一种试井模拟技术在南海高温高压气藏X1井产能评价中的应用

雷 霄，李树松，王雯娟，张风波，何志辉，马 帅

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江524057）

高温高压气井具有地层压力高、产能高的特点，导致产能测试及评价存在以下两个方面的问题：1）由于测试设备能力及气井工作制度调整能力有限（南海X气田测试最大产量不到无阻流量的20%），采用常规二项式分析时，微小的压力计测试或计量误差常常会导致二项式系数为负值，无法评价无阻流量；2）由于高温高压气井地层压力高、产能高，导致代表储层污染的气井机械表皮在产能测试过程中变化较大，因此无法确定气井机械表皮和流量表皮，进而无法评价井污染情况。

目前高温高压气井产能评价研究主要以合理测试压差设置[1～8]、压力校正[9～11]方面研究为主，但压力校正方法无实际依据，与此同时，对高温高压气井变表皮的研究主要集中在流量表皮[12～15]的研究，缺乏机械变表皮的研究，进而导致计算的无阻流量可靠性差。针对目前高温高压气井产能评价存在的问题，提出以高温高压气井变表皮分析技术和试井模拟产能评价技术为主的高温高压气井试井模拟技术[16]，并应用于南海西部高温高压气田的生产实践。

1 高温高压气井试井模拟技术原理

首先通过高温高压气井变表皮技术确定测试层位真实污染情况，然后通过试井模拟产能技术重新模拟产能测试，并根据模拟产能测试的流压、产量等，采用压力平方法、拟压力法等进行无阻流量计算，进而准确计算高温高压气井的产能。

1.1 气井变表皮分析技术

1.1.1 气井变表皮原理

气井总表皮系数St是反映储层污染的机械表皮系数Sf和与流量相关的井筒附近储层气体高速非达西流动造成的表皮系数Sq的总和。

其中：

公式（2）中D为非达西流动系数。常规气井测试解释中Sf、D几乎不变，而Sq随着压力增加而增大，采用气井各个工作制度测试参数回归就可以求出代表储层污染的机械表皮系数Sf。而高温压气井由于地层压力高、产能高，会导致气井机械表皮Sf随着测试出现逐渐变小的趋势，主要是由于随着近井地带的侵入，钻完井液随着测试被气体高速带出导致。经过不断回归计算得出Sf与测试产量存在负线性关系：

公式（3）中：Sfc为初始的机械表皮系数；M为机械表皮变化因子；q为测试日产，104m3；t为测试时间，d。

将公式（3）和公式（2）带入公式（1），得到气井总表皮系数公式：

1.1.2 气井变表皮计算

假设气井测试工作制度（气嘴）数量为n，带入公式（1），得到各个工作制度下总表皮系数：

公式（5）中i为1～n。将公式（2）和公式（3）带入公式（5）：其中：Sfi=Sfc-Mqiti；Sqi=Dqi

首先通过时间变表皮拟合得出各个工作制度下的气井总表皮系数Sti（图1），然后通过方程组求解及回归拟合，求出初始机械表皮系数Sfc。M为机械表皮变化因子；D为非达西流动系数；Sfn为最终机械表皮系数。

图1 气井压力历史拟合曲线Fig.1 Gas well pressure history fitting curve

1.2 试井模拟产能评价技术

首先，基于高温高压气井变表皮分析结果，并结合储层物性解释结果。采用运用试井模拟技术重新模拟产能测试，模拟设计的设计工作制度范围大约达到无阻流量的10%～60%（图2），使测试压差增大，消除了压力计测试或计量误差引起的产能方程的负异常现象。

图2 试井模拟测试曲线Fig.2 Well test simulation test curve

根据试井模拟的流压、产量等，采用压力平方法、拟压力法等进行无阻流量回归计算，进而确定高温高压气井的产能。

2 高温高压气井试井模拟技术应用

南海西部X气田是一个高温高压气田，地层压力52.3～52.7 MPa，地层温度141～143oC。X1井是一口探井，产能测试时，采用四个气嘴工作制度，但由于测试设备受到温压限制，最大测试产量仅为1.2×106m3/d，远小于气井无阻流量，导致X1井二项式产能曲线呈现负异常（图3），无法准确计算无阻流量。因此采用试井模拟技术来准确计算无阻流量。

图3 X1井二项式能曲线（原始测试数据）Fig.3 Binomial productivity curve of well-X1（Original well testing data）

首先通过时间变表皮拟合就可以得出X1井四个工作制度下的气井总表皮系数Sti（表1）。通过方程组求解及回归拟合，确定X1井变表皮和机械表皮与测试产量曲线关系（图4），并求出初始机械表皮系数Sfc，M为机械表皮变化因子，D为非达西流动系数（表1）。

图4 X1井机械表皮与测试产量曲线关系Fig.4 Relation between mechanical skin and test yield curve of well-X1

然后，基于X1井变表皮分析及储层物性解释结果，运用试井模拟技术重新模拟X1井产能测试，模拟设计的X1井测试工作制度合理（图5），共设计七个工作制度，覆盖无阻流量的70%，消除了压力计测试或计量误差引起的产能方程的负异常现象。

图5 X1井试井模拟测试曲线Fig.5 Curves of well testing simulation of well-X1

再根据X1井试井模拟得到的流压、产量等，采用压力平方法、拟压力法等进行无阻流量回归计算（图6），进而准确确定X1井的无阻流量为7.29×106m3/d。

图6 X1井二项式能曲线（试井模拟测试）Fig.6 Binomial productivity curve of well-X1（Well testing simulation test）

表1 X1井变表皮分析结果Table1 Results of epidermal transformation analysis of well-X1

3 结论

1）创新提出高温高压气井机械变表皮分析技术，计算气井的机械表皮，确定储层真实污染情况。

2）高温高压气井试井模拟产能技术基于变表皮分析结果，重新模拟产能测试，根据模拟产能测试的流压、产量等，采用压力平方法、拟压力法等进行无阻流量计算，消除了压力计测试或计量误差引起的产能方程的负异常现象，进而计算得到高温高压气井的产能。

3）以高温高压气井变表皮分析技术和试井模拟产能技术为主的高温高压气井试井模拟技术应用于南海西部X气田X1井，计算得到X1井无阻流量，有效指导了后续气田开发的配产。