动，间歇产水的特征，（某些时刻产水量为0），水平段下行井出液量相对平均，无明显的波动特征。