張鳳喜 陳 明 王慶勇 馬國(guó)新

(上海石油天然氣有限公司)

氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法較多，可分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩大類。靜態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法主要是容積法；動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算目前主要分為物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量遞減法、油壓法、試井法等[1-4]。其中物質(zhì)平衡法是氣藏計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量最常用的方法，該方法的要點(diǎn)在于獲取地層壓力。海上氣井壓力測(cè)試由于條件限制等因素測(cè)試費(fèi)用較高，且關(guān)井測(cè)壓會(huì)影響氣井的生產(chǎn)。氣井關(guān)井尤其是凝析氣井的關(guān)井測(cè)壓，還會(huì)引起井底的積液，積液嚴(yán)重的井甚至在開(kāi)井后必須采取誘噴等方式才能恢復(fù)自噴生產(chǎn)。文中引入動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡方法，利用井口壓力、產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)求取地層壓力從而確定氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。

1 擬穩(wěn)態(tài)特性

依靠彈性能量開(kāi)采的封閉氣藏，地層內(nèi)壓力波的傳播過(guò)程分為兩個(gè)階段：壓力波傳到邊界之前的不穩(wěn)定流階段和壓力波傳到邊界之后的邊界流階段。邊界流階段又稱為擬穩(wěn)態(tài)階段，其特性為單位時(shí)間內(nèi)地層內(nèi)各點(diǎn)壓力下降幅度相等[5]。

2 動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡

Palacio 和 Blasingame提出了物質(zhì)平衡擬時(shí)間，從而建立了變產(chǎn)量和定產(chǎn)量生產(chǎn)之間的等效關(guān)系。

考慮氣體PVT性質(zhì)變化及巖石壓縮性的影響，物質(zhì)平衡擬時(shí)間定義為[6]：

氣井產(chǎn)能方程為：

(1)

式中：

上式引入物質(zhì)平衡擬時(shí)間后整理得：

兩邊同乘以(kh/1.417qT)得：

(2)

將式(1)與式(2)聯(lián)立可得動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化形式：

Pp=Ppwf+qbpss

式中：

將物質(zhì)平衡擬時(shí)間帶入式(1)得

(3)

通過(guò)繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca圖版，可確定bpss值，進(jìn)而獲得地層平均壓力Pp[7]，求取動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量(圖1，圖2)。

圖1 (Ppi-Ppwf)/q—tca 示意圖

圖2 動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡法示意圖

3 氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法

井底流壓數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡應(yīng)用的充分條件之一，生產(chǎn)過(guò)程中流壓為間歇的不連續(xù)數(shù)據(jù)，而井口油壓及產(chǎn)氣量為連續(xù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。應(yīng)用井口油壓及產(chǎn)量數(shù)據(jù)借助成熟的管流軟件在優(yōu)選流動(dòng)相關(guān)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行壓力折算，可獲得對(duì)應(yīng)的流壓數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)流壓進(jìn)行回放，基于動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡基本原理，獲取當(dāng)前地層平均壓力，進(jìn)而獲得氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。計(jì)算步驟如下：

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集：氣藏埋深、有效厚度、地層壓力、溫度數(shù)據(jù)、單井測(cè)試數(shù)據(jù)、井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、井口油壓、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、流體PVT分析資料等；

(2)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析：對(duì)井口油壓及產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，確定物質(zhì)平衡時(shí)間tca；

(3)流動(dòng)相關(guān)式擬合：通過(guò)既有的壓力測(cè)試數(shù)據(jù)，借助管流軟件進(jìn)行流動(dòng)相關(guān)式擬合，選出合適的流動(dòng)相關(guān)式；

(4)繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca曲線，確定bpss；

(5)計(jì)算地層平均壓力Pp；

(6)計(jì)算視地層壓力Pp/Z，繪制Pp/z—Gp曲線，獲得單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。

4 應(yīng)用

東海某氣田埋深在3400m～3450m，儲(chǔ)層孔隙度在0.15～0.17左右，測(cè)井解釋儲(chǔ)層滲透率在70mD～100mD之間，地層壓力梯度為1.01MPa/100，產(chǎn)層溫度135.2℃。該氣藏某氣井2000年投產(chǎn)至今累產(chǎn)氣6.78×108m3，生產(chǎn)早已進(jìn)入擬穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，該井2005年以來(lái)壓力產(chǎn)量歷史(圖3)，應(yīng)用上述介紹的計(jì)算方法求取其動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。

