致密含水气藏产液评价模型及应用

2018-03-19岳湘安丁景辰

特种油气藏 2018年1期

董杰，岳湘安，丁景辰

(1.中国石油大学(北京)，北京 102249；2.石油工程教育部重点实验室，北京 102249；3.中国石化华北油气分公司，河南郑州 450006)

0 引言

随着常规油气资源的日渐枯竭，以致密气为代表的非常规油气逐渐成为石油天然气行业开发的重点[1-4]。由于致密气藏储层物性差，产气量低，水相的产出会对生产造成决定性的影响[5-11]，因此，产液评价是含水气藏开发动态评价的重要组成部分。在以往的研究和现场实践中，普遍将气井分为高产液、中产液、低产液等几种类型，该分类评价方法简单易用，可以基本表示气井的产液状态[12-15]，却无法给气田开发带来更多的指导意义：一方面，产液并不是孤立的环节，单纯评价产液量并不能准确描述液相产出对气井生产的影响程度；另一方面，当前的产液评价都是基于评价时气井的产液状态进行的，而实际上气井的产液是一个动态变化的过程，现有评价结果只能代表评价期内的产液状态，却无法表示气井的动态产液趋势。为了解决上述问题，以大牛地致密气田D28井区为例，通过气井产液的相关研究，建立了新的致密含水气藏气井产液评价模型，并以此来指导气井的排水采气作业。

1 研究区概况

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东段，属于典型的大型致密低渗砂岩气田，面积为2 000 km2，资源量为8 237.0×108m3。气田累计新建产能为68.5×108m3/a，累计生产工业气为249.2×108m3。大牛地气田储层非均质性强，气水分布复杂，气田部分区块产液明显。气田2016年各开发井区年产气量和年产液量见表1。

表1 大牛地气田各井区2016年产气量、液量统计

由表1可知，气田各个井区年产气量、产液量差异明显。其中，D28井区产液特征和其他井区的差异尤为突出，D28井区年产液量达6.16×104m3/a，远高于其他井区(平均为1.32×104m3/a)。从水气比方面比较，D28井区平均水气比达4.81×10-4m3/m3，同样远高于其他井区(平均为1.11×10-4m3/m3)。鉴于大牛地气田D28井区高产液的现状，以该井区为例，开展致密含水气藏产液特征分析，建立产液评价模型，并开展了现场试验。

2 致密含水气藏气井产液评价模型

2.1 产液静态评价分类

开展气井产液静态评价分类，以气井平均日产气量和平均日产液量作为评价标准，评价气井的产液静态特征。对D28井区2016年正常生产的97口气井的生产数据进行分析，对比分析每口井的平均日产液量与平均日产气量(图1)。

图1 D28井区平均日产气量与平均日产液量关系

综合气井临界携液流量计算结果和实际气井携液状况，将日均产气量为2×104m3、日均产液量为1 m3作为产液静态评价分类的界限划分标准。根据此标准，将气井划分为4种类型：①高产气-低产液型，图1中I类区。此类气井产能较高，生产情况最为理想。其产气能力较强，同时产液较少，产出水的主要水源为产出气凝析水，几乎不含地层水。②低产气-低产液型，图1中Ⅲ类区。此类气井产能有限，平均日产气和日产水量均较低，其产出水的主要水源为地层水和产出气凝析水。③高产气-高产液型，图1中Ⅱ类区。此类气井产能较高，平均日产气和日产水量均较高，其产出水的主要水源为地层水，包括层内原生可动水(透镜体水、构造低部可动水等)和层内次生可动水(储层束缚水)，以层内次生可动水为主。④低产气-高产液型，图1中Ⅳ类区。此类气井产能较低，产气能力较差，但其产液量较大，其产出水的主要水源为地层水，包括层内原生可动水(透镜体水、构造低部可动水等)和层内次生可动水(储层束缚水)，以层内次生可动水为主。

2.2 产液动态评价分类

在实际气井开发中，气井的产液是一个动态变化的过程，而常规的气井产液分类无法描述产液的动态变化特征。新的产液评价模型引入累计水气比分析目标井区的单井生产数据，便于全面把握气井乃至整个区块的产液动态特征及气水产出规律。

气井的累计水气比即为累计产水量与累计产气量的比值：

(1)

式中：WGRi为累计水气比，10-4m3/m3；Qw为日产水量，m3/d；Qg为日产气量，104m3/d；n为生产时间，d。

致密气藏普遍采用压裂开发。气井在开发初期都会经历压裂液返排的过程，在该过程内，气井的产液量会受到压裂液返排的极大影响[16-18]。为了排除压裂液返排对气井正常产液特征的干扰，选取压裂液返排期结束之后的数据作为产液动态评价分类的数据来源。分析D28井区气井的生产数据，对比其返排期后单井累计水气比的变化规律，按照累计水气比的不同变化趋势将气井分为3类(图2)。

图2气井产液动态评价分类典型井累计水气比与生产时间关系

2.2.1 累计水气比下降型

此类气井随着开发时间的推移，其产水量不断降低，累计水气比总体呈持续下降趋势，如图2中W1井。越到开发后期，水气比越低。此类气井初期的主要产出水源为地层水，后期为地层水和凝析水。

此类气井所在的区域内可动水饱和度较低，可动水产出能力差。此外，气井沟通的高含水透镜体有限，在开发初期，透镜体中的地层水快速产出，累计水气比高，随着开发的进行，有限的高含水透镜体中的水大部分已排出，剩余地层水量逐渐减小，产水量逐渐降低，累计水气比持续下降。

