低渗气藏数值模拟产能评价法研究

朱文娟

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

低渗气藏数值模拟产能评价法研究

朱文娟

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

产能测试是评价气藏产能的最直接手段，但对于低渗气藏的气井，较难获得准确的产能。为了能有效地对该类气井进行产能评价，笔者通过研究，建立了一种低渗气藏产能评价的新方法，即数值模拟产能评价法。该方法是利用精细的地质建模、油藏数值模拟及产能评价相结合的一体化方法。该方法通过实践应用，能快速对低渗气藏的产能做出基本评价，为低渗气藏的产能评价提供一种新的手段。

产能评价；数值模拟；低渗气藏；测试

近几年来，低渗气藏的开发井越来越多，但是其产能评价却面临着很多的问题。由于储层物性较差，其测试时地层压力较难恢复到原始地层压力[1～3]，现场产能测试采用回压试井法获得的产能二项式大部分为负值，很难获得低渗气藏的精确产能；并且低渗气藏的生产井常具有带水生产的特点，小直径油嘴测试或关井压力恢复易造成井筒积液或者停喷。因此，研究其他产能评价替代方法对低渗气藏的开发具有重要意义。

笔者以产能测试的方法为基础，通过精细的地质模型与油藏数值模拟相结合进行产能测试模拟，最终对低渗气藏产能进行评价。以某海上低渗气藏为例，通过数值模拟产能评价法，能为低渗气藏的产能评价提供基本的结果，为低渗气藏的产能评价提供新的途径。

1 数值模拟产能评价法的建立

采用建立的精细地质模型进行数值模拟模型拟合，应用修正等时试井的产能测试方法进行产能测试设计，建立多油嘴产量；应用产能测试设计，建立多油嘴产量模拟预测模型。通过数值模拟模型计算的结果，获得压力与产量数据，最终对气藏的产能进行评价。

图1 孔隙度模型

1.1 精细地质模型的建立

根据气田基础地质、地震反演和地震沿层属性等研究成果，建立储层砂泥岩分布模型，在岩性分布的控制下，利用地震属性数据进行约束，采用随机模拟方法建立孔隙度属性模型。平面网格粗化为50m×50m，含气层段的垂向间距为1～4m不等。

采用Eclipse的扩展黑油模拟器，孔隙度、厚度、净毛比等参数由地质建模粗化后得到，渗透率场通过岩心分析的孔渗关系式计算得到，饱和度场通过储层特征值与束缚水饱和度关系计算得到(见图1)。

1.2 模型的拟合

利用Petrel地质建模软件建立的地质模型储量与井点法计算的储量基本一致，拟合结果误差在5%以内。

在储量拟合的基础上，对生产井的实际生产数据进行拟合，通过适当调整渗透率和表皮因数，对数值模拟模型进行修正，使之更接近于实际地质情况。

1.3 产能测试设计

低渗气藏产能测试的方法为修正等时试井法。修正等时试井不必恢复到原始地层压力，只需开关井时间相等，加上一个延时点测试，测试时间较等时试井短，特别适合低渗气藏的产能测试[4～6]。

1.3.1 测试产量确定

通过井的生产数据，结合储层物性数据，利用无阻流量公式计算无阻流量。

无阻流量估算采用如下公式:

(1)

式中：qAOF为无阻流量,104m3/d；K为渗透率，mD；h为有效厚度，m；pR为地层压力，MPa；μg为天然气黏度，mPa·s；Z为天然气压缩因子，1；T为地层温度，K；re为驱替半径，m；rw为井半径，m；Sa为表皮因数，1;系数0.07852的导出单位是K/MPa。

把相关参数代入式(1), 得到测试层位的无阻流量。

修正等时试井的储量系列采用递增方式，测试的第1个油嘴取无阻流量的10%，第4个油嘴取无阻流量的75%；中间两个油嘴产量要求是等比数列，其公比为2左右。

1.3.2 产能测试生产时间确定

产能测试要求每个油嘴开井生产时产气量稳定，且井底流动压力也稳定，但现场实施时达到流动压力稳定很困难。采取长时间开井、长时间关井又造成地层压力同时下降。测试流动时间要大于井筒储集结束时间，并且探测半径要达到地层50m范围。因此，利用公式法和数值模拟法综合研究，确定最佳生产稳定时间。

1) 公式法 每一个测试点的流动达到稳定时间ts用以下公式估算:

(2)

式中：ts为稳定所需时间, h；φ为孔隙度，1；Ct为综合压缩系数，MPa-1。

把相关参数代入式(2), 得到测试点流动达到稳定的时间。

2) 数值模拟法 数值模拟法是将所设计的测试产量及相关参数输入到已经拟合好的数值模型中进行模拟计算, 通过试凑法改变生产时间，来观察流压是否相对稳定，从而确定生产时间。

1.4 数值模拟法产能计算

根据修正等时试井法的测试要求，结合前面设计的油嘴及相应的开关井时间，建立数值模拟模型，得到产量和井底流压的关系，计算无阻流量。

数值模拟模型在每个油嘴开井后关井，开关井时间都相同，在第4次开井后，增加一次延时开井，使生产达到稳定(如表1和图2)。利用模拟数据做出压力平方差与产量在对数图上的关系曲线，对应产气量的压差计算方法是：

即：

表1 模拟等时修正试井压力及产量

利用前4个油嘴的压力平方差和产量数据回归出一条产能方程曲线，再将线性曲线平移至延时生产的稳定点，即保持曲线斜率不变，利用延时生产稳定点求取曲线的截距，获得修正后的产能曲线(如图3)，通过产能曲线计算无阻流量。

图2 修正等时试井模拟曲线 图3 修正等时试井产能方程示意图

2 实例应用

A气藏为位于某海上的边水气藏，孔隙度和渗透率较低。A1井为位于A气藏北部的一口多分支水平井，该井投产即见水，分析认为水是层内的可动水[7,8]。该井日产气量为10×104m3，日产水量为9m3。生产管柱带有一毛细管压力计，距离产层200m。由于井底流压下降较快且带水生产，一直未进行产能测试。

通过以上研究方法建立精细地质模型，对历史生产数据进行拟合，拟合后的误差控制在5%以内(如图4、5)。

图4 井底压力历史拟合结果

图5 A1井产气量和产水量拟合结果

制定修正等时试井工作制度:第1个油嘴测试设计产量为3×104m3/d;第2个油嘴测试设计产量为6×104m3/d;第3个油嘴测试设计产量为12×104m3/d;第4个油嘴测试设计产量为24×104m3/d;延时油嘴测试设计产量为6×104m3/d。

设计开关井时间为6h，小油嘴延时开井30h。模拟计算获得压力和产量曲线，做出修正等时试井产能方程图，计算无阻流量为28.9×104m3/d。

3 结论

1)数值模拟产能评价法能够对气藏进行产能测试模拟，并可在现场产能测试前对气井的产能进行快速评估。

2)利用数值模拟产能评价法，可对气井现场的合理生产制度进行优化。

3)通过数值模拟产能评价法，获得了低渗气藏A1井的无阻流量为28.9×104m3/d，与实际生产动态较相符，能够为该气藏的生产提供指导。

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[编辑] 黄鹂

2016-09-21

朱文娟(1983-)，女，硕士，工程师，主要从事油气田开发方面的研究工作，104097845@qq.com。

TE375

A

1673-1409(2017)7-0082-04

[引著格式]朱文娟.低渗气藏数值模拟产能评价法研究[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(7):82～85.