产能递减分析新方法及应用——以大牛地致密气藏为例

杨志浩，李治平，陈奎，任广磊，赖枫鹏

（1.中国地质大学（北京）非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室，能源学院，北京　100083；2.中国石化华北分公司勘探开发研究院，河南郑州　450006）

产能递减分析新方法及应用
——以大牛地致密气藏为例

杨志浩1，李治平1，陈奎2，任广磊2，赖枫鹏1

（1.中国地质大学（北京）非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室，能源学院，北京100083；2.中国石化华北分公司勘探开发研究院，河南郑州450006）

产能是一个生产能力参数，研究气井的产能递减规律能更好地指导气井的配产。目前还没有成熟的产能递减分析方法，特别是对于大牛地这类致密气藏。文中采用产能递减方法和一点法结合的方式，形成了一种分析致密气井产能的新方法。先根据一点法经验公式计算出无阻流量，再判断其产能递减规律确定递减类型，最终反推测试压力下无阻流量。将此方法应用于大牛地气田，得到的预测无阻流量与实际无阻流量误差小于15%；此外还介绍了这种新方法的3种应用形式，对气藏生产具有符合实际的指导意义。

产能递减；一点法；无阻流量；动态分析；致密气藏；大牛地气田

0　引言

气藏的产能递减与产量递减在本质上是不同的。产能递减反映气田目前的生产能力，是一个生产能力参数；产量递减反映油气田目前的生产现状，是一个生产状态参数。产量递减规律只能对处于递减期的气田进行评价分析。但大多数致密气井在实际生产时产能从开井生产就发生递减，递减幅度的大小从无阻流量的变化可以直观地反映出来，这就给气井配产提供了很好的依据。并且，致密气藏在试井过程中，压力变化不稳定，导致了试井结果的不准确。

李春兰等［1］提出一种符合守恒定律的产能递减曲线类型，并给出了相应求解递减参数的方法。谢军等［2］应用计算机自动拟合曲线法和筛选法进行了产能递减曲线分析。然而，以上所研究的产能递减规律实质上仍是产量递减规律。近几年，王燕等［3］定义了采出程度产能递减率、时间产能递减率及压力产能递减率，用以研究气井的产能递减规律；喻秋兰等［4］借用Arps［5］产量递减思路对产能递减规律类型进行分析，推导得到了产能递减规律在不同递减类型下的表达式；曾宪兵等［6］阐述了产能递减分析方法在气田动态分析中的应用方式。但仍没有学者对利用产能递减方法预测产能［7-8］这一方法给出具体的操作步骤，以及对产能递减分析方法的应用适应性给出误差分析。所以，本文利用产能递减方法与一点法试井分析方法得出的经验公式相结合，求出各个时间点的产能。根据产能递减规律反求在测试过程中得到压力下的产能。通过这种方法考察产能递减分析方法在油气田实际应用的可行性及误差分析。

1　产能递减基本理论

1.1产能递减率分类

目前，国内对气井产能递减规律的研究不是很成熟。根据王燕等［3］学者对产能递减概念的定义可知，产能递减率可以分为采出程度产能递减率αR，时间产能递减率αt，压力水平产能递减率αp，压力平方产能递减率αp2

。气藏压力平方产能递减率αp2，定义为每降低单位平方地层压力时，气藏产能减少量与原产能的比值，其表达式为式中：为压力平方产能递减率，MPa－2；为i时刻地层压力平方，MPa2；p2i＋1为i＋1时刻地层压力平方，MPa2；qAOF为当前产能，104m3/d；qAOFi为i时刻产能，104m3/d。

本文主要应用此种产能递减率，着重对产能递减率的定义进行介绍。气藏时间产能递减率αt、压力水平产能递减率αp、气藏采出程度产能递减率αR与此定义类似，分别为每降低或者升高单位量时，气藏产能减少量与原产能的比值。

1.2产能递减类型分析

为了判断产能随地层压力、时间及采出程度的具体变化规律，借用Arps产量递减分析思路。产能递减率表达式［4］为

式中：α0为初始递减率；n为递减指数；qAOF0为初期产能，104m3/d。

对于指数递减n＝0，α＝α0＝常数；对于调和递减n＝1，α＝α0（qAOF/qAOF0）；对于双曲递减0＜n＜1，α＝α0（qAOF/ qAOF0）n；对于直线递减n＝－1，α＝α0qAOF0/qAOF。

