澀北氣田多層氣藏儲量動用程度分析

摘 要

摘要：柴達(dá)木盆地澀北氣田合計含氣小層介于54～90層，是典型的多層氣藏，生產(chǎn)動態(tài)資料系統(tǒng)分析表明層間儲量動用程度存在較大差異。采用實驗?zāi)M、氣藏工程和數(shù)值模擬等多種方法研究
摘要：柴達(dá)木盆地澀北氣田合計含氣小層介于54～90層，是典型的多層氣藏，生產(chǎn)動態(tài)資料系統(tǒng)分析表明層間儲量動用程度存在較大差異。采用實驗?zāi)M、氣藏工程和數(shù)值模擬等多種方法研究了儲層非均質(zhì)性、層間儲量分布、氣井出水等對儲量動用程度的影響。結(jié)果表明：層間的非均質(zhì)性是影響多層氣藏儲量動用程度的主要因素，滲透率級差越大，低滲層儲量動用程度越差。對于該類氣藏，可以通過合理劃分合采層系、優(yōu)化射孔和優(yōu)化配產(chǎn)等策略提高多層氣藏儲量的動用程度。
關(guān)鍵詞：澀北氣田；儲集層；多層氣藏；開發(fā)；儲量動用程度
0 引言
    柴達(dá)木盆地澀北氣田合計含氣小層介于54～90層，是典型的多層氣藏[1～2]。氣田開發(fā)主體采用細(xì)分層系的多層合采技術(shù)，通過生產(chǎn)測井產(chǎn)氣剖面分析，分層產(chǎn)量差異大，表現(xiàn)出分層儲量明顯動用不均衡。
    1996年，Ahmed H.EI-Banbi等[3]利用物質(zhì)平衡方程與產(chǎn)能方程聯(lián)立，分析了兩層模型產(chǎn)量變化規(guī)律。2008年孫賀東等[4]應(yīng)用物質(zhì)平衡法分析了非均質(zhì)性對于動態(tài)儲量的影響，并提出合理配產(chǎn)提高儲量動用程度的方法。
    筆者應(yīng)用物理模擬技術(shù)、氣藏工程分析方法和數(shù)值模擬技術(shù)探討了多層合采時氣藏儲量動用程度的主要影響因素，系統(tǒng)分析了澀北一號氣田一個典型開發(fā)層系的多層合采開發(fā)狀況，最后提出了提高儲量動用程度的措施和建議。
1 儲量動用程度影響因素分析
1.1 儲層非均質(zhì)性的影響
    氣藏工程方法研究表明：層間非均質(zhì)性越強，即滲透率級差越大，計算的動態(tài)儲量越小。等厚的兩層(10m)模型，當(dāng)滲透率級差為99時，計算動態(tài)儲量僅為地質(zhì)儲量的48.5%[4]。
    物理模擬實驗研究結(jié)果也證實了這一結(jié)論：兩層合采時，K1層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率隨K2/K1比值增加而降低，當(dāng)兩層滲透率相同時各產(chǎn)層產(chǎn)量貢獻(xiàn)率幾乎相同，即兩層都能被充分動用(圖1)。
 

采用數(shù)值模擬描述分層的儲量動用情況與前兩者一致，隨著滲透率級差的增大，高滲層(恒為25×10-3μm2)儲量動用變化不大，而低滲層的儲量動用越來越差，當(dāng)級差為6時，采收率為63%，低滲層只采出47%(圖2)。
 

