王暉，張培軍，成友友，冷有恒，郭春秋，史海東，魏占軍，劉玲莉，史立勇，程木偉，項(xiàng)紅英

（1. 中國石油勘探開發(fā)研究院；2. 中國石油（土庫曼斯坦）阿姆河天然氣公司；3. 西南石油大學(xué)）

0 引言

目前現(xiàn)場大量采取回壓試井測試流程測取氣井單井產(chǎn)能，但對于低滲氣藏來說，滿足每個(gè)制度下的產(chǎn)量和流壓達(dá)到穩(wěn)定需要相當(dāng)長的開井時(shí)間[1-5]，且放空氣量較多，為節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境，本文對傳統(tǒng)的回壓試井測試方法進(jìn)行了改進(jìn)。然而，這種改進(jìn)的測試方法所取得的資料不滿足回壓試井的穩(wěn)定要求，不能直接用于產(chǎn)能分析。本文基于理論推導(dǎo)，將利用改進(jìn)的測試方法測得的井底流壓校正為類似于等時(shí)試井的井底流壓，以解決產(chǎn)能計(jì)算問題。

1 改進(jìn)的回壓試井測試方法

典型的回壓試井測試流程見圖1a：連續(xù)以3～4個(gè)遞增的工作制度開井生產(chǎn)，測得每個(gè)工作制度下的穩(wěn)定產(chǎn)量及其對應(yīng)的穩(wěn)定流壓，最后關(guān)井恢復(fù)至地層壓力。由于所有工作制度下產(chǎn)量及流壓均達(dá)到了穩(wěn)定，該方法計(jì)算得到的氣井產(chǎn)能最接近實(shí)際情況。對于低滲氣藏，若要各工作制度下產(chǎn)量與流壓達(dá)到穩(wěn)定，不僅需要很長的測試時(shí)間，而且放空氣量較多，增加成本且不利于環(huán)境保護(hù)，所以傳統(tǒng)回壓試井方法很難用于低滲氣藏[6-7]?；诖?，Cullender[8]提出了等時(shí)試井方法，其測試流程見圖1b：以3～4個(gè)遞增的工作制度開井生產(chǎn)相同的時(shí)間，不要求流壓達(dá)到穩(wěn)定，但需要在每次開井之前進(jìn)行關(guān)井恢復(fù)至原始地層壓力；最后采用一個(gè)合理的工作制度長時(shí)間生產(chǎn)，直到產(chǎn)量與流壓均達(dá)到穩(wěn)定，然后關(guān)井恢復(fù)至原始地層壓力。這種方法最大的缺點(diǎn)是需要多次關(guān)井，且每次關(guān)井都需要恢復(fù)到原始地層壓力，不但在操作程序上較回壓試井麻煩，而且測試時(shí)間仍然較長。

圖1 回壓、等時(shí)及改進(jìn)的回壓試井流程圖

為了縮短測試時(shí)間、簡化現(xiàn)場操作程序、節(jié)約成本，并準(zhǔn)確求取氣井產(chǎn)能，結(jié)合等時(shí)試井方法對回壓測試流程進(jìn)行改進(jìn)：①各個(gè)工作制度下均生產(chǎn)相同時(shí)間，不要求流壓達(dá)到穩(wěn)定，且不需關(guān)井，可明顯縮短測試時(shí)間；②在關(guān)井恢復(fù)到地層壓力之前，增加一個(gè)延長測試，要求產(chǎn)量及流壓盡量達(dá)到穩(wěn)定，以得到一個(gè)準(zhǔn)確反映地層信息的產(chǎn)能穩(wěn)定點(diǎn)。將該測試流程稱為“改進(jìn)的回壓試井”（見圖1c）。

前人提出了回壓試井和等時(shí)試井的產(chǎn)能方程計(jì)算方法[9-11]。對于改進(jìn)的回壓試井的產(chǎn)能計(jì)算，若是直接套用等時(shí)試井產(chǎn)能方程計(jì)算方法（即：根據(jù)幾個(gè)未穩(wěn)定點(diǎn)數(shù)據(jù)確定二項(xiàng)式產(chǎn)能曲線的斜率，再利用延長測試點(diǎn)確定二項(xiàng)式產(chǎn)能曲線的截距），計(jì)算得到的產(chǎn)能與實(shí)際產(chǎn)能可能偏差很大，原因在于，在改進(jìn)的回壓試井測試流程中，各個(gè)工作制度之間沒有進(jìn)行關(guān)井恢復(fù)至原始地層壓力，后面工作制度下的壓降會受到前面工作制度壓降的疊加影響[12-14]，理論上講這幾個(gè)未穩(wěn)定點(diǎn)數(shù)據(jù)并不在同一條直線上。因此，對于改進(jìn)的回壓試井，需要尋求新的產(chǎn)能計(jì)算方法。

