采气速度确定

气藏合理的采气速度是以储量为基础,在现有的开采技术条件下,尽可能满足国家和社会对天然气的需求,使气藏开采具有一定的规模和稳产期,有较高的采收率,能获得最佳的经济效益和社会效益。本文针对川东北飞仙关组高含硫、中含二氧化碳气藏,结合四川盆地不同类型气藏的开发状况,综合考虑多方面的因素,如:储量、气藏类型、气藏动静态特征、流体组分、开发指标、经济指标、资源及管网系统等,对采气速度进行了研究和探讨,件允许下,可适当的提高气藏的采气速度,本,减轻环境污染。推荐了合理的采气速度。指出,在技术条少井高产,以缩短开采年限,减小生产成本,减轻环境污染。 四川盆地东北部飞仙关组气藏采气速度 应考虑的主要问题 确定气藏合理的采气速度就是气藏生产规模的选择,这是气藏开发编制中最重要的指标之一。气藏的合理采气速度受多因素的影响,它的确定应考虑:国家需要和市场供求关系;气藏储量和资源接替状况;气藏地质条件和地层水活跃程度;企业经济效益和社会效益以及国内外同类气藏的开发经验等。特别是针对川东北飞仙关组这种高含硫、中含二氧化碳的气藏,考虑到天然气中酸性杂质对脱硫厂、净化厂的设备要求,地面集输管网,井下管柱的腐蚀,应在产 能允许条件下,适当的提高气藏的采气速度,以缩短开采年限,减小开采成本。根据四川不同类型气藏开发状况,气藏的合理采气速度确定主要考虑以下几点: [b]气藏的储量级别[/b] 为保证天然气产量的稳定增长和稳定供气,考虑到不同储量大小气藏的建设周期,对不同储量级别的气藏生产规模的选择,应保证气藏有足够长的稳产期。一般储量在50×108m3以上的气驱气藏,稳产期应在10年以上,采气速度以3~5%左右为宜;储量在50×108m3以下的气驱气藏,稳产期为5~8年,采气速度可达5%以上。 [b]气藏类型[/b] 对于气驱气藏或边、底水不活跃的气藏采气速度按储量级别划分,同时应满足气藏稳产期的采出程度一般应为探明储量的40%~ 50%,边、底水活跃的气藏,避免过早水窜或水锥,单井应控制产量生产,气藏采气速度一般以2%左右为宜;低渗透气藏则要根据经济合理的井数,确定可能达到的采气速度。因为气藏采气速度的根本因素之一是气藏的储渗性能,储渗条件好气藏产能高,气井多为高、中产气井,相应可以有较高的采气速度,储渗条件差气藏产能较低,气井多为低产气井,相应只能有较低的采气速度。按照气藏储渗条 件划分气藏类型、确定其合理采气速度,已为四川I气藏的开发所证实。 [b]资源及管网系统[/b] 若气藏处在气区,且资源丰富,当全气区已形成管网系统时,气藏采气速度可以选择较高,一般为5%左右。若气藏为单独供气,则应按照用户对稳产供气年限的要求,确定合理的采气速度。 不同类型气藏的合理采气速度 近年来,对不同类型的储层性质、物性参数、流体组分及气水关系的气藏,采用数值模拟的方式,综合研究布井、生产井数、采气速度对采收率的影响,已取得较大进展。结合四川I气田的地质、开发特点及经验,利用数值模拟技术研究了不同类型气藏采气速度与稳产年限和最终采收率等各项开发指标的关系,模拟计算结果如图1。 由此可见,随着采气速度的增加稳产期采出程度和稳产年限等指标都在下降,而对气驱气藏的最终采收率则无多大影响。不同的采气速度应是在气藏技术指标允许下,以获得最好的经济效益为目的,模拟计算结果如图2,曲线有明显峰值出现,即为合理采气速度,不 同类型气藏有不同的峰值区间。 根据对四川I重点气田合理采气速度及井网研究,对于不同的气藏采气速度的确定,要根据气藏的具体地质条件等多种因素来确定。以下将按照重点气藏的分类,对每一类气藏的合理采气速度进行探讨。 裂缝~孔隙型似均质高渗气藏 万顺场石炭系气藏、中坝雷三气藏属于典型的似均质高渗气藏。利用数值模拟方法分别对这两个气藏的合理采气速度进行了研究,1是万顺场石炭系气藏以不同采气速度开采的计算结果。 从表中看出,采速为4.81 %时,稳产年限最长(11.6年),但最终的采出程度低(76.86%),而采速为5.88%时,稳产期末的采出程度最高(63.60%),但同采速为 6.41%相比仅提高 1.89%,且最终的采收率也不是最高的。综合各项指标认为合理的采气速度为6.41%,主要表现为有一定稳产年限(8.7年),稳产期末的采出程度较高(61.76%),最终的采出程度也高达82.33%。 表2是中坝雷三气藏以不同采气速度进行开采计算的结果,从中看出随着采气速度的增加,稳产年限减少,稳产期末的采出程度降 低,但其最终的采收率却相差不大。