延安气田多层合采气井各层产能贡献规律研究

和向楠，张力，吕明，李玮，张毅，孙细宁

延安气田多层合采气井各层产能贡献规律研究

和向楠，张力，吕明，李玮，张毅，孙细宁

（陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院， 陕西 西安 710075）

延安气田属于特低渗、致密气藏，单层开采难以保证气井产能和稳产时间，为研究延安气田多层合采气井存在的问题，更加有效地分析多层合采气井各层产能贡献规律，利用数值模拟软件、采用单因素和正交分析方法研究气井多层合采时储层物性、储层压力以及气井配产等因素对合采效果的影响。研究表明，储层压力差异对气井生产中前期影响较大，气井生产中后期低渗层会逐渐接替高渗层成为主力生产层位，且高配产会减弱层间干扰程度。考虑以上3个影响因素，通过大量数值模拟建立了气井多层合采层间干扰图版。实例表明，利用此方法可以在气井投产前评估各层产能贡献率，为评价各层储量动用程度提供依据。

延安气田；多层合采；层间干扰；数值模拟

延安气田属于低孔、特低渗、致密气藏，由于储层低孔低渗，气井单层产能低，单层开采通常达不到工业气流。该气田从上到下依次含有盒8、山1、山2、本溪等多个储层，目前多采用合层开采，不仅可以增加单井产能，还可以提高整个气田的经济效益[1]。由于多层合采可能会存在层间干扰，导致各层产能贡献率大小不一，甚至会引起层间倒灌，严重影响气井的生产能力，为了分析合层开采效果、影响因素以及何种条件适合多层开采，笔者针对延安气田建立相关地质模型，采用单一因素和正交分析的方法，进行大量数值模拟对相关影响因素进行了定性和定量的研究，为延安气田多层合采开发效果评价提供依据。

1 单井模型

根据延安气田G区块储层物性建立模型，为了简化分析，纵向上共分为3层，上下两个生产层位，中间为不渗透隔夹层，平面网格数为50×50，孔隙度为6.5%，渗透率为0.4 mD，地层压力

26 MPa，分别研究了储层物性、储层压力以及配产对合层开采的影响。

2 影响因素分析

2.1 不同配产时储层物性对各层产量的影响

上部储层渗透率设为1，下部储层渗透率设为2，两者的渗透率极差为1/2。气井配产1.5万m3·d-1，当1/2≤0.25时，生产初期各层产气量贡献率相差较大，高渗层>70%，低渗层<30%。当1/2介于0.5~1时，各层产气量贡献率介于40%~60%之间，储量动用较为均匀。随着生产的进行，各层产量贡献率逐渐向50%靠近。当气井配产较低时，高渗层产量递减慢，产气量始终大于低渗层（图1）。

图1 产能贡献率与渗透率极差的关系（低产）

气井配产3万m3·d-1，生产初期与低配产类似，1/2越小，低渗层产量受抑制程度越强。随着1的增大，两层产气量占比也逐渐靠近50%。而当气井配产较高时，高渗层产量递减快，低渗层产量递减慢，其产量贡献占比逐渐增大，当出现交点时（剪刀形），上下两层产量贡献率相同，随后低渗层接替高渗层成为主力产层（图2）。

图2 产能贡献率与渗透率极差的关系（高产）

2.2 不同配产时储层压力对各层产量的影响

上部储层压力设为1，下部储层压力设为2，两者的压力系数比为1/2。首先给气井配产1.5万m3·d-1，当1/2=0.7时，生产初期，由于层间压力差异较大，出现高压层向低压层“倒灌”现象（图3）。

图3 产能贡献率与压力差异的关系（低产）

随着生产的进行，层间压力逐渐达到平衡状态，高压层和低压层产量贡献率逐渐靠近，最终都接近50%。随着1/2值由0.7~1增大，上下两层产量贡献率差异逐渐缩小。当给气井配产3万m3·d-1时，低压产层受到的抑制程度与低配产相比较弱，初期并未发生“倒灌”现象，但是低压层产量贡献率仍然较低，随着高压层和低压层压力的平衡，两层产量贡献率逐渐接近，但是高压层产气量贡献率始终大于低压层（图4）。

所以当层间压力相差较大时，生产初期给气井以较大配产可以减弱层间干扰程度，使得两产层储量动用程度较为均衡。

图4 产能贡献率与压力差异的关系（高产）

3 气井合采层间干扰图版

基于以上单因素分析，储层物性和地层压力对气层的动用程度影响是相互作用的，因此采用两因素正交分析方法研究储层物性和地层压力对合层开采的影响[3]。通过大量的模拟计算和分析，得到了延安气田气井合采层间干扰图版，高配产干扰图版（图6）与低配产干扰图版（图5）相比，储量动用均衡区面积较大。

