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基于动态数据的水平井分类评价方法——以苏14区块为例

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2015年9月 西安石油大学学报(自然科学版) Journal of Xi an Shiyou University(Natural Science Edition) Sep.2015 第30卷第5期 Vo1.30 No.5 文章编号:1673-064X(2015)05-0031-06 基于动态数据的水平井分类评价方法 ——以苏14区块为例 李天太 ,牟茂源 ,张欣 ,李文鹏。,叶小闯 ,李春霞 (1.西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;2.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249; 3.长庆油田公司第三采气厂,内蒙乌审旗017300;4.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075) 摘要:为了克服采用静态数据对水平井进行分类评价的局限性,在分析调研国内外水平井分类评价 方法的基础上,通过对苏14区块40口水平井生产资料进行深入研究,提出了适用于苏14区块的 水平井动态分类评价方法,并运用聚类分析法建立了不同类型水平井分类的新标准。以动态数据 为基础,将单位套压降产气量、套压降速率、无阻流量作为评价参数,通过3口典型井实际生产数据 的分析计算对比,证明该方法准确、可靠,符合现场实际生产情况。该分类评价方法对同类气藏水 平井的高效开发及生产管理具有指导意义。 关键词:水平井动态分类;单位套压降产气量;套压降速率;聚类分析 中图分类号:TE 33 2.3 文献标识码:A 鄂尔多斯盆地苏里格气田的致密砂岩气藏孔渗 条件较差 1-21(孔隙度小于10%,基质的有效渗透率 小于0.1 X 10~ m ),气井的自然产能较低。由于 储层改造技术的,苏里格气田2009年之前主要 采用直井开发。为提高单井开发效益,该气田自 2009年开始采用压裂水平井开发,取得了良好的开 发效果。近两年,水平井开发规模和开发水平明显 含气面积与无阻流量等参数对苏里格气田致密气藏 水平井进行了分类评价;赵涛等 提出了储层参数 法、无阻流量法、综合法、产量加权法等适用于苏里 格气田天然气气井的分类方法。但遗憾的是,由于 苏里格气田独特的合作开发模式以及紧迫的上产压 力_8。 ,还没有形成一套统一、完整的水平井分类标 准来指导苏里格气田的高效开发。本文以苏里格气 田苏14区块水平井为研究对象,结合前人研究成 提高,在苏里格气田上产稳产过程中发挥着越来越 重要的作用。 在水平井开发初期,由于井数较少难以准确确 定平均单井产能,而且单井平均产能也不能反映区 果,对苏里格气田水平井分类方法进行了研究,并提 出了一套新的评价标准。 块内各井产能的差异性,宜对水平井进行分类评 价 。目前,关于水平井分类的研究,前人取得了 一1 苏14区块水平井开发简况 苏14区块自2008年底起共投产水平井40口, 些成果:J.C.Allen 对影响油气井分类的因素 临界压力与温度进行了分析;位云生等 通过钻遇 其中从201 1年底到2013年底投产水平井数增幅达 收稿日期:2014-02-27 基金项目:国家自然科合基金(编号:U1262201);陕西省教育厅专项科研计划(编号:12JK0807);西安石油大学全日 制硕士研究生创新基金(编号:2014CX130112) 作者简介:李天太(1962一),男,工学博士,教授,博士生导师,主要从事油气藏保护技术与理论、油气田开发与生产理论及 技术等方面的研究。E-mail:ttli@xsyu.edu.cn 32一 西安石油大学学报(自然科学版) 到80%,累积产气量随着投产水平井数的增多而不 断增加,2013年产量达到3.1×10 m 。 截至2013年12月,苏14区40口水平井月产 气量为0.12×lO nl ,单井月均产气量为0.01× 10 m ,折算单井日均产气量3.78×10 m。,平均压 降速率0.032 MPa/d,生产曲线如图1所示。由于 对气井实施问开的管理模式,生产曲线总体呈波浪 式增长。