基于改进的回压试井方法评价低渗气藏气井产能

王晖，张培军，成友友，冷有恒，郭春秋，史海东，魏占军，刘玲莉，史立勇，程木伟，项红英

（1. 中国石油勘探开发研究院；2. 中国石油（土库曼斯坦）阿姆河天然气公司；3. 西南石油大学）

0 引言

目前现场大量采取回压试井测试流程测取气井单井产能，但对于低渗气藏来说，满足每个制度下的产量和流压达到稳定需要相当长的开井时间[1-5]，且放空气量较多，为节约成本、保护环境，本文对传统的回压试井测试方法进行了改进。然而，这种改进的测试方法所取得的资料不满足回压试井的稳定要求，不能直接用于产能分析。本文基于理论推导，将利用改进的测试方法测得的井底流压校正为类似于等时试井的井底流压，以解决产能计算问题。

1 改进的回压试井测试方法

典型的回压试井测试流程见图1a：连续以3～4个递增的工作制度开井生产，测得每个工作制度下的稳定产量及其对应的稳定流压，最后关井恢复至地层压力。由于所有工作制度下产量及流压均达到了稳定，该方法计算得到的气井产能最接近实际情况。对于低渗气藏，若要各工作制度下产量与流压达到稳定，不仅需要很长的测试时间，而且放空气量较多，增加成本且不利于环境保护，所以传统回压试井方法很难用于低渗气藏[6-7]。基于此，Cullender[8]提出了等时试井方法，其测试流程见图1b：以3～4个递增的工作制度开井生产相同的时间，不要求流压达到稳定，但需要在每次开井之前进行关井恢复至原始地层压力；最后采用一个合理的工作制度长时间生产，直到产量与流压均达到稳定，然后关井恢复至原始地层压力。这种方法最大的缺点是需要多次关井，且每次关井都需要恢复到原始地层压力，不但在操作程序上较回压试井麻烦，而且测试时间仍然较长。

图1 回压、等时及改进的回压试井流程图

为了缩短测试时间、简化现场操作程序、节约成本，并准确求取气井产能，结合等时试井方法对回压测试流程进行改进：①各个工作制度下均生产相同时间，不要求流压达到稳定，且不需关井，可明显缩短测试时间；②在关井恢复到地层压力之前，增加一个延长测试，要求产量及流压尽量达到稳定，以得到一个准确反映地层信息的产能稳定点。将该测试流程称为“改进的回压试井”（见图1c）。

前人提出了回压试井和等时试井的产能方程计算方法[9-11]。对于改进的回压试井的产能计算，若是直接套用等时试井产能方程计算方法（即：根据几个未稳定点数据确定二项式产能曲线的斜率，再利用延长测试点确定二项式产能曲线的截距），计算得到的产能与实际产能可能偏差很大，原因在于，在改进的回压试井测试流程中，各个工作制度之间没有进行关井恢复至原始地层压力，后面工作制度下的压降会受到前面工作制度压降的叠加影响[12-14]，理论上讲这几个未稳定点数据并不在同一条直线上。因此，对于改进的回压试井，需要寻求新的产能计算方法。

2 改进的回压试井产能计算

2.1 产能计算思路

为了准确计算改进的回压试井的产能，首先提出流程转换-流压校正新方法，步骤如下。①流程转换：在每个未稳定工作制度之间，假想有一个关井恢复过程，并假设恢复至原始地层压力，相当于将图1c中改进的回压试井流程转换为图1b的等时试井流程。②流压校正：流程转换之后，由于增加了关井压力恢复过程，转换后的流压与实测流压并不相同，需要对其进行校正。③产能计算：流压校正之后即可用已有的等时试井产能计算方法求取气井产能。

2.2 流压校正方法

对于均质无限大气藏，其拟压力下的不稳定流动过程可描述为：

对于改进的回压试井，考虑到除最后一个油嘴以外的工作制度都采用了相同的开井时间，根据压降叠加原理，测试井在第j个工作制度下的生产压差（拟压力形式）可表示为：

而对于等时试井，第 j个工作制度下的生产压差（拟压力形式）为：

在同一工作制度（产量）下，用（2）式减去（3）式，得到的差值Δψj即为转换后等时试井的流压校正项：

则转换后的等时试井在第 j个工作制度下的生产压差为：

对这种改进的回压试井资料，首先通过关井资料进行不稳定试井解释得到地层的Kh值，再结合测试的地层温度和产能数据，带入（4）式可以计算出流压校正项 Δψj，然后再用（5）式将实测的井底流压转换为类似等时试井的流压。最后，根据不同产量下的数据点（qscj，（ψj−ψwf）isoj/qscj），运用等时试井的产能计算方法便可准确求出气井的产能。