在前人的理论中，产能递减的分析方法主要是通过软件来计算出产能，以此来进行递减规律的拟合，但是软件分析结果的准确性值得怀疑，且软件的推广比较困难，这也是应用产能递减分析方法的难点。所以，找到产能递减规律与实际生产数据的结合，是应用这个方法的重点。

2　大牛地致密气藏分析方法

传统的计算气井产能的方法有系统试井法、一点法［9-13］、修正等时试井法等。在气藏开发过程中，由于产能测试资料有限，要快速准确地评价单井产能难度大。而陈元千提出的一点法试井分析方法只需要测试一个工作制度下的稳定产量和相对应的稳定流压，可以大幅度减少测试工作量及测试周期，同时可得到气井的产能方程，具有缩短测试时间、减少气体防控、节约测试费用、降低资源浪费的优点。但是对于致密气藏由于压力恢复时间较短，压力恢复试井不具有特征性，气藏压力的确定可能出现严重错误。

本文将一点法试井的经验公式与产能递减方法相结合，对产能递减分析方法的误差进行分析，为预测气井的产能变化情况提供一定的理论基础。具体的步骤如下：

1）对气井的实际生产动态数据进行处理，根据其井口压力、垂深、井底温度、产量等数据计算出气井的井底流压。

2）（qg为气产量，104m3/d；pD为无因次压力；pwf为井底流压，MPa；pe为地层压力，MPa）。

3）根据产能递减率的关系式，计算相邻2点的产能递减率，随后通过对各点产能递减率的分析得出产能递减类型。

4）根据已经所得的产能递减类型，通过一点法分析方法的经验公式，可反推到最初的压力点，得到测试压力下的产能，通过此数据对比试井方法得到的产能。

5）通过对这2个产能的对比分析，可以评价产能递减的分析方法在致密气藏水平井的产能分析中的应用效果。

3　实例分析

以鄂尔多斯盆地大牛地气田J38井为例。利用产能递减分析方法进行分析，并与一点法试井结果相比较，验证方法的可靠性。生产数据见图1。该井自2012年3月8日完钻后，于2012年3月17日—5月2日对太2气层进行试气投产作业。采用8 mm油嘴控制一点法求产11 h，平均稳定气产量8.56×104m3/d，平均日产水21.91 m3，无凝析油产出；计算太2气层天然气产能为15.19×104m3/d。

图1　J38井生产曲线

利用本文提出的思路对大牛地气田J38井进行产能递减分析。首先以30 d为间隔从其实际生产动态数据中筛选所需数据。由于气井绝对产能定义为气井开井生产时井底流压等于1大气压（101.325 kPa）条件下的日产气量，应用本文计算产能递减规律时，只能用气井的日产量作为研究样本，所以，对数据处理的时候以30 d为一个周期。

首先利用套压和井底流压的关系，通过处理生产数据中的套压得出各个点的流压；然后根据大牛地气藏产能试井经验公式计算出各个点的产能；由气藏压力平方产能递减率的定义可以求得各个点的产能递减率（见表1）；最后根据产能递减率的关系可计算得到产能递减类型。

在计算划分产能递减类型时，本文所用的方法是将实际的产能递减率与根据公式所求得的产能递减率进行对比分析，结果发现，J38井实际的产能递减率（见图2）符合调和递减的规律，所以此井属于调和递减类型。

表1　J38井产能递减分析

图2　J38井压力平方产能递减率与折算时间的关系

由调和递减类型初始产能计算公式得到在压力恢复试井时折算井底流压为23.15 MPa时的初始产能为14.68×104m3/d。

由试井报告可知，J38井通过一点法测试得出的产能为15.19×104m3/d。通过误差分析，两者之间的误差在3.395%，在误差接受范围之内。所以，产能递减分析方法在大牛地气田是比较适用的。

在另一方面，可以对这口井将来的产能进行预测分析。根据J38井产能递减类型为调和递减。预测在下一个折算之间时递减率为0.000 842，再根据上一个时间的产能以及地层压力变化规律，可以计算出在下一个折算时间时J38井的产能为3.92×104m3/d。

以上为产能递减分析方法在现场实际生产中的2种应用过程。根据比较分析，这2种应用方式有较好的适应性。

选择本区块的另外10口井，利用产能递减分析法与一点法进行测试对比及误差分析（见表2）。

表2　产能递减分析法与一点法对比

由表2可以看出，产能递减分析方法得出的产能几乎都在可以接受的范围之内，能够较好地符合矿场要求。这种方法可适用于致密气藏水平井的产能分析，可以应用此方法对气井的产能进行测试，而不需要关井。也可以利用此方法对在生产中的气井进行产能的预测，以指导实际配产。同时，在产量递减分析方法不适用的情况下，可以利用产能递减的分析方法来判断油气井递减的原因和速度。