2 改進(jìn)的回壓試井產(chǎn)能計(jì)算

2.1 產(chǎn)能計(jì)算思路

為了準(zhǔn)確計(jì)算改進(jìn)的回壓試井的產(chǎn)能，首先提出流程轉(zhuǎn)換-流壓校正新方法，步驟如下。①流程轉(zhuǎn)換：在每個(gè)未穩(wěn)定工作制度之間，假想有一個(gè)關(guān)井恢復(fù)過程，并假設(shè)恢復(fù)至原始地層壓力，相當(dāng)于將圖1c中改進(jìn)的回壓試井流程轉(zhuǎn)換為圖1b的等時(shí)試井流程。②流壓校正：流程轉(zhuǎn)換之后，由于增加了關(guān)井壓力恢復(fù)過程，轉(zhuǎn)換后的流壓與實(shí)測流壓并不相同，需要對其進(jìn)行校正。③產(chǎn)能計(jì)算：流壓校正之后即可用已有的等時(shí)試井產(chǎn)能計(jì)算方法求取氣井產(chǎn)能。

2.2 流壓校正方法

對于均質(zhì)無限大氣藏，其擬壓力下的不穩(wěn)定流動過程可描述為：

對于改進(jìn)的回壓試井，考慮到除最后一個(gè)油嘴以外的工作制度都采用了相同的開井時(shí)間，根據(jù)壓降疊加原理，測試井在第j個(gè)工作制度下的生產(chǎn)壓差（擬壓力形式）可表示為：

而對于等時(shí)試井，第 j個(gè)工作制度下的生產(chǎn)壓差（擬壓力形式）為：

在同一工作制度（產(chǎn)量）下，用（2）式減去（3）式，得到的差值Δψj即為轉(zhuǎn)換后等時(shí)試井的流壓校正項(xiàng)：

則轉(zhuǎn)換后的等時(shí)試井在第 j個(gè)工作制度下的生產(chǎn)壓差為：

對這種改進(jìn)的回壓試井資料，首先通過關(guān)井資料進(jìn)行不穩(wěn)定試井解釋得到地層的Kh值，再結(jié)合測試的地層溫度和產(chǎn)能數(shù)據(jù)，帶入（4）式可以計(jì)算出流壓校正項(xiàng) Δψj，然后再用（5）式將實(shí)測的井底流壓轉(zhuǎn)換為類似等時(shí)試井的流壓。最后，根據(jù)不同產(chǎn)量下的數(shù)據(jù)點(diǎn)（qscj，（ψj?ψwf）isoj/qscj），運(yùn)用等時(shí)試井的產(chǎn)能計(jì)算方法便可準(zhǔn)確求出氣井的產(chǎn)能。

3 應(yīng)用實(shí)例

采用改進(jìn)的回壓試井測試方法對某低滲氣井 B-2井進(jìn)行產(chǎn)能試井，測試結(jié)果見表1及圖2。氣藏及氣井的基本參數(shù)為：氣藏平均壓力為57.5 MPa，儲集層有效厚度 98 m，孔隙度6%，滲透率0.12×10?3μm2，地層溫度115 ℃，地層條件下的氣體黏度 0.031 8 mPa·s，氣體偏差系數(shù)1.236，綜合壓縮系數(shù) 0.009 653 MPa?1，井徑0.106 m。

根據(jù)《天然氣井試井技術(shù)規(guī)范》[15]：8 h產(chǎn)量波動小于 5%、壓力波動小于 0.5%可視為穩(wěn)定。分析 B-2井的試井過程可知，整個(gè)測試期間，前 4個(gè)工作制度下產(chǎn)量均達(dá)到穩(wěn)定，但流壓均未達(dá)到穩(wěn)定；最后一個(gè)工作制度的產(chǎn)量及流壓均達(dá)到穩(wěn)定。

