1、裂縫性火山巖氣藏完井參數敏感性分析    摘要:根據火山巖氣藏氣井的滲流規律,通過分析計算,總結了火山巖氣藏裸眼完井、射孔完井、割縫襯管完井3種主要完井方式下不同參數對氣井產能的影響規律,并利用某裂縫性火山巖氣藏現場數據,對影響氣井產能的主要完井參數進行了分析。研究表明,不同完井方式下各個完井參數對氣井產能的影響不同,氣井產能是這些影響因素綜合作用結果;在優選完井參數時,應注意保護儲層,防止污染,以取得最佳產量。該研究為進一步認識火山巖氣藏,開展火山巖氣井產能評價研究以及動態預測提供了技術依據。 關鍵詞:氣井;裸眼完井;射孔完井;割縫襯管完井;完井參數;

2、火山巖氣藏;產能;升平SS2井 中圖分類號:TE257文獻標識碼:A 前 言 隨著石油工業的高速發展,火山巖氣藏的開發將越來越受到重視,并成為近年來的研究熱點。作為一種特殊類型的復雜氣藏,由于其發現的數量有限,還沒有形成可以借鑒的方法和經驗,目前國內對于該類氣藏的開采理論和工藝技術還缺乏系統和深入的認識。進一步認識火山巖氣藏,開展氣井的產能評價研究非常必要,為今后國內火山巖的動態預測提供技術依據,為加快氣藏投產速度,正確編制開發方案,科學開發氣藏奠定良好的基礎。裂縫性火山巖氣藏開發早期具有滲透性差異大、非均質嚴重、氣水分布復雜、孔隙結構復雜、巖石類型特殊繁多、巖性復雜等特點,具有完全不同于常規

3、氣藏開發的特殊性和困難性1-2。完井是影響氣井產能的關鍵因素,選擇合理的完井參數極其重要。由于氣井滲流特性與油井不同,完井參數對其產能影響也與油井不同3。因此,借鑒油井射孔參數對產能的影響規律,根據某裂縫性火山巖氣藏儲層物性和流體物性,在適合的3種主要完井方式下,分析了完井參數對裂縫性火山巖氣井產能的影響。 1 裂縫性火山巖氣藏完井方式選擇及產率比 根據國內外油氣田應用的各種完井方式,可歸納為防砂型和非防砂型4。裂縫性火山巖氣藏,一般巖性致密且硬而脆,不考慮防砂,其完井方式屬于非防砂完井方式。 氣井產能比定義為,相同生產壓差下實際完井后氣井的產量和理想裸眼氣井的產量之比,它的大小代表了實際完井

4、的效率,或者說地層與井筒的溝通程度5-7。 PR=Q?實Q?理(1) 式中:PR為氣井產能比;Q?實為實際完井后氣井的產量,104m3/d;Q?理為理想裸眼氣井的產量,104m3/d。 2 裸眼完井下完井參數對裂縫性火山巖氣井產能的影響 裸眼完井的井筒周圍存在一個鉆井污染帶,污染帶將影響氣井的產能,圖1、2為鉆井污染程度和 污染厚度對氣井產能的影響。其中,鉆井污染比為鉆井污染帶滲透率與裂縫滲透率的比值?？梢钥闯?鉆井污染程度和污染厚度對裸眼完井的產能影響很大。因此,在鉆井時必須注意保護儲層,防止污染。 圖2 鉆井污染厚度對氣井產能的影響 3 射孔完井下完井參數對裂縫性火山巖氣井產能的影響 3.