4　结论

1）产能递减分析方法在实际应用中可分为：第一，对已进行初期产能测试的气井，可直接利用初期测试获得的数据点作产能递减分析；第二，对未进行产能测试的气井，可利用已获得的生产数据并采用一点法公式反求其初始的产能；第三，可以对已经生产的井进行产能的预测分析，以便更好的进行配产工作。

2）产能递减分析方法得出的产能的误差基本都在15%以下，属于可接受范围之内，有很好的适用性，可以推广使用。

［1］李春兰，韩树刚.一种新型产能递减曲线研究［J］.西南石油学院学报：自然科学版，2003，25（5）：31-33.

［2］谢军，李平，候康柱.利用二元回归曲线拟合法和筛选法分析产能递减规律［J］.新疆石油天然气，2005，1（2）：37-40.

［3］王燕，唐海，吕栋梁，等.气井产量递减与产能递减［J］.天然气勘探与开发，2009，32（3）：32-34，41.

［4］俞秋兰，唐海，吕栋梁，等.气井产能递减规律研究［J］.天然气勘探与开发，2012，35（3）：41-43，52.

［5］Arps J J.Aanalysis of declines curve［J］.SPE 945228-G，1945.

［6］曾宪兵，李晓明.产能递减分析方法在气田动态分析中的应用［J］.石油化工应用，2013，32（5）：5-7，13.

［7］Zhang M Y.New insightsin pressure-transient analysisfor stresssensitive reservoirs［R］.SPE 28420，1994.

［8］Juris Vairogs，Vaughan R W.Pressure transient tests in formations having stress-sensitive permeability［J］.Journal of Petroleum Technology，1973，25（8）：965-970.

［9］陈元千，郝明强.Arps递减微分方程的推导及应用［J］.断块油气田，2014，21（1）：57-58.

［10］许进进，李治平，岑芳，等.一点法试井资料处理新方法［J］.油气井测试，2006，15（4）：20-21，76.

［11］胡建国，张宗林，张振文.气田一点法产能试井资料处理新方法［J］.天然气工业，2008，28（2）：111-113.

［12］周娟，王富平，宋维东，等.低渗透气藏气井等时试井及一点法产能公式［J］.天然气技术与经济，2012，6（1）：34-36，78.

［13］方军成，王念喜，尹超.大牛地气田一点法产能结果评价［J］.天然气工业，2007，27（12）：121-123.

（编辑付丽丽）

New method and application for deliverability decline analysis：Taking Daniudi tight gas reservoir as an example

Yang Zhihao1，Li Zhiping1，Chen Kui2，Ren Guanglei2，Lai Fengpeng1
（1.Beijing Key Laboratory of Unconventional Natural Gas Geology Evaluation and Development Engineering，School of Energy and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Huabei Company，SINOPEC，Zhengzhou 450006，China）

Deliverability is a production capacity parameter，so it is very helpful to research the deliverability to guide the proration of gas well.There is not a mature method for deliverability decline analysis，especially for tight gas reservoirs in Daniudi Gas Field. This paper uses single-point well test analysis method with deliverability decline analysis to form a new method to analyze deliverability.First，according to the single-point well test，it calculates the open-flow capacity，then determines the decline type，finally reverses thrust test pressure open-flow capacity.The result using this method to analyze Daniudi Gas Field shows that the error is below 15%.Furthermore，this paper describes three application forms of this new method.

deliverability decline；single-point method；open flow capacity；dynamic analysis；tight gas reservoir；Daniudi Gas Field

国家油气重大专项课题“新一代油藏数值模拟软件”（2011ZX05009-006）

TE33+2

A

10.6056/dkyqt201504017

2015-02-08；改回日期：2015-05-19。

杨志浩，男，1990年生，在读硕士，2013年本科毕业于中国地质大学（北京），主要从事油气田开发理论与方法的学习和研究。E-mail：yangas888666@163.com。

引用格式：杨志浩，李治平，陈奎，等.产能递减分析新方法及应用：以大牛地致密气藏为例［J］.断块油气田，2015，22（4）：484-487.

Yang Zhihao，Li Zhiping，Chen Kui，et al.New method and application for deliverability decline analysis：Taking Daniudi tight gas reservoir as an example［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（4）：484-487.