2.2.2 累计水气比稳定型

此类气井产气和产水量均较稳定，其累计水气比总体上呈稳定趋势(W2井)。此类气井的主要产出水源为地层水和凝析水。此类气井可细分类别，一类是高产气低产液气井，此类井产出液以凝析水为主，因此水气比一直较稳定；另一类是高产液气井，此类气井产出液以地层水为主，气井连通区域相对较大，有充足的水源，连通区域内均质性相对较好，随着开发的进行，产水量相对较大，但一直较稳定，目标井区主要为该类气井。

2.2.3 累计水气比上升型

此类气井产气量下降幅度明显大于产液量下降幅度，累计水气比总体呈持续上升趋势，(W3井)。越到开发后期，其水气比越高。由于大牛地区块不存在明显的边底水，此类气井的主要产出水源为地层水。

此类气井在开发初期，大部分地层可动水聚集在储层构造低部位，与井筒不连通，不参与流动。随着开发的进行，压力降从井筒附近逐渐向储层深部传播，使得越来越大范围内的储层内部压差达到可动水流动阈值，可动水产出量逐渐增大，累计水气比不断上升。

2.3 致密含水气藏气井产液评价模型

在以上2种评价分类的基础上，建立了一种新型致密气藏产液评价模型。新模型的基本原理为：将气井产液静态评价分类和动态评价分类所得结果进行交叉对比，建立交叉分析模型，交叉分析模型中每一个交叉点就代表一个具体的精细气井产液类型。每个精细气井产液类型都可以在模型中找到对应的产液状态(按产液静态评价分类方法得到)和产液趋势(按气井产液动态评价分类方法得到)，从而综合得到该类型的详细产液评价结果。使用该模型可以在评价气井的静态产气、产液特征的同时，准确描述产气、产液的动态变化趋势，为产液气井的精细分类、准确处理提供理论依据。

对于某一口具体的气井，通过气井产液静态评价方法得到的该井产液类型，在交叉分析模型中找到对应的列；再通过气井产液动态评价方法得到的气井产液趋势类型，在模型中找到对应的行，行列相交处的值即为气井的精细分类结果，进而可以对气井的产液特征进行准确评价(表2)。

由表2可知，该评价模型将致密气藏产液气井分为12个精细分类，越靠近右侧的分类，其气井产气能力越差，产液能力越强；越靠近下方的分类，其气井产液越趋近于上升。因此，该模型也为气井的精细治理提供了依据，即越靠近左侧和上方的分类，气井的治理就越简单，对于Ia型气井来说，基本无需进行产出液治理；而气井越靠近右侧和下方的分类，气井生产越困难，对产出液治理(排水采气)工作的需求就越强。对于IVc型气井来说，生产已经很困难，且随着时间的推移，生产难度会进一步加大，必须尽快加大排水采气力度，优化排水采气方案来保证气井的稳定生产。

表2 致密气藏产液评价模型

2.4 气井分类治理策略

具体来说，对于产液评价模型中的I类气井(高产气-低产液型)，气井产气量高而产液量小，气井的产气能力基本可以满足自身排液的需要，此类气井的生产情况较好，基本无需进行辅助排水采气作业，可适当关注产液变化趋势。对于模型中的II类气井(高产气-高产液型)，气井产气量高，气井自身具有一定的携液能力，但产液量同样较大，产出液可能无法全部被自身产气携带出井底，因此，需要一定的辅助排水采气措施，如间歇泡排等，保证气井产液能够被完全排除。特别是IIc类气井，产液有不断上升的趋势，因此，需要及时跟进相应的辅助排水措施，确保井底积液不增加。模型中的III类气井(低产气-低产液型)虽然产液量较小，但气井产气量同样较低，基本没有自身携液能力，需要通过辅助排液的手段来保障生产。对于此类气井中的IIIb和IIIc类气井，产液稳定或有上升趋势，需要加大排水采气力度，保证气井稳定生产。对于模型中的IV类气井(低产气-高产液型)，产气量小而产液量大，气井生产效果较差，必须通过较大力度的辅助排液手段维持气井生产。其中，Ⅳa型气井目前产液趋势有所好转，但仍需继续执行当前泡排策略防治井内积液或在不影响生产的情况下适当减少泡排剂量；Ⅳb型气井总体产液趋势相对稳定，需继续执行当前泡排策略，改善井内气液状况；Ⅳc型气井总体产液趋势持续恶化，目前排液措施已经无法满足排液需要，井内积液持续增加，需加大当前排液力度，必要时同时采取多种措施辅助排液，确保气井正常生产。

3 产液评价模型的应用

3.1 单井应用效果

以大牛地气田D28井区气井DPT-1X为例，该井2013年7月投产，一直采用常规经验法开展排水采气作业，2017年4月10日后采用文中所述模型进行气井精细分类，并按照文中提供的排水采气建议进行排水作业。气井生产曲线见图3。

2017年4月前，气井产液量变化不大，由于常规的泡沫排水指导方法是以日产水量为依据，因此，气井一直按照稳定的7 L/d的泡排量进行泡沫排水。由图3可知，此时气井产气量不断下降，油套压差增大，已表现出明显的积液特征。从2017年4月10日起，采用文中模型对气井进行了分析，结果表明该气井属于Ⅳc型气井，当前泡排制度已经无法满足气井排液需要，必须尽快加大泡排力度。采取12L/d的泡排量进行连续泡排后，气井的日产气量和日产液量明显上升，油套压差减小，气井的积液程度开始下降，排液能力提高，生产得到了明显改善。

3.2 区块应用效果

以大牛地气田D28井区正常生产的97口气井为例，按照文中所建产液评价模型进行归类统计，结合前文中针对各类气井的排水采气建议，优化各井的排水采气策略。实施1个月后，目标区块日产气量由82.5×104m3/d提高至86.6×104m3/d，日产液量由412m3/d提高至447m3/d，气井生产时率由84.1%提高至87.3%。