为进一步分析在不同开关井制度下不同水 平井产量的动态变化,加强对间开井的生产管理优 化,实现高效开发,关键要做好水平井的分类管 钾ll l、 2 面 址 l l耋茎l茎l l 薹l茎 日期 图1苏14区块水平井生产曲线图 Fig.1 Production curves of horizontal wells in Su—-14 block 2 水平井静态分类评价的局限性 苏里格气田目前多以直井生产,直井的分类一 般情况下采用静态或动静态结合的分类方法,直井 的静态分类标准¨ H 如下: I类:有效单层连续厚度大于5 m,或有效累计 厚度大于8 m且相对集中分布; Ⅱ类:有效单层连续厚度在3~5 m之间,或有 效累计厚度大于8 111,呈薄互层状分布; Ⅲ类:有效单层连续厚度小于3 m,或有效累计 厚度小于5 m。 储层参数主要参考气层的有效厚度,苏14区块 水平井气层有效厚度计量与直井不同,其计算的是 水平段钻遇气层的横向长度,并非纵向厚度。分布 较广的强非均质性致密气田与常规的整装气田有所 不同,不但区块问产能差异较大,同一区块内由于储 层的强非均质性相邻的井间产能差异也非常大。 另外,苏里格气田气井自然产能低,一般需要经 过酸化压裂进行储层改造,由于改造后的效果对气 层产气影响较大,分类过高将会使配产偏高,套压下 降速度过快,地层能量衰减过快;分类偏低,配产也 相应偏低,不利于发挥气藏能量。因此,依据水平井 储层参数进行静态分类明显存在局限性,考虑到水 平井单井控制半径大,辐射面积广的特点,近地层的 能量可能随着生产的进行逐渐消耗,远地层的能量 才能被利用,为了对水平井进行长期有效的管理,水 平井宜依据动态生产数据进行分类。 3水平井动态分类评价参数分析 1)单位套压降产气量与套压降速率 对于连续生产井,压力受外界因素影响较小,但 苏里格气田多数水平井未进行过稳定试井,无法准 确获取地层压力。在不断探索过程中发现,水平井井 口套压结合对应的累积产气量(G )能够较好地反 映水平井的生产能力,于是提出根据水平井单位套 压降产气量(G。/△p)对水平井进行分类。单位套压 降产气量不是定值,随着投产时间的延长,压力波及 范围变大,水平井的生产特征从反映压裂裂缝沟通 的近井地带储层的渗流特征逐渐过渡到反映远井地 带储层的渗流特征,单位套压降产气量随着生产时 间的延长也会发生相应的变化。水平井在各生产阶 段的单位套压降产气量的变化规律直接反映了井控 动态储量随生产时间变化的规律。通过对苏14区水 平井的生产情况跟踪分析,发现水平井的单位套压 降产气量随生产时间动态变化,单井数据拟合得到 了相关性较好的幂函数曲线(如图2),因此将所有 水平井的幂函数曲线放在同一坐标系内,根据曲线 空问分布特点,插入2条幂函数曲线便得到不同类 型水平井的大致分区(如图3),各类水平井的单位 套压降产气量随生产时间增加而增大的趋势不同。 套压降速率(P =Ap/At)直接反映气井的稳产 情况,也能间接反映地层的能量变化。套压降速率越 图2单位套压降产气量与生产时间关系图 Fig.2 Relationship between gas production amount per unit casing pressure drop and production time 李天太等:基于动态数据的水平井分类评价方法 一33一 童 碧 盘 磊 图3各类井单位套压降产气量分区示意图 Fig.3 Partitions of gas production amount per unit casing pressure drop 大,水平井地层能量消耗越快,严重影响水平井的稳 产时间。与单位套压降产气量采用相同的分析方法, 得到套压降速率随生产时间动态变化曲线(如图4) 和各类井大致分区(如图5)。 童 、 鎏 嚣 图4套压降速率与生产时间关系图 Fig.4 Relationship between casing pressure reducing rate and production time 喜 器 图5各类井套压降速率分区示意图 Fig.5 Partitions of casing pressure reducing rate 2)无阻流量、初期配产量和日产气量 无阻流量(qAoF)是井底流压为大气压时的气 井产量,与气井设备因素无关,反映的是气井的潜 能,也是评价气井生产能力的一个不可或缺的参数。 但目前苏里格气田绝大多数水平井在生产过程中没 有进行过稳定试井,水平井的无阻流量均是在投产 前采用一点法测试计算得到,所以其无阻流量反映 的是原近井地层压裂裂缝带的渗流特征,随着生产 的进行,远井地带的基质储层能量才会被动用,此时 水平井产能才能较为真实地反映其生产能力。例如 苏平l4一x井试气无阻流量为75.7×10 m /d,以无 阻流量分类标准应为I类井,投产时套压为21.87 MPa,该井日产气量为5.4×10 m。