通过对5种采气速度开发指标的比较,认为:气藏以较高的速度5.35%进行开采为最佳,表现在有适当的稳产年限(11年),稳产期末和最终的采出程度都较高,分别为55.16%和89.33%。 另外,中坝雷三气藏属于高含硫气藏,天然气中H2S、CO2等酸性杂质对地面设备、地下油、套管腐蚀严重(表3),腐蚀已对气藏开采和生产带来严重影响,降低了设备和气井利用率。如,在1999年出现地面设备、管线穿孑L事故就多达51次,气藏被迫关井,影响产气量近1000万m3。。为了提高气藏的开发效益,利用数值模拟技术对气藏进行了九种不同方案的模拟设计,最终推荐在剩余储量分布的高值区布两口补充井,将气藏开采规模从80万m3/d提高到120万m3/d的方案。通过开采历史证明了效果很好,所部署的两口井均获高产气流。因此,从气藏高含硫角度考虑也应用较高的采气速度进行开采,用最短的时间,采出最多的气。 从上述两个气藏采气速度的研究中看出,对于似均质高渗气藏,由于储层渗透性好,单井产能大,边水不活跃,因而可进行高速开采,采气速度可达6%以上,会取得很好的开发效果。 [b][align=center]裂缝~孔隙非均质型气藏[/align][/b] 这类气藏由于地质特征的不同,不可能象似均质高渗气藏那样实行高速开采。其原因是气藏非均质性严重,储层物性在纵横向上差异大,气井产能存在较大的差别。虽然高渗区的渗透性能好,单井产能高,可以用较高的速度开采,但高渗区所占的储量有限,需从中低渗区获得补给。由于低渗区的渗流速度同高渗区相比存在“滞后现象”,又不能及时供给,这样势必引起气藏过早进入递减期。因此,对于裂缝~孔隙非均质型气藏合理采气速度的确定必须根据气藏的具体地质条件(包括地层的非均质程度,地层水的活跃程度,单井产能的差异等)综合分析确定。 在研究中对川东石炭系裂缝~孔隙非均质型气藏的采气速度进行了统计(表4),其中的开发指标是各气藏作开发方案时,所推荐的最优方案的开发指标。从中看出采气速度的变化范围在3 ~4.5 之间,最高的是张家场石炭系气藏为4.46%,最低的是龙头~吊钟坝石炭系气藏为 2.9%。按照上述采气速度,多类气藏的稳产年限在10年以上,最终采收率达到70 以上。 综上所述,对于裂缝~孔隙非均质型气藏,其合理的采气速度在3 ~4.5% ,可以取得较好的开发效果。活跃的边、底水气藏活跃的边底水气藏,慎重地选取采气速度是十分重要的。采气速度过高,气藏无水采气期短,最终采收率低。对一些活跃的边底水气藏,通过选取一个适当的采气速度可降低水侵强度,使地层水缓慢而均匀 地推进,从而可提高气藏的采出程度。采气速度控制在2 左右,可延长气藏的无水采气期,提高最终采收率。这在国内外都有许多成功的范例,如:加拿大的卡布南礁灰岩气藏,用数值模拟方法计算了合理的生产压差,采气速度控制合理,虽为底水驱动,预测采收率达80以上。低渗透性气藏对于低渗透性气藏,其低渗储层与常规物性的储层相比,具有不同渗流机理和特性。最新的研究表明,气体在低渗地层中流动时,具有“启动压差” 和“临界压力梯度” 现象,只有当地层中的压力梯度大于临界压力梯度时,气体才能保持连续流动,这种低速非达西渗流的现象在一定的条件下还能使气井产量进一步降低。因此,低渗透性气藏由于气井产能较低,地层能量补给缓慢,气藏采气速度必然低于常规气藏。如果采气速度定得过高,由于单井产能低,为了满足开采规模的需要,要么钻大量的开发井,井数太多,会影响气藏开发的经济效益;要么减少开发井数,就需要提高单井的配产,造成单井的稳产时间减短,不能保证方案的顺利实施。因此应依据经济合理的井数来确定可能达到的采气速度。从以下四个低渗气藏的开发技术指标(表5)来看,四川盆地低渗透性气藏采气速度为2~3 %时较为合理。 [b][align=center]高含硫气藏采气速度[/align][/b] 从发现的飞仙关组鲕滩气藏看,天然气组份总体上以甲烷为主(5.29 ~83.73%),高含硫(140.3~231.9g/m3)、中含二氧化碳 (3.29 ~8.27%)是其一大特征,而川东地区其它低含硫气藏一般仅0.2~2.0g/m3,二氧化碳含量一般为3.29 ~8.27% 。针对川东北飞仙关组这种高含硫、中含二氧化碳的气藏,其采气速度除前面提到的因素外,还应着重考虑以下几点: [b]气藏流体物性[/b] 由于H2S和CO2含量高,生产过程中出现硫沉积和形成水合物,造成井筒和输气管线堵塞。 [b]生产井数[/b] 井数的改变对开发指标的影响很大。随生产井数的增加,稳产期和稳产期末的采出程度都相应增加,但高含硫气藏的开采其钻井成本很高,因而造成生产成本大幅上升。 [b]开采年限[/b] 基于气藏H2S和CO2 含量高,对气井的油套管,地面设备和管线的腐蚀性较强,在保证安全开采的前提下,应采取尽量缩短开采年限,提高单井产量,减少环境污染,最大限度的提高工业采收率的开采原则。 [b]稳产年限[/b] 随采气速度提高,稳产年限减少,采出程度下降,原因是虽然高渗区渗透性好,可用较高速度开采,但其储量有限,要想保持较长的稳产期需要从中、低渗区获得补给,由于低渗区的渗流速度同高渗区相比存在“滞后现象”,又不能及时补给,因而造成过早进入递减期。相反用较低速度开采,当高渗区气采出的同时低渗区能及时补充,气藏压力下降速度减缓,保持较长的稳产期。如果采气速度太低,虽然稳产年限增长很多,但采出程度并没有得到相应的提高,而且最终开采年限增长,这不适宜含硫气藏的开发。故选取合理的采气速度,保证稳产年限8~10年以上,稳产期末的采出程度达到50。 [b]采收率[/b] 气藏工业采收率的影响因素之一是废弃压力。非均质含硫气藏的废弃条件(包括废弃压力和气产量)除由地质、开采、工艺技术、经济效益外,还要受脱硫净化厂的人口压力、井下管串和集输设备的使用年限限制。这类气藏必然有低压小产阶段,而且时间拖得很长,不利于含硫气藏的开采,同时进入低压小产阶段后,气藏开采的经济效益变差。由递减曲线经济分析法,废弃产量可定在开始进入低 压小产阶段前的产量,可求出相应的废弃压力。也可以根据经验取值法(高渗气藏废弃压力为原始压力的10~20 %,低渗气藏为40~50 %) 或按气藏埋藏深度折算法估算废弃压力,但限于气驱气藏,适用性和可靠性均较差。 [b]开采后期的采气速度[/b] 由于脱硫厂要求天然气进厂压力较高,在气藏进入递减期后井口压力逐步接近进厂压力,产量递减快使得气井产能难以发挥,而此时气藏还有相当数量的剩余储量。为了充分发挥气井产能潜力,提高该阶段的采气速度,不仅有利于低渗透区天然气的加速开采,而且对含硫气藏开采设备的保护有重要意义。因此必须降低井口生产压力,其方法一是降低进脱硫厂输压,二是增压开采。 [b]动态监测[/b] 研究气藏地质特征,利用开采资料修正与完善地质模型,复核气藏储量,研究剩余可采储量及其分布,研究气藏边、底水活动规律,气藏气井产气量、产水量和压力的预测,监测地面和井下设备的腐蚀程度等,适时的调整采气速度。 [align=center][b]推荐合理采气速度[/b][/align] 罗家寨、渡口河飞仙关组气藏具有储量大,储层有效厚度大、储层平均孔隙度高、储层基质渗透率高、储层含气饱和度高的特征,虽然横向上非均质性很强,但在气藏范围内储层展布仍然较稳定,气藏可视为视均质孔隙型气藏。从目前钻探情况分析其边、底水均不活跃,气藏靠自身膨胀能量开采,属于定容消耗型气藏。再加之两气藏硫化氢和二氧化碳含量均较高,且含有机硫,使得气藏的开采成本很高。因此,综合以上诸多因素,在保证气藏具备一定的稳产年限(8-10年)的前提下应尽量提高气藏的采气速度,根据前面对不同类型气藏采气速度的分析与评价,结合罗家寨、渡口河两气藏的具体情况推荐其采气速度应在5~6%范围内。具体是:①罗家1一罗家2井井区采气速度可定在6 左右,因为该区块有效储层厚度相对较大、孔隙度高、储层渗透性好、储量丰度大、单井产能高,且离气水边界较远;②罗家5井井区采气速度可定在5 ,该区块储层也较发育,且储层中裂缝发育程度相对较高,单井产能虽较罗家1、2井低,但其酸前无阻流量也在10m3以上,区块内未见水活跃特征;③罗家6井井区采气速度可定在4 %左右,因为该区块储层相对较差,储量丰度也不高,单井产能较低;④渡口河飞仙关气藏采气速度可定在5 %左右,该气藏储层发育程度、储量丰度、单井产能虽比罗家1—2井区差,而与川东石炭系气藏相比却要好得多,其渡5井虽为水井,但却是下储层产水,且离气藏较远。 [b][align=center]结论与建议[/align][/b] 综上所述,对川I东北飞仙关组高含硫、中含二氧化碳的气藏的合理采气速度的确定,需要综合考虑地质条件、储渗特征、流体组分、气水关系、各项开发和经济指标等,还需结合四川I盆地其它类型气藏的开采状况和开采经验,在技术条件允许下,适当的提高采气速度。由于气藏目前还处于勘探开发评价阶段,没有进行稳定试井和数模方案设计,故需对气藏进行动态监测,利用开采资料修正与完善地质模型,适时的调整采气速度。同时研究和应用数值模拟技术,使整个气藏开发过程的理论系统化、模型化,形成地层一气井一地面采气设备一集输一加工完整的计算机模型系统,最终获得最佳的经济效益和社会效益。