圖3 B3井生產(chǎn)歷史曲線

通過(guò)對(duì)壓力測(cè)試資料進(jìn)行整理發(fā)現(xiàn)，該井自2005年以來(lái)做過(guò)三次流靜壓測(cè)試。通過(guò)壓力梯度回歸，獲得產(chǎn)層對(duì)應(yīng)的流壓和地層平均壓力。借助斯倫貝謝公司Pipesim管流軟件對(duì)三次流壓測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，選定了適合該井的流動(dòng)相關(guān)式，以此為基礎(chǔ)計(jì)算其它生產(chǎn)時(shí)間下的流壓，從而實(shí)現(xiàn)了流壓的數(shù)據(jù)回放(圖4)。

圖4 流壓擬合與計(jì)算

通過(guò)繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca曲線，獲取bpss值，進(jìn)而計(jì)算擬穩(wěn)態(tài)條件下地層壓力Pp，依據(jù)動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡原理獲取單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量(圖5)。

圖5 單井動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡曲線

動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡法計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與其它氣井常規(guī)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法相比(表1)，相差不大與靜壓法相比也略小，這主要是由于靜壓法計(jì)算過(guò)程中壓力點(diǎn)數(shù)據(jù)較少而引起的偏差。

表1 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)論

(1)動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡引入到海上氣井動(dòng)態(tài)分析中，可以在無(wú)需關(guān)井的前提下獲取地層壓力，減少了海上油氣井測(cè)試的作業(yè)費(fèi)用，同時(shí)，可保證正常的生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃不被測(cè)試作業(yè)擾亂，減少了產(chǎn)量損失，提高了開(kāi)井時(shí)率；

(2)采用本文所提出的方法，可充分利用油壓、產(chǎn)量數(shù)據(jù)建立起一套動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法，對(duì)不便開(kāi)展靜壓測(cè)試作業(yè)的油氣井的儲(chǔ)量計(jì)算，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值；

(3)實(shí)踐證明，動(dòng)態(tài)物質(zhì)平衡法能同時(shí)綜合考慮產(chǎn)量、壓力兩方面的影響因素，能夠處理天然氣物性隨壓力的變化情況，在動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算中更據(jù)科學(xué)性和合理性。

符號(hào)說(shuō)明：

tc、tca—物質(zhì)平衡時(shí)間，d；

q—天然氣產(chǎn)量，104m3/d；

μgi、μg—天然氣粘度，mPa·S

Cg—天然氣壓縮系數(shù)，MPa-1；

Cti、Ct—儲(chǔ)層綜合壓縮系數(shù)，MPa-1；

Z—天然氣偏差因子；

Pp—擬壓力，MPa2/(mPa·s)；

re—控制半徑，m；

rwa—井筒半徑，m；

K—儲(chǔ)層滲透率，10-3mD；

h—儲(chǔ)層有效厚度，m；

Φ—孔隙度，小數(shù)；

Gp—累采氣量，108m3；

Gi—單井控制儲(chǔ)量，108m3；

T—油藏溫度，R°；

Tst—標(biāo)準(zhǔn)溫度，519.668 R°；

i—原始地層條件下參數(shù)。

1 李士倫，孫雷，湯勇.物質(zhì)平衡法在異常高壓氣藏儲(chǔ)量估算中的應(yīng)用[J].新疆石油地質(zhì)，2002,23(3)：219-223.

2 盧小敏.氣藏動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)物質(zhì)平衡法研究[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，1999,9,22(3)：29-38.

3 李騫，郭平，黃全華.氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量方法研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,12,10(6)：34-36.

4 程時(shí)清，李菊花，李相方等.用物質(zhì)平衡-二項(xiàng)式產(chǎn)能方程計(jì)算氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量[J].新疆石油地質(zhì)，2005,4,26(2)：181-182.

5 張建國(guó)，雷光倫，張艷玉.油氣層滲流力學(xué)[M].石油大學(xué)出版社，1997,7：94-95.

6 J.C.Palacio, T.A.Blasingame. Decline-curve analysis using type curves-analysis of gas well production data[J].SPE 25909:11-13.

7 L.Mattar, D.Anderson. Dynamic material balance(Oil or gas in place without shutins)[J]. Petroleum Society’s 6th Canadian International Petroleum Conference (56 th Annual TechnicalMeeting),Calgary,Alberta,Canada,2005,6:5-6.

8 陳海龍，關(guān)文均，趙偉,等.物質(zhì)平衡擬時(shí)間在低滲透氣藏動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用[J].天然氣技術(shù)，2007,12,1(6)：53-56.