裂缝性火山岩气藏完井参数敏感性分析

1、裂缝性火山岩气藏完井参数敏感性分析    摘要:根据火山岩气藏气井的渗流规律,通过分析计算,总结了火山岩气藏裸眼完井、射孔完井、割缝衬管完井3种主要完井方式下不同参数对气井产能的影响规律,并利用某裂缝性火山岩气藏现场数据,对影响气井产能的主要完井参数进行了分析。研究表明,不同完井方式下各个完井参数对气井产能的影响不同,气井产能是这些影响因素综合作用结果;在优选完井参数时,应注意保护储层,防止污染,以取得最佳产量。该研究为进一步认识火山岩气藏,开展火山岩气井产能评价研究以及动态预测提供了技术依据。 关键词:气井;裸眼完井;射孔完井;割缝衬管完井;完井参数;

2、火山岩气藏;产能;升平SS2井 中图分类号:TE257文献标识码:A 前 言 随着石油工业的高速发展,火山岩气藏的开发将越来越受到重视,并成为近年来的研究热点。作为一种特殊类型的复杂气藏,由于其发现的数量有限,还没有形成可以借鉴的方法和经验,目前国内对于该类气藏的开采理论和工艺技术还缺乏系统和深入的认识。进一步认识火山岩气藏,开展气井的产能评价研究非常必要,为今后国内火山岩的动态预测提供技术依据,为加快气藏投产速度,正确编制开发方案,科学开发气藏奠定良好的基础。裂缝性火山岩气藏开发早期具有渗透性差异大、非均质严重、气水分布复杂、孔隙结构复杂、岩石类型特殊繁多、岩性复杂等特点,具有完全不同于常规

3、气藏开发的特殊性和困难性1-2。完井是影响气井产能的关键因素,选择合理的完井参数极其重要。由于气井渗流特性与油井不同,完井参数对其产能影响也与油井不同3。因此,借鉴油井射孔参数对产能的影响规律,根据某裂缝性火山岩气藏储层物性和流体物性,在适合的3种主要完井方式下,分析了完井参数对裂缝性火山岩气井产能的影响。 1 裂缝性火山岩气藏完井方式选择及产率比 根据国内外油气田应用的各种完井方式,可归纳为防砂型和非防砂型4。裂缝性火山岩气藏,一般岩性致密且硬而脆,不考虑防砂,其完井方式属于非防砂完井方式。 气井产能比定义为,相同生产压差下实际完井后气井的产量和理想裸眼气井的产量之比,它的大小代表了实际完井

4、的效率,或者说地层与井筒的沟通程度5-7。 PR=Q?实Q?理(1) 式中:PR为气井产能比;Q?实为实际完井后气井的产量,104m3/d;Q?理为理想裸眼气井的产量,104m3/d。 2 裸眼完井下完井参数对裂缝性火山岩气井产能的影响 裸眼完井的井筒周围存在一个钻井污染带,污染带将影响气井的产能,图1、2为钻井污染程度和 污染厚度对气井产能的影响。其中,钻井污染比为钻井污染带渗透率与裂缝渗透率的比值。可以看出,钻井污染程度和污染厚度对裸眼完井的产能影响很大。因此,在钻井时必须注意保护储层,防止污染。 图2 钻井污染厚度对气井产能的影响 3 射孔完井下完井参数对裂缝性火山岩气井产能的影响 3.

5、1 射孔密度对产能的影响 射孔密度是影响气井产能的一个重要因素。保持其他参数不变,改变射孔密度进行产能研究。结果表明,射孔密度对气井产能有较大的影响。射孔密度很小时,提高孔密产能增加比较明显,增加射孔密度将显著提高气井产能,但当射孔密度增加到一定程度以后,产能的增加将趋于平缓。美国认为2026孔/m是以最低成本达到最佳增产效果的最佳射孔密度范围8。 第1期李国锋等:裂缝性火山岩气藏完井参数敏感性分析 3.2 射孔深度对产能的影响 保持其他参数不变,研究改变射孔深度对产能的影响。结果表明,气井产能比随孔深增加而增大。深穿透可以有效地解除地层污染,增大井筒有效半径,形成一个负的表皮系数;但孔深增加

6、到一定程度以后,产能上升的幅度将越来越小,特别是当孔眼深度超出污染半径时,再增加孔深对产能的影响已不大。因此,无限地追求深穿透,从经济的角度考虑是不合理的。 3.3 孔眼半径对产能的影响 保持其他参数不变,研究只改变孔眼半径对产能的影响。结果显示,孔径越大产能比增加越明显,但这要受到目前射孔枪型号和穿透能力的限制,一般来说,射孔弹直径小,穿透深;直径大,穿透浅。在射孔深度达到一定值的条件下,应尽可能采用大孔径射孔弹,这时增加孔径的效果非常明显。 3.4 射孔相位角对产能的影响 保持其他参数不变,只改变相位角的值,相位是指相邻2个孔眼之间的角位移。目前,国内外射孔作业中经常使用的射孔相位主要有0

7、、60、90、120、180°。射孔相位角对产能也有影响9。研究发现,对于各向同性地层,射孔相位角对产能比并没影响,而对于渗透率各向异性地层,射孔相位角对产能比有显著影响;在裂缝性火山岩气藏中,0°相位角的产能较低,45、60、90°的相位角产能较高,90°相位角并不是最好的。 3.5 钻井污染半径对产能的影响 保持其他参数不变,研究改变污染半径对产能的影响。结果显示,钻井污染半径越大,产能比越小。当污染半径超出孔眼深度时,随着污染半径增加PR的减小变得缓慢。因此,射孔能否穿透钻井污染带非常重要。 3.6 钻井污染程度对产能的影响 保持其他参数不变,研究