5、1 射孔密度對產能的影響 射孔密度是影響氣井產能的一個重要因素。保持其他參數不變,改變射孔密度進行產能研究。結果表明,射孔密度對氣井產能有較大的影響。射孔密度很小時,提高孔密產能增加比較明顯,增加射孔密度將顯著提高氣井產能,但當射孔密度增加到一定程度以后,產能的增加將趨于平緩。美國認為2026孔/m是以最低成本達到最佳增產效果的最佳射孔密度范圍8。 第1期李國鋒等:裂縫性火山巖氣藏完井參數敏感性分析 3.2 射孔深度對產能的影響 保持其他參數不變,研究改變射孔深度對產能的影響。結果表明,氣井產能比隨孔深增加而增大。深穿透可以有效地解除地層污染,增大井筒有效半徑,形成一個負的表皮系數;但孔深增加

6、到一定程度以后,產能上升的幅度將越來越小,特別是當孔眼深度超出污染半徑時,再增加孔深對產能的影響已不大。因此,無限地追求深穿透,從經濟的角度考慮是不合理的。 3.3 孔眼半徑對產能的影響 保持其他參數不變,研究只改變孔眼半徑對產能的影響。結果顯示,孔徑越大產能比增加越明顯,但這要受到目前射孔槍型號和穿透能力的限制,一般來說,射孔彈直徑小,穿透深;直徑大,穿透淺。在射孔深度達到一定值的條件下,應盡可能采用大孔徑射孔彈,這時增加孔徑的效果非常明顯。 3.4 射孔相位角對產能的影響 保持其他參數不變,只改變相位角的值,相位是指相鄰2個孔眼之間的角位移。目前,國內外射孔作業中經常使用的射孔相位主要有0

7、、60、90、120、180°。射孔相位角對產能也有影響9。研究發現,對于各向同性地層,射孔相位角對產能比并沒影響,而對于滲透率各向異性地層,射孔相位角對產能比有顯著影響;在裂縫性火山巖氣藏中,0°相位角的產能較低,45、60、90°的相位角產能較高,90°相位角并不是最好的。 3.5 鉆井污染半徑對產能的影響 保持其他參數不變,研究改變污染半徑對產能的影響。結果顯示,鉆井污染半徑越大,產能比越小。當污染半徑超出孔眼深度時,隨著污染半徑增加PR的減小變得緩慢。因此,射孔能否穿透鉆井污染帶非常重要。 3.6 鉆井污染程度對產能的影響 保持其他參數不變,研究

8、改變鉆井污染帶的滲透率值對產能的影響。結果表明,污染帶滲透率越小,產能越小。鉆井污染比不低于0.7將保證較高的產能,而鉆井污染比小于0.7將導致產能顯著減小。因此,應避免嚴重的鉆井污染,同時在鉆井污染比較高的情況下進行深穿透射孔,以便獲得更高的產能。 3.7 射孔壓實損害程度對產能的影響 保持其他參數不變,研究改變壓實帶的滲透率值對產能的影響,結果顯示,壓實損害程度越大,其產能比下降的幅度也越大,而且壓實損害程度對氣井產能比的影響比鉆井污染程度對氣井產能比的影響要大。通常使用高質量的聚能射孔彈、負壓射孔和合理的射孔液來避免嚴重的射孔污染10。 3.8 高速流對產能的影響 圖3為不同流量下高速流

9、對氣井產能比的影響。當流量較小時,非達西流對產能比的影響非常小;當流量比較大時,非達西流將產生一定的附加壓降,對產能的影響比較大。 圖3 高速流對氣井產能比的影響 總體來講,氣井的產能是這些影響因素的綜合結果,這些影響因素的重要程度也是不同的。  4 割縫襯管完井下完井參數對裂縫性火山巖氣井產能的影響 對于割縫襯管,定義割縫穿透比為: SPR=總的割縫長度總的管長(2) 特 種 油 氣 藏第17卷 割縫相位角為和井筒軸線垂直的投影面上相鄰2組割縫的夾角。 4.1 割縫相位角對氣井產能的影響 割縫相位角對氣井的產能有較大的影響,相位角越小,產能比越大。和射孔井相比,割縫相位角對產能的影

10、響更大。分析認為,在射孔井中,孔眼通常是螺旋分布的,而割縫是交錯排列的。對于射孔的情況,改變相位角不會改變總的孔眼數目;對于割縫井的情況,減小相位角的同時增加了割縫平面內的割縫數,導致沿井筒的流量分布變得更均勻,減少了壓力損失。 4.2 割縫長度對產能的影響 研究割縫長度對氣井產能的影響時,首先固定穿透比(SPR)不變。當SPR保持不變時,割縫越長,相應的割縫間隔也越長。 保持其他參數不變,令SPR=50%,取不同的割縫長度值(圖4)?？梢钥闯?隨著割縫長度減少,產能比增大。由于固定了穿透比,當割縫變長時,割縫間隔也隨著變長,這引起流量沿井筒嚴重的非均勻分布,這類似于選擇性完井的影響。另一方面