1.2 儲量分布對采收率的影響
    假設(shè)總儲量和滲透率級差等參數(shù)不變，單井?dāng)?shù)值模擬模型結(jié)果表明采收率隨高滲層儲量的減少而變小，當(dāng)高、低滲層儲量比為1:1時，采收率為63.1%，當(dāng)比值為1:3時，采收率僅為57.7%。
1.3 氣井出水的影響
根據(jù)澀北氣田水體能量，水體體積大小為20倍烴類體積，日產(chǎn)氣量2×104m3。應(yīng)用數(shù)值模擬單井模型，邊水采用網(wǎng)格水體，模擬表明：滲透率級差越大，儲量動用程度越低，邊水對采收率影響越大。多層合采開發(fā)，邊水對高滲層影響大，由圖3可以看出高滲層的分層采收率，存在邊水條件下比定容氣藏減少16.3%～16.9%，低滲層則只減少8.4%～10.8%。模擬表明：高滲儲層壓力下降速度明顯高于低滲層，邊水突破后嚴(yán)重影響低滲層儲量動用。
 

1.4 選擇與低滲層相匹配的產(chǎn)量可以提高儲量動用程度
    應(yīng)用氣藏工程方法模擬，首先以一定產(chǎn)量進(jìn)行生產(chǎn)，在后期適當(dāng)降低產(chǎn)量，與低滲層供給能力相適應(yīng)，則可以有效提高儲量動用程度。應(yīng)用兩層模型，當(dāng)配產(chǎn)為5×104m3/d時儲量動用程度只有73.5%；配產(chǎn)調(diào)整為3×104m3/d時儲量動用程度可以達(dá)到84.5%；配產(chǎn)為2×104m3/d時儲量動用程度可以達(dá)到95.5%[4]。
2 典型開發(fā)層系儲量動用程度分析
2.1 澀北一號四-1單元簡況
    澀北一號氣田四-1單元包含7個含氣小層，儲層孔隙度平均為29.5%，滲透率平均為18.8×10-3μm2，含氣面積15.4～33.7km2。截至2007年底，探明地質(zhì)儲量的采出程度為18.4%。
2.2 開發(fā)主要矛盾
    四-1單元生產(chǎn)時間較長，目前面臨著以下幾個主要問題：①單井產(chǎn)量具有明顯的下降趨勢；②部分氣井產(chǎn)水較大，影響氣井生產(chǎn)，如新澀4-8、澀4-20等井日產(chǎn)水大于10m3，水氣比為4.5m3/104m3；③動態(tài)儲量遠(yuǎn)低于地質(zhì)儲量，應(yīng)用壓降法、現(xiàn)代遞減分析法等計算的動態(tài)儲量與地質(zhì)儲量差異較大，不足地質(zhì)儲量的70%。
2.3 儲量動用程度分析
    應(yīng)用氣藏工程方法與數(shù)值模擬技術(shù)，結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)資料、產(chǎn)氣剖面對四-1單元的儲量動用情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，主要有以下幾方面的認(rèn)識。
2.3.1儲層非均質(zhì)性強，縱橫向分層產(chǎn)量貢獻(xiàn)差異均較大
    澀北一號氣田四-1單元各井滲透率5.4×10-3～49.1×10-3μm2，滲透率級差為1.8～54.7，各井表現(xiàn)為強中等非均質(zhì)性。產(chǎn)氣剖面測試結(jié)果表明，各井在縱向上產(chǎn)量貢獻(xiàn)差異非產(chǎn)大。如澀4-9井最大滲透率為16.3×10-3μm2，滲透率級差為3.7，地層系數(shù)越高(圖4-a)，分層產(chǎn)量也越高(圖4-b)，由此可見，多層合采時層間非均質(zhì)性嚴(yán)重影響低滲層的儲量動用。
 