,产量很高,但套 压递减很快,生产仅40 d,套压已降为10.9 MPa,显 然无阻流量作为主要评价参数不是很准确;气井初 期配产量(g )把无阻流量作为主要的参考指标,但 人为因素较强;苏里格气田气井普遍采用井下油嘴 进行生产,部分气井产水,当地层压力降低到不能把 产出水带出井口时,就会在井筒形成积液,此时产能 的发挥受到一定的影响,故当前日产气量也不能准 确地反映气井的生产能力。 4水平井动态分类评价标准确定 上一节中只用数据拟合的方式划定了水平井类 型的大致分区,为了使分类结果更直观、更细致,这 里采用聚类分析法来确定分区界限(如图5)。统一 生产时间为12个月,计算对比各水平井的评价参 数,在已有分区公式的基础上,制定各评价参数的分 类方案(见表1、表2),然后分别以套压降速率与单 位套压降产气量为横纵坐标、以无阻流量与初期配 产量为横纵坐标建立坐标系,并对各方案进行聚类 分析,通过比较各方案符合率(方框内井数与总井 数之比)的大小,最终确定标准范围。 图6聚类分析示意图 Fig.6 Partiiton schematic for cluster analysis 通过对比,表1中方案3符合率最高,达到了 81.6%;表2中方案2符合率最高,达到82.5%,因 此优选得到最佳分类方案。这里将单位套压降产气 量和套压降速率作为主要分类指标,将无阻流量作 为次要指标,建立了水平井的动态分类评价标准,如 表3所示。 一34一 西安石油大学学报(自然科学版) 表1 单位套压降产气量与套压降速率分区界限确定方案 Tab.1 Classification plans of horizontal wells according to their gas production amount per unit casing pressure drop and casing pressure reducing rate J 1I UI >200 <0.025 >250 <0.025 >250 <0,020 >3OH0 <0.020 100~2oo 0.025~0.035 100~250 0.025~0.035 <1O0 >0.035 <100 >0.035 100~250 0.020~0.035 <1oo >0.035 lO0~300 0.020~0.035 <100 >0.035 符合率/% 76.3 73.7 81.6 63.2 表2 无阻流量与初期配产量分区界限确定方案 Tab.2 Classification plans of horizontal wells according to their free flow rate and initial distribution production 表3水平井动态分类评价标准 Tab.3 Dynamic classiifcation standard of horizontal wells 时套压为24.2 MPa,第一年日产气量为2.38×10 。m,生产曲线如图9所示。 5 实例分析与标准验证 为了更好地理解基于动态数据的水平井分类评 价方法以及该方法的准确性,现以3口投产时间较 长的典型水平井(苏平14一A井、苏平14.B井、苏平 14.c井)为例进行动态分类分析,依据这3口井一 年后的生产曲线及产能的变化来验证分类的准确 性,并由此预测其他新投产水平井的产能变化趋势。 苏平14一A井于2009年12月15日投产,试气 l 塞 意 岛 最 高 是 熹蕊宝蓑 § 高 高 昌 日期 图7苏平14-A井生产曲线图 Fig.7 Production curves of Suping 14-A well 无阻流量为83.3×10 m /d,投产时套压为25.1 MPa,第一年日产气量为8.27×10 m ,生产曲线如 图7所示;苏平14一B井于2011年10月23日投产, 该井试气无阻流量为10.1×10 m /d,投产时套压 为17.1 MPa,第一年日产气量为3.01×10 m ,生 产曲线如图8所示;苏平14-C井于2010年9月4 日投产,该井试气无阻流量为20.0×10 m /d,投产 图8苏平14-B井生产曲线图 Fig.8 Production curves of Suping 14・B well 李天太等:基于动态数据的水平井分类评价方法 一35一 10.1×10 m。/d;苏平14一c井单位套压降产气量为 59×10 m /MPa,套压降速率为0.056 MPa/d,无阻 流量20.1×10 m /d。按照表1的分类标准,将苏 平14-A井分为I类,将苏平14一B井分为Ⅱ类,将苏 平14一C井分为Ⅲ类。 