低渗透气藏水平井开发产能影响因素分析

2012-01-18陈冠旭程顺有马占国刘晓瑞

地下水 2012年3期

陈冠旭，程顺有，刘森，马占国，刘晓瑞，赵明

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069;2.西北大学地质学系，陕西西安710069;3.长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710021;4.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710021;5西安长庆地产集团有限公司，陕西西安710021)

低渗透气藏水平井开发产能影响因素分析

陈冠旭1.2，程顺有1.2，刘森1.2，马占国3.4，刘晓瑞3.4，赵明5

为了探索和提高吉林油田水平井开发深层天然气的产能和经济效益，必须进一步研究影响其产能的影响因素。通过科学的抽象，建立了反映气藏地质特征的非均质地质模型，以油藏数值模拟为手段，研究了水平井在低渗透率气藏中的产能变化，建立了水平井初期产能与影响因素的定量关系图版。所考虑的影响因素包括气层厚度、储层渗透率、渗透率各向异性、渗透率变异模拟数。研究表明研究表明:随着气层厚度的增加，气藏渗透率对水平井采气指数的影响越明显;渗透率大于一定数值，水平井产能才增加明显。

低渗透;水平井;产能;影响因素

近年来，随着钻井技术的进步和钻井成本的不断降低，水平井适用的油气藏类型越来越广泛，水平井开发已经成为低渗透油气藏转换开发方式、提高采收率的有效手段。水平井改造技术已在中国石油长庆、塔里木、辽河、冀东、大庆、新疆、吉林等14个油田得到了广泛的应用，并取得了理想的应用效果，已成为提高低渗透油气田勘探开发综合效益的重要途径。

1 低渗透气田的分类和开发特征

1.1 低渗透气藏的分类

低渗透砂岩气藏，一般是指孔隙度低于10%、气藏渗透率低于0.1×10－3μm2、含气饱和度低于60%、含水饱和度高于40%的砂岩层中的天然气藏，需要进行人工改造。但渗透率往往是一相对而言的概念数值，界限随油气开采工艺技术的进步而改变。目前储层渗透率小于50×10－3μm2的油藏判定为低渗透油藏。

中国石油专家在“低渗气藏高效开发新技术—四川特低渗透气藏开发新技术研究”中，明确了碎屑岩储层低渗透气藏的划分标准和依据(表1)。

表1 关于低渗透气藏划分的最新标准

1.2 低渗透气田的地质以及开采特征

由于低渗透储层形成的特殊沉积背景和成藏条件，使得低渗透气藏具有不同于一般中高渗透储层的气藏地质与开采特征，，低渗透气田的基本地质特征主要表现为“两低两高”，即低孔隙度、低渗透率、高含水饱和度、高非均质性，开发井单井产量低，压力下降快、气田开发井单井稳产程度差，大型低渗透砂岩岩性气田开发井的单井经过压裂措施后，产量会有所增加，但稳产期短，几乎一投产就很快地递减，这是供气砂体规模小所决定的。

2 低渗透气藏水平井产能影响因素分析

在低渗透气藏的开发中，水平井的产能是评价水平井开发效果的重要指标。为实现水平井的合理开发，首先要深入研究水平井产能的影响因素及影响规律，明确影响水平井产能的各种因素，从而有针对性的对水平井各要素进行优化设计，提高水平井开发效益具有重要的理论意义和实际应用价值。

根据因素类型，可以将气井水平井产能的主要影响因素分为气藏因素和工程因素两大类。其中，气藏因素主要包括气层砂体分布、气层厚度、气层孔隙度、渗透率及含气饱和度等先天条件，这类因素在气藏形成时便已确定，基本认为不可控因素;工程因素主要包括水平段长度、水平井偏心距、井眼尺寸等因素，该类因素属于人为可控因素。通过参数优化设计及精细施工可以扬长避短，对于充分发挥气井生产潜力，提高开发效益具有重要意义。

2.1 影响气井水平井产能的地层参数研究

2.1.1 气层厚度对水平井产能的影响

低渗透气田的开发过程中，气层厚度一定程度上决定了储层的储集能力。此外，因为水平井在近井地带渗流近似为径向流，所以气层厚度对水平井的产能也有较大的影响。以气层厚度分别为2 m，5 m，10 m，30 m，40 m，60 m 进行模拟研究，建立模型及确定流体参数，水平井长度为600 m，定压生产模拟20 a。

图1 不同气藏厚度水平井日产量、累产量对比图

由图1可以看出随着气层有效厚度的增加，水平井的产能迅速增加。但同时水平井的增产倍数有所下降，在气层厚度比较小时，水平井的增产倍数大幅增加，所以水平井技术在薄层气藏的开发中有较好的开发效果。

2.1.2 储层渗透率对水平井产能的影响

渗透率作为储层最重要的一个参数对水平井的产能有着较大的影响，根据低渗透气藏渗透率的取值范围选取气藏的渗透率分别为 0.01、0.1、0.5、1、3 × 10－3μm2，气层厚度 10 m，水平井长度为600 m进行模拟研究。

由图2可以看出，当绝对渗透率大于1×10－3μm2时，水平井的产能增幅迅速增加，当绝对渗透率小于1×10－3μm2时，水平井的产能随气藏绝对渗透率的增加近似线性增加，在储层绝对渗透率较小(小于0.01×10－3μm2)时，水平井的产能非常小，此时水平井的开发效果并不好，需要对水平井进行改造，比如大型压裂措施等才能有效提高油井产能，改善水平井的开发效果。

图2 低渗透气藏水平井产能与渗透率的关系曲线

2.1.3 渗透率各向异性对水平井产能的影响

大多数气藏在一定程度上都存在着渗透率各向异性，对于低渗透气藏，由于储层沉积物性差，储层的非均质性强，垂向物性变化明显。储层的渗透率各向异性对水平井的产能有较大的影响。选取气层厚度10 m，水平井长度为600 m，水平渗透率为1×10－3μm2。用β表示垂向渗透率和水平渗透率的比值，即 β=Kv/Kh，其中，Kv、Kh分别表示垂向与水平方向的渗透率，QM表示水平井的增产倍数。分别模拟计算气藏渗透率各向异性系数 β 取值为 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0时水平井产能的变化情况。

图3 低渗透气藏水平井增产倍数与渗透率各向异性系数的关系图

由图3可以看出，随着气层垂向渗透率的降低，流体在垂向上的渗流阻力增加，水平井的产能减小。随着气层绝对渗透率的降低，渗透率各向异性系数的影响也逐渐增大，其增产倍数与气层绝对渗透率呈线性增加。

2.2 影响气井水平井产能的工程因素研究

2.2.1 水平段长度对气井水平井产能影响

水平段长度是影响水平井产能的重要因素，水平井长度分别为200 m、400 m、600 m、800 m、1 000 m水平井长度对水平井产能的影响。

由图4可以看出，水平井日产量和累产量随着水平井长度的增加而增加。由于增加水平井水平段能够大幅度地提高井与气层之间的接触面积。因此，在其他各项参数一定的条件下，水平段长度越大水平井的泄气面积增大，采出程度越大。随着水平井段的增加，水平井产气量与水平段长度关系曲线近似为一条直线，当水平井段长度大于800 m后，由于水平段内摩擦损失的缘故，直线下掉，水平井产气量增加幅度变缓。