图5 多层合采干扰图版（低产）

图6 多层合采干扰图版（高产）

研究表明，层间物性差异越大，对气层合采的层间压力差异要求越苛刻，且高配产与低配产相比较，对储层物性和地层压力差异要求相对较低，层间干扰相对较弱。

4 实例分析

延安气田主力开采层位分别有盒8段、山1段、山2段、本溪组等。以G区块为例，该区块气层埋深2 880~3 620 m，孔隙度主要分布在4.0%~13.84%，渗透率主要分布在0.04~6.56 mD，地层压力主要分布在23.2~32.6 MPa。为了研究具有针对性，选取层厚和含气饱和度接近的4口井为例，采用本文建立的气井合采层间干扰图版进行分析，4口井的基本物性参数见表1。

表1 G区块气井物性参数

计算表明，4口井层间干扰程度不同，将4口井的参数投影到本文建立的干扰图版上，可以初步判定层间干扰程度，为优化气井开采提供依据。井1和井4位于下产层抑制上产层区，井1数据点离曲线比较近，层间干扰不严重。井4数据点离曲线较远，层间干扰较为突出，各层储量动用程度极不均衡。井2和井3位于储量动用均衡区，各层产能贡献率介于40%~60%之间，合层开采效果较好。

图7 合采井干扰情况示意图（低产）

图8 合采井干扰情况示意图（高产）

4 结 论

1）储层物性和储层压力对各气层动用程度的影响是相互作用的，若低渗低压储层与高渗高压储层合采，层间干扰最严重。

2）气井配产也会影响各层储量动用程度，相同地层条件下，在合理范围内给气井较高配产可以适当减弱层间干扰程度。

3）通过大量模拟分析研究建立层间干扰图版，可以根据各层渗透率和压力差异初步预测多层合采气井层间干扰程度，评估各层产气量贡献率。

［1］徐轩,朱华银,徐婷,等.多层合采气藏分层储量动用特征及判定方法[J].特种油藏,2015,22(1):111-114．

［2］李冰毅,李晓慧,汪洁.低孔低渗气藏多层合采开发模式下的产出特征研究[J].油气井测试,2017,26(2):20-23．

［3］鲜波,熊钰,石国新,等.薄层油藏合采层间干扰分析及技术对策研究[J].特种油气藏,2007,14(3):51-54．

［4］石军太,李骞,张磊,等.多层合采气井产能指示曲线异常的原因与校正方法[J].天然气工业,2018,38(3):50-59.

［5］王文举,潘少杰,李寿军,等.致密气藏高低压多层合采物理模拟研究[J].非常规油气,2016,3(2):59-64．

［6］曹雄伟.延安气田多层合采气井层间干扰系数计算方法[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(14):125-126．

［7］李清清. 多层合采井细分采油潜力研究[D].东北石油大学,2020．

［8］付强,薛国庆,任超群,等.多层合采井产量劈分新方法在W油田的应用[J].断块油气田,2019,26(04):512-515．

［9］王冬燕.松南气田营城组气藏生产特征分析[J].辽宁化工,2020,49(08):1012-1014.．

［10］张郁哲,程时清,史文洋,等.多层合采井产量劈分方法及在大牛地气田的应用[J].石油钻采工艺, 2019, 41 (05): 624-629．

Research on Production Distribution Law of Multi-layer Gas Wells in Yan'an Gas Field

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（Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China）

Yan’an gas field belongs to ultra-low permeability tight gas reservoir, so it’s difficult to provide enough productivity and stable production period of gas well by single layer developmemt. In order to study the production distribution problems of multi-layer gas wells in the Yan'an gas field, and more effectively analyze the productivity and reserve utilization characteristics of each layer, numerical simulation software and single factor and orthogonal analysis methods were used to study the effects of reservoir properties, reservoir pressures and production allocation of gas wells on multi-layer development. The results showed that the difference in reservoir pressure had a great influence on the early and middle stages of production. And in the middle and late stages of production, the low permeability layer gradually replaced the high permeability layer as the main production layer, and high production could weaken the degree of interlayer interference. Considering the three influencing factors, the interlayer interference chart of multi-layer commingled production in gas wells was established through a large number of numerical simulations. The example showed that this method could be used to evaluate the productivity contribution rate of each layer before the gas well was put into production, and provide the basis for evaluating the reserves utilization degree of each layer.

Yan'an gas field; Multi-layer commingled production ; Interlayer interference; Numerical simulation

2021-03-26

和向楠（1988-），男，陕西西安人，工程师，硕士，2014年毕业于中国石油大学（北京）油气田开发专业，研究方向：气藏开发。

张力（1988-），男，工程师，硕士，主要从事油气田开发领域。

TE3

A

1004-0935（2021）06-0904-04