表1 B-2井產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)

圖2 B-2井產(chǎn)能試井流程圖

對于上述測試資料，若直接采用等時(shí)試井的產(chǎn)能計(jì)算方法，即：在擬壓力形式下（具體數(shù)據(jù)見表 2），利用前 4個(gè)未穩(wěn)定的測點(diǎn)數(shù)據(jù)回歸出直線，然后平移至延長測試穩(wěn)定點(diǎn)，得到如圖3所示的產(chǎn)能分析曲線，進(jìn)而求得曲線的斜率為 11.545 [MPa2/(mPa·s)]/(104m3/d)2、截距為 2 288.46 MPa2/(mPa·s·104m3/d)，無阻流量為39.85×104m3/d。對比14 mm油嘴的實(shí)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在井底流壓為26.93 MPa時(shí)，產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了35.21×104m3/d，表明直接采用等時(shí)試井產(chǎn)能計(jì)算方法得到的無阻流量明顯偏小，不符合實(shí)際情況。

表2 B-2井產(chǎn)能計(jì)算數(shù)據(jù)表

圖3 B-2井校正前產(chǎn)能分析圖

采用前文所述的流程轉(zhuǎn)換-流壓校正方法，將改進(jìn)的回壓試井流壓校正為等效的等時(shí)試井流壓（見表2），再按照等時(shí)試井產(chǎn)能計(jì)算方法重新進(jìn)行產(chǎn)能計(jì)算，得到如圖 4所示的產(chǎn)能分析曲線，進(jìn)而求得斜率為 1.696 7 [MPa2/(mPa·s)]/(104m3/d)2、截距為2 572.13 MPa2/(mPa·s·104m3/d)，無阻流量為 54.20×104m3/d。

圖4 B-2井校正后產(chǎn)能分析圖

4 結(jié)論

針對低滲儲集層產(chǎn)能測試時(shí)間過長的問題，本文提出了改進(jìn)的回壓試井測試方法，該方法的流程為：首先采用 3～4個(gè)遞增的工作制度以相同時(shí)間連續(xù)開井，得到3～4個(gè)不穩(wěn)定產(chǎn)能點(diǎn)；再采用一個(gè)合理的工作制度進(jìn)行延長測試得到一個(gè)穩(wěn)定的產(chǎn)能點(diǎn)；最后關(guān)井壓力恢復(fù)至地層壓力。

對于改進(jìn)的回壓試井，如果將未達(dá)到穩(wěn)定的生產(chǎn)壓差直接套用到等時(shí)試井的產(chǎn)能計(jì)算方法中，會出現(xiàn)過大估計(jì)生產(chǎn)壓差而導(dǎo)致求得的產(chǎn)能比實(shí)際產(chǎn)能偏小的問題。

改進(jìn)的回壓試井方法既不需要所有工作制度下的流壓都達(dá)到穩(wěn)定，又避免了頻繁且長時(shí)間的關(guān)井，節(jié)省了測試時(shí)間、簡化了測試流程，借助流程轉(zhuǎn)化-流壓校正技術(shù)可以準(zhǔn)確評價(jià)低滲氣藏氣井產(chǎn)能。

符號注釋：

qsc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣井井口產(chǎn)量，104m3/d；pwf——井底流動壓力，MPa；t——時(shí)間，h；ψi——?dú)獠卦嫉貙訅毫Γ〝M壓力），MPa2/（mPa·s）；ψwf——井底流動壓力（擬壓力），MPa2/（mPa·s）；K——地層有效滲透率，10?3μm2；h——地層有效厚度，m；psc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓力，0.101 3 MPa；Tsc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體溫度，293.15 K；Tf——地層溫度，K；φ——?dú)鈱涌紫抖?，無因次；ˉμg——平均地層溫度、壓力下的氣體黏度，mPa·s；Ct——地層總壓縮系數(shù)，MPa?1；rw——井眼半徑，m；Sa——視表皮系數(shù)，無因次；S——機(jī)械表皮系數(shù)，無因次；D——非達(dá)西流動系數(shù)，(104m3/d)?1；t*——等時(shí)生產(chǎn)時(shí)間，h。下標(biāo)：k，j——第k、j個(gè)工作制度；t——測試；iso——等時(shí)。

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