11、,當使用較短的割縫時,割縫間距也變短,于是沿井筒長度的流量也變得更均勻,割縫附近匯聚流層的半徑就變小,于是完井擬表皮因子也就減少。保持割縫間距不變,取不同的割縫長度,則隨著割縫長度的增加,產能得到提高。但當縫長達到一定長度后,產能不再增加。 圖4 固定SPR時割縫長度對氣井產能的影響 4.3 縫眼寬度的影響 縫眼寬度與相位對水平井產能影響較大?？p寬寬度越大,產能越高。 4.4 縫眼面積比的影響 縫眼面積是由縫長、縫寬、相位和縫距綜合決定的,相同的割縫面積比可能會有不同的割縫參數組合,分析結果只能代表一種趨勢。即隨縫眼面積的增加,產能增加。 4.5 鉆井污染的影響 改變鉆井污染比的大小,比較割縫

12、襯管完井與裸眼完井的產能。研究表明,當沒有鉆井污染存在的時候,割縫襯管完井和裸眼完井的產能差異較小,當鉆井污染比減少到小于0.4的時候,對于割縫完井,鉆井污染將惡化產能比,使與裸眼井產能的差異變大,即割縫襯管完井中鉆井污染導致的產能下降比裸眼井更明顯。在割縫井中,鉆井污染引起的產能下降比裸眼完井更明顯。因此,防止割縫襯管完井的鉆井污染尤為重要,應該盡最大努力保證鉆井污染比大于0.4。 4.6 高速流的影響 與油井射孔完井一樣,高速流同樣影響氣井產能。 5 實例分析 以松遼盆地升平SS2井火山巖氣田為例,氣藏參數及3種完井情況參數見表13。 通過計算得到實際裸眼完井的產能比(表1),可知裸眼完井

13、時鉆井污染程度和污染厚度的影響符合上述規律,根據表2、3計算得到射孔完井以及割縫完井時各個參數對產能的影響也符合上述規律。 6 結 論 (1) 分析了裂縫性火山巖氣藏3種完井方式下不同完井參數對其產能的影響,并得出了相應的結論。 (2) 給出了射孔密度、射孔深度、孔眼半徑、射孔相位角、鉆井污染半徑、鉆井污染程度、射孔壓實損害程度、高速流、割縫相位角、割縫長度、割縫寬度、割縫面積比等完井參數對火山巖氣井產能的影響規律。 (3) 研究結果表明,不同完井方式下各個完井參數對氣井產能的影響不同,且氣井產能是這些影響因素的綜合結果。在完井過程中,完井參數的選擇對氣井的產能影響很大。因此,在實際應用中,應

14、先弄清影響氣井產能的所有完井參數,用來指導完井參數的選擇和現場施工,在優選完井參數時,要注意保護儲層,防止污染,以取得最佳產量。 參考文獻: 1 Ichata Mark J.The performance of perforrated completions for gas reservoirs C.SPE16384,1990:179-188. 2 萬仁溥.現代完井工程M.北京:石油工業出版社,2000:158-165. 3 林琪,林陽萍,李驥,等.氣井射孔參數選擇J.西南石油學院學報,1999,21(3):23-24. 4 劉玉芝.油氣井射孔井壁取心技術手冊M.北京:石油工業出版社,2000,57-59. 5 李國鋒.影響氣井產能的主要因素分析J.重慶科技學院學報,2008,10(1):18-21. 6 熊友明,潘迎德.各種射孔系列完井方式下水平井產能預測研究J.西南石油學院學報,1996,18(2):56-62. 7 Yula Tang,Turhan Yidiz,ErdalOzkan,et al.Effects of formation and high - velocity flow on the procuctivity of perforated horizontal wellsC.SPE77534,2