启动压力梯度对神木气田井位部署的影响

2019-05-29刘鹏飞贾连超

刘鹏飞，贾连超，冉婧，张涛，雷甜，袁丹

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西西安 710200）

神木气田为长庆气区上产的主力气田，储层致密，井网密度一般较小，井网部署往往是一次性的，后期调整余地较小，这就要求在气藏的开发设计中进行严格论证井距。

1 泄流长度理论

根据气体渗流理论，当气体达到平面径向稳定渗流状态时，地层中任一点的压力梯度为[1]：

若要求取供给边缘处的压力梯度值，此时p＝pe，r＝re，代入上式，可得到边缘处的压力梯度值。实际气藏开发中，随着井底压力降低到某一程度而不能满足井口输气压力时，即为最小井底流压，此时即可求得最大的供给半径和相应的边缘压力梯度。

当已知pe、pwfmin、rw和启动压力梯度时，通过上式即可求出气井的最大供给边缘半径re，将re乘2，即可得气井的最大影响范围。

对于低渗致密压裂气井而言，在很长时间内难以达到径向拟稳定渗流状态，气井生产在很长时间内表现为线性单向渗流[2-4]。对于单向稳定渗流状态，地层中任一点的压力梯度为：

当已知pe、pwfmin和启动压力梯度时，将p=pe代入上式即可求出气井的最大泄气半长L，将L乘2，即可得到最大泄气长度值。

罗瑞兰等[5-7]曾采用苏里格气田的低渗岩样测试气体的启动压力梯度，神木气田较苏里格气田地层条件、生产动态相似，得到气体启动压力梯度与岩样克氏渗透率的关系（见图1），拟合得到的拟合关系为式（3）：

图1 气体启动压力梯度与克氏渗透率的关系

将式（3）代入式（1），取最小井底流压pwfmin为2.0 MPa、井筒半径rw为0.1 m，当p=pe，r=re时，可算出气井在平面径向流状态下的最大影响范围（见图2）。

将式（3）代入式（2），当 p=pe时，可算出压裂气井在线性渗流状态下最大泄气长度（见图3）。

从以上两图可以看出：（1）对于低渗致密气藏而言，气井的影响范围与气层渗透率密切相关，气井的影响范围随气层渗透率的降低而急剧减小。（2）气藏的原始压力与气井的影响范围呈正比关系，随着储层原始地层压力增大，气井的影响范围增大，即当储层物性参数相同时，异常高压气藏的气井影响范围比一般气藏的大。

图2 气藏影响范围与储层渗透率的关系（平面径向渗流）

图3 气藏影响范围与储层渗透率的关系（线性渗流）

神木气田实测地层压力在21.1 MPa～25.8 MPa，平均压力系数仅为0.842，属于低压气藏，因此气井的影响范围较小。

当气井的渗流特征为平面径向流时，从图2可得出：当储层平均有效渗透率为1 mD时，气井的平均泄气直径为400 m～500 m，即平均泄气半径为200 m～250 m。

当气井的渗流特征为线性渗流时，从图3可得出：当储层平均有效渗透率小于0.1 mD时（致密储层），气井的平均泄气长度为650 m左右。

神木气田上古生界盒8-太原段地层整体属于河、潮控三角洲沉积体系，河道迁移频繁，分流河道规模较小。对于河流相沉积形成的致密砂岩储层而言，常常伴有条带形的岩性边界，有效砂岩储层多表现为矩形区块，压裂气井在很长时间内会表现为条带状的线性渗流特征。

气体在低渗致密储层中流动存在启动压力梯度，启动压力梯度对单井的有效控制范围（即泄流面积）有直接影响，进而会影响单井的井控动储量大小。利用实验结果计算得出神木气田致密压裂气井的泄气长度中值为570 m～640 m，因此神木气田部署井位井距应保持在600 m左右。