为了验证该分类法的合理性,对比3口井生产 l2月后的单位套压降产气量、产量月递减率以及日 均产气量3个参数,如表5所示:I类井单位套压降 产气量为524×10 m /MPa,产量月递减率为 0.017,Et产气量为5.06×10 m /d;II类井单位套 图9苏平14-C井生产曲线图 Fig.9 Production curves of Suping 14-C well 压降产气量为168×10 m /MPa,产量月递减率为 0.034,13产气量为1.30×10 m /d;111类井单位套 压降产气量为83×10 m /MPa,产量月递减率为 0.040,日产气量为1.00×10 m /d。结合3口井生 产曲线,发现在各自生产12个月以后,苏平14-A井 的产量与套压递减缓慢且有较长的稳产时间;苏平 14一B井产量较苏平14-A井有所降低;而苏平14.C 利用生产数据计算各评价参数,如表4所示,苏 平14一A井单位套压降产气量为376×10 m /MPa, 套压降速率为0.020 MPa/d,无阻流量83.0×10 m /d;苏平l4.B井单位套压降产气量为JP2106× 10 m /MPa,套压降速率为0.028 MPa/d,无阻流量 表4 3口典型井评价参数 Tab.4 Evaluation parameters of three typical wells 井的产量递减较快且后期套压与日产气量已很低, 生产时 单位套压降产气 套压降速率/ 无阻流量/ 间/月量/(10 m。・MPa )(MPa・d )(1O m .d ) 说明其地层能量供给不足,需关井恢复压力。由此 可见I类井生产能力最强,Ⅱ类井次之,Ⅲ类井最 差。因此推断该分类法得到的结果相对准确、合理, 可以用来预测其他新投产水平井的产能变化趋势。 表5 3口典型井生产l2月后的实际参数 Tab.5 Actual parameters of three typical wells after producing 12 months 量小于100×10 m /MPa,套压降速率大于0.035 6 结 论 (1)动态生产数据可以更好地反映水平井产能 的变化。 MPa/d,无阻流量小于20×10 m /d。 (3)典型井实例分析计算验证了该分类法的可 靠性与准确性。该分类标准适用于苏里格等非均质 性较强的气田。 参考文献: [1]杨华,付金华,刘新社,等.苏里格大型致密砂岩气藏 形成条件及勘探技术[J].石油学报,2012,33(增刊): 59.61. (2)以单位套压降产气量、套压降速率、无阻流 量作为评价参数,采用聚类分析法建立水平井动态 分类评价标准,将水平井分为3类:I类井(高产稳 产型井)单位套压降产气量大于250×10 m。/MPa, 套压降速率小于0.020 MPa/d,无阻流量大于50× 10 m /d;lI类井(中产低速递减型井)单位套压降 产气量大于(100—250)×10 m /MPa,套压降速率 (0.020~0.035)MPa/d,无阻流量(20—50)×10 YANG Hua,FU Jin—hua,LIU Xin—she,et a1.Large in tight sandstone gas reservoir forming conditions and exploration technology of the Sulige[J].Acta Petrolei Sinica,2012, 33(Supplement):59-61. [2]何光怀,李进步,王继平,等.苏里格气田开发技术新 m /d;11类井(低产高速递减型井)单位套压降产气 进展及展望[J].天然气工业,2011,31(2):12—16. 36一 西安石油大学学报(自然科学版) HE Guang—huai,LI Jin—bu,WANG Ji—ping,et a1.New pro— gress and outlook of development technologies in the Su— lige gas field[J].Natural Gas Industry,2011,31(2):12— 16. [3] Reymond S B,Matthews E,Sissons B.Integrating well pro— duction data and 3 D seismic AVO classiifcation『C].SPE 68644,2001. [4] JosephA.Classiifcation and management of liquid loading in gas wellsI C I.SPE 167603,2003. 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