3 应用实例

采用改进的回压试井测试方法对某低渗气井 B-2井进行产能试井，测试结果见表1及图2。气藏及气井的基本参数为：气藏平均压力为57.5 MPa，储集层有效厚度 98 m，孔隙度6%，渗透率0.12×10−3μm2，地层温度115 ℃，地层条件下的气体黏度 0.031 8 mPa·s，气体偏差系数1.236，综合压缩系数 0.009 653 MPa−1，井径0.106 m。

根据《天然气井试井技术规范》[15]：8 h产量波动小于 5%、压力波动小于 0.5%可视为稳定。分析 B-2井的试井过程可知，整个测试期间，前 4个工作制度下产量均达到稳定，但流压均未达到稳定；最后一个工作制度的产量及流压均达到稳定。

表1 B-2井产能测试数据

图2 B-2井产能试井流程图

对于上述测试资料，若直接采用等时试井的产能计算方法，即：在拟压力形式下（具体数据见表 2），利用前 4个未稳定的测点数据回归出直线，然后平移至延长测试稳定点，得到如图3所示的产能分析曲线，进而求得曲线的斜率为 11.545 [MPa2/(mPa·s)]/(104m3/d)2、截距为 2 288.46 MPa2/(mPa·s·104m3/d)，无阻流量为39.85×104m3/d。对比14 mm油嘴的实测生产数据，在井底流压为26.93 MPa时，产量已经达到了35.21×104m3/d，表明直接采用等时试井产能计算方法得到的无阻流量明显偏小，不符合实际情况。

表2 B-2井产能计算数据表

图3 B-2井校正前产能分析图

采用前文所述的流程转换-流压校正方法，将改进的回压试井流压校正为等效的等时试井流压（见表2），再按照等时试井产能计算方法重新进行产能计算，得到如图 4所示的产能分析曲线，进而求得斜率为 1.696 7 [MPa2/(mPa·s)]/(104m3/d)2、截距为2 572.13 MPa2/(mPa·s·104m3/d)，无阻流量为 54.20×104m3/d。

图4 B-2井校正后产能分析图

4 结论

针对低渗储集层产能测试时间过长的问题，本文提出了改进的回压试井测试方法，该方法的流程为：首先采用 3～4个递增的工作制度以相同时间连续开井，得到3～4个不稳定产能点；再采用一个合理的工作制度进行延长测试得到一个稳定的产能点；最后关井压力恢复至地层压力。

对于改进的回压试井，如果将未达到稳定的生产压差直接套用到等时试井的产能计算方法中，会出现过大估计生产压差而导致求得的产能比实际产能偏小的问题。

改进的回压试井方法既不需要所有工作制度下的流压都达到稳定，又避免了频繁且长时间的关井，节省了测试时间、简化了测试流程，借助流程转化-流压校正技术可以准确评价低渗气藏气井产能。

符号注释：

qsc——标准状态下气井井口产量，104m3/d；pwf——井底流动压力，MPa；t——时间，h；ψi——气藏原始地层压力（拟压力），MPa2/（mPa·s）；ψwf——井底流动压力（拟压力），MPa2/（mPa·s）；K——地层有效渗透率，10−3μm2；h——地层有效厚度，m；psc——标准状态下气体压力，0.101 3 MPa；Tsc——标准状态下气体温度，293.15 K；Tf——地层温度，K；φ——气层孔隙度，无因次；¯μg——平均地层温度、压力下的气体黏度，mPa·s；Ct——地层总压缩系数，MPa−1；rw——井眼半径，m；Sa——视表皮系数，无因次；S——机械表皮系数，无因次；D——非达西流动系数，(104m3/d)−1；t*——等时生产时间，h。下标：k，j——第k、j个工作制度；t——测试；iso——等时。

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