2.3.2部分產(chǎn)層出水，影響分層儲量動用效果
    四-1單元大部分氣井產(chǎn)水主要以凝析水或?qū)觾?nèi)可動水為主，對氣井生產(chǎn)基本沒有影響。出水量大的井主要是邊水突進(jìn)或?qū)娱g水竄。如澀4-20井，從2006年10月起產(chǎn)水量逐漸增加，根據(jù)產(chǎn)氣剖面測試結(jié)果表明，該井下部儲層(1304.8～1308.0m)邊水突進(jìn)，由于該層物性較好，分層產(chǎn)量高，氣井見水后產(chǎn)水上升快。氣井產(chǎn)能嚴(yán)重?fù)p失，就目前情況來看，產(chǎn)能降低50%以上，嚴(yán)重地影響了該層的儲量動用。另外，由于氣井出水增大了井筒管損，降低了井底流動壓力，使其他儲層無法得到合理動用。
2.3.3高滲層儲量有限，難以滿足高產(chǎn)量配產(chǎn)條件下的氣井穩(wěn)產(chǎn)
    選用該射孔單元共17口井55井次產(chǎn)氣剖面測試數(shù)據(jù)，同一口井多次測試分層產(chǎn)量選取其平均產(chǎn)量。按滲透率由大到小進(jìn)行排序，對各小層的產(chǎn)量、地層系數(shù)(Kh)和儲容系數(shù)(φhSg)進(jìn)行累加，作累積產(chǎn)量分布頻率與累積地層系數(shù)關(guān)系圖(圖5)。
 

    多層合采氣井累積分層產(chǎn)量與累積地層系數(shù)的關(guān)系，在滲透率呈遞減排列時，曲線應(yīng)向上凸，而非向下凹(圖6)。上述結(jié)論的前提是分層儲量相同。
 

    由圖6可以看出：日產(chǎn)氣量與累計儲容系數(shù)相關(guān)性很好。表明分層產(chǎn)量除受地層系數(shù)影響外，還與儲容系數(shù)有關(guān)，即高滲層的儲量決定了氣井的產(chǎn)量水平和穩(wěn)產(chǎn)能力。綜合分析認(rèn)為，四-1單元高滲層中儲量所占比例較少，不能滿足目前氣井配產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)需求，由此表現(xiàn)出氣井產(chǎn)量遞減。
    依據(jù)理論研究和生產(chǎn)動態(tài)分析成果，要提高多層氣藏儲量動用，主要技術(shù)途徑為：①合理劃分開發(fā)層系，一是減少合采層數(shù)，二是盡可能降低層間滲透率級差；②優(yōu)化射孔，低滲層后期補孔動用；③合理配產(chǎn)，依據(jù)平均儲層物性和儲量分配確定合理氣井產(chǎn)量；④優(yōu)化井網(wǎng)井距，遠(yuǎn)離邊水布井，降低邊水影響，提高采收率；⑤對于低滲層進(jìn)行增產(chǎn)改造。
    由于澀北氣田氣水關(guān)系復(fù)雜，埋藏淺、膠結(jié)弱，隔層條件較差，增產(chǎn)改造難度大，由此需要通過優(yōu)化設(shè)計[5～6]提高多層氣藏儲量動用率，提高澀北氣田的開發(fā)效果。
3 認(rèn)識與結(jié)論
    通過對多層氣藏儲量動用程度分析研究，初步得出以下幾點認(rèn)識：
    1) 對于多層合采，動態(tài)儲量主要受層間非均質(zhì)性和最高滲透率兩種因素控制。非均質(zhì)性越強，低滲層越難以動用，計算的動態(tài)儲量越小。在相同的滲透率級差下，滲透率越高，儲量動用越充分。
    2) 澀北氣田層間非均質(zhì)性較強，產(chǎn)氣剖面表明分層產(chǎn)量差異大，且單井產(chǎn)量變化大，采用長井段多層合采在一定程度上影響了儲量動用。
    3) 在滲透率級差一定條件下，高滲層儲量比例越大，氣井穩(wěn)產(chǎn)水平與最終采收率也越高。
    4) 對于澀北氣田，可以通過優(yōu)化井網(wǎng)部署、層系劃分、合理配產(chǎn)、防止邊水影響等優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，提高儲量的動用程度。
參考文獻(xiàn)
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[2] 中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院，中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院.澀北二號氣田開發(fā)實施方案[R].敦煌：中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院，2005.
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(本文作者：萬玉金 孫賀東 黃偉崗 朱華銀 鐘世敏 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院)