8、改变钻井污染带的渗透率值对产能的影响。结果表明,污染带渗透率越小,产能越小。钻井污染比不低于0.7将保证较高的产能,而钻井污染比小于0.7将导致产能显著减小。因此,应避免严重的钻井污染,同时在钻井污染比较高的情况下进行深穿透射孔,以便获得更高的产能。 3.7 射孔压实损害程度对产能的影响 保持其他参数不变,研究改变压实带的渗透率值对产能的影响,结果显示,压实损害程度越大,其产能比下降的幅度也越大,而且压实损害程度对气井产能比的影响比钻井污染程度对气井产能比的影响要大。通常使用高质量的聚能射孔弹、负压射孔和合理的射孔液来避免严重的射孔污染10。 3.8 高速流对产能的影响 图3为不同流量下高速流

9、对气井产能比的影响。当流量较小时,非达西流对产能比的影响非常小;当流量比较大时,非达西流将产生一定的附加压降,对产能的影响比较大。 图3 高速流对气井产能比的影响 总体来讲,气井的产能是这些影响因素的综合结果,这些影响因素的重要程度也是不同的。  4 割缝衬管完井下完井参数对裂缝性火山岩气井产能的影响 对于割缝衬管,定义割缝穿透比为: SPR=总的割缝长度总的管长(2) 特 种 油 气 藏第17卷 割缝相位角为和井筒轴线垂直的投影面上相邻2组割缝的夹角。 4.1 割缝相位角对气井产能的影响 割缝相位角对气井的产能有较大的影响,相位角越小,产能比越大。和射孔井相比,割缝相位角对产能的影

10、响更大。分析认为,在射孔井中,孔眼通常是螺旋分布的,而割缝是交错排列的。对于射孔的情况,改变相位角不会改变总的孔眼数目;对于割缝井的情况,减小相位角的同时增加了割缝平面内的割缝数,导致沿井筒的流量分布变得更均匀,减少了压力损失。 4.2 割缝长度对产能的影响 研究割缝长度对气井产能的影响时,首先固定穿透比(SPR)不变。当SPR保持不变时,割缝越长,相应的割缝间隔也越长。 保持其他参数不变,令SPR=50%,取不同的割缝长度值(图4)。可以看出,随着割缝长度减少,产能比增大。由于固定了穿透比,当割缝变长时,割缝间隔也随着变长,这引起流量沿井筒严重的非均匀分布,这类似于选择性完井的影响。另一方面

11、,当使用较短的割缝时,割缝间距也变短,于是沿井筒长度的流量也变得更均匀,割缝附近汇聚流层的半径就变小,于是完井拟表皮因子也就减少。保持割缝间距不变,取不同的割缝长度,则随着割缝长度的增加,产能得到提高。但当缝长达到一定长度后,产能不再增加。 图4 固定SPR时割缝长度对气井产能的影响 4.3 缝眼宽度的影响 缝眼宽度与相位对水平井产能影响较大。缝宽宽度越大,产能越高。 4.4 缝眼面积比的影响 缝眼面积是由缝长、缝宽、相位和缝距综合决定的,相同的割缝面积比可能会有不同的割缝参数组合,分析结果只能代表一种趋势。即随缝眼面积的增加,产能增加。 4.5 钻井污染的影响 改变钻井污染比的大小,比较割缝

12、衬管完井与裸眼完井的产能。研究表明,当没有钻井污染存在的时候,割缝衬管完井和裸眼完井的产能差异较小,当钻井污染比减少到小于0.4的时候,对于割缝完井,钻井污染将恶化产能比,使与裸眼井产能的差异变大,即割缝衬管完井中钻井污染导致的产能下降比裸眼井更明显。在割缝井中,钻井污染引起的产能下降比裸眼完井更明显。因此,防止割缝衬管完井的钻井污染尤为重要,应该尽最大努力保证钻井污染比大于0.4。 4.6 高速流的影响 与油井射孔完井一样,高速流同样影响气井产能。 5 实例分析 以松辽盆地升平SS2井火山岩气田为例,气藏参数及3种完井情况参数见表13。 通过计算得到实际裸眼完井的产能比(表1),可知裸眼完井

13、时钻井污染程度和污染厚度的影响符合上述规律,根据表2、3计算得到射孔完井以及割缝完井时各个参数对产能的影响也符合上述规律。 6 结 论 (1) 分析了裂缝性火山岩气藏3种完井方式下不同完井参数对其产能的影响,并得出了相应的结论。 (2) 给出了射孔密度、射孔深度、孔眼半径、射孔相位角、钻井污染半径、钻井污染程度、射孔压实损害程度、高速流、割缝相位角、割缝长度、割缝宽度、割缝面积比等完井参数对火山岩气井产能的影响规律。 (3) 研究结果表明,不同完井方式下各个完井参数对气井产能的影响不同,且气井产能是这些影响因素的综合结果。在完井过程中,完井参数的选择对气井的产能影响很大。因此,在实际应用中,应

14、先弄清影响气井产能的所有完井参数,用来指导完井参数的选择和现场施工,在优选完井参数时,要注意保护储层,防止污染,以取得最佳产量。 参考文献: 1 Ichata Mark J.The performance of perforrated completions for gas reservoirs C.SPE16384,1990:179-188. 2 万仁溥.现代完井工程M.北京:石油工业出版社,2000:158-165. 3 林琪,林阳萍,李骥,等.气井射孔参数选择J.西南石油学院学报,1999,21(3):23-24. 4 刘玉芝.油气井射孔井壁取心技术手册M.北京:石油工业出版社,2000,57-59. 5 李国锋.影响气井产能的主要因素分析J.重庆科技学院学报,2008,10(1):18-21. 6 熊友明,潘迎德.各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究J.西南石油学院学报,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