馬希萌, 郭康良, 陳 鵬, 趙宇飛

（長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430100）

利用井口油壓計(jì)算地層靜壓新方法

馬希萌, 郭康良, 陳 鵬, 趙宇飛

（長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430100）

儲(chǔ)層壓力的分布規(guī)律是氣藏開發(fā)策略制定的重要依據(jù)。高含硫氣井下放壓力計(jì)到井底困難，測(cè)試數(shù)據(jù)少，對(duì)此常規(guī)方法無(wú)法準(zhǔn)確求取地層壓力。針對(duì)這一問題，提出一種利用井口壓降求取氣藏壓力變化的新方法。首先論證了關(guān)井時(shí)井口油壓與地層靜壓之間具有一致性，然后采用生產(chǎn)過程中關(guān)井時(shí)井口油壓總結(jié)了各井的井口壓降公式，根據(jù)測(cè)試點(diǎn)的地層靜壓得到單井區(qū)域地層靜壓隨累產(chǎn)變化的公式，最后得到目前累計(jì)產(chǎn)量下各井的地層靜壓。

高含硫；井口壓降；地層靜壓；累產(chǎn)變化

我國(guó)西部部分地區(qū)氣井具有“埋藏深、高溫、高壓、高含硫”等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)高含硫井對(duì)于高含硫氣井研究出多種合理的測(cè)試工藝和工具組合，[1,2]但是部分井仍無(wú)法將壓力計(jì)放入產(chǎn)層中部而無(wú)法獲取井底測(cè)壓。對(duì)于這類氣藏，缺少必要測(cè)試數(shù)據(jù)，且受H2S、CO2含量及產(chǎn)量變化等因素影響，常規(guī)的試井法、靜壓梯度法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法等[3-6]難以得到可靠的地層壓力數(shù)據(jù)。本文以西部某高含硫氣田為例，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析、資料評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、壓力計(jì)算、對(duì)比分析等工作，總結(jié)出一種適合計(jì)算高含硫儲(chǔ)層區(qū)域地層壓力的新方法，并通過實(shí)例分析證明方法是可行的[7-10]。

1 井口壓力和地層壓力之間的相關(guān)性

在研究區(qū)域近兩年的生產(chǎn)過程中，有 S1-4和S3-15井同時(shí)具有井口壓力計(jì)和產(chǎn)層中段壓力計(jì)。通過對(duì)這兩口井口壓力和井底壓力隨生產(chǎn)時(shí)間的變化，建立了井口和地層靜壓壓之間的關(guān)系。

利用S1-41井的累產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，所得線性方程見圖1及圖2。

圖1 S1-41井地層壓力與累計(jì)產(chǎn)量線性關(guān)系圖Fig.1 Linear relationship between formation pressure and cumulative production of S1-41 well

圖2 S1-41井關(guān)井時(shí)井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量線性關(guān)系圖Fig.2 Linear relationship between wellhead pressure and cumulative production in S1-41 well

根據(jù)圖1和圖2所得，可以看出，利用常規(guī)方法不能建立直接的井口與井底壓力的關(guān)系，但可以看出井口壓降和井底歲累產(chǎn)的壓降直線y=-ax+b的斜率a與b成線性相關(guān)，即與深度成正相關(guān)。

由于在指數(shù)方程y=eax中，當(dāng)a的值較小時(shí)，方程y=eax近似為一條直線。因此，可以通過利用指數(shù)方程回歸壓力與產(chǎn)量的關(guān)系來分析井口壓降和井底壓降的相關(guān)性。

設(shè)關(guān)井時(shí)井口油壓數(shù)據(jù)和地層靜壓數(shù)據(jù)分布滿足一下公式：

對(duì)關(guān)井階段地層靜壓測(cè)試資料和井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量進(jìn)行指數(shù)回歸分析，所的曲線如圖3至圖6所示。

圖3 S1-41井地層壓力與累計(jì)產(chǎn)量指數(shù)關(guān)系圖Fig.3 Relationship between formation pressure and cumulative production index of S1-41 well

由圖3至圖6所示曲線，通過對(duì)兩口井的油壓與累計(jì)產(chǎn)量的關(guān)系圖分析，壓力與累計(jì)產(chǎn)量的變化特征均表現(xiàn)出兩個(gè)階段：第一階段為開發(fā)早期，在這一過程中壓力隨產(chǎn)量下降的比較慢，而且這一過程中井筒條件較復(fù)雜，解釋的地層壓力和關(guān)井時(shí)的井口油壓波動(dòng)都較大；第二階段是開發(fā)中后期，在這一過程中壓力隨著產(chǎn)量呈指數(shù)式關(guān)系。目前兩口井都處于開發(fā)中后期。對(duì)于S1-4井，地層壓力與累計(jì)產(chǎn)量的指數(shù)式關(guān)系為，井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量的指數(shù)式關(guān)系為；兩個(gè)指數(shù)式關(guān)系中的系數(shù)分別為-0.077和-0.076，二者近似相等。對(duì)于S3-5井，地層壓力與累計(jì)產(chǎn)量的指數(shù)式關(guān)系為，井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量的指數(shù)式關(guān)系為；兩個(gè)指數(shù)式關(guān)系中的系數(shù)分別為-0.029和-0.03，二者近似相等。

圖4 S1-41井關(guān)井時(shí)井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量指數(shù)關(guān)系圖Fig.4 Relationship between wellhead pressure and cumulative production index in S1-41 well

圖5 S3-15井地層壓力與累計(jì)產(chǎn)量指數(shù)關(guān)系圖Fig.5 Relationship between formation pressure and cumulative production index of S3-15 well

圖6 S1-41井關(guān)井時(shí)井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量指數(shù)關(guān)系圖Fig.6 Relationship between wellhead pressure and cumulative production index in S1-41 well

目前研究區(qū)的生產(chǎn)井處于生產(chǎn)階段中后期，均處于指數(shù)式下降階段。兩者指數(shù)式一致，井口壓降和井底壓降指數(shù)系數(shù)相同，值呈線性關(guān)系。結(jié)合以上結(jié)論，在分析地層壓力與產(chǎn)量的變化特征時(shí)，可采用井口油壓數(shù)據(jù)與產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行分析。

2 計(jì)算方法研究

根據(jù)生產(chǎn)中后期關(guān)井時(shí)井口油壓與地層靜壓下降趨勢(shì)一致這一特征，可利用生產(chǎn)中后期關(guān)井時(shí)井口油壓數(shù)據(jù)總結(jié)出井口油壓數(shù)據(jù)下降規(guī)律，再利用測(cè)得的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的地層靜壓和累計(jì)產(chǎn)量便能得到地層靜壓下降的趨勢(shì)曲線，從而求出任一時(shí)間點(diǎn)的地層靜壓。下面以S1-31井為例加以分析，該井的關(guān)井時(shí)井口壓力和累產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)關(guān)系如表1及圖7所示。

表1 S1-31井關(guān)井時(shí)井口油壓與累計(jì)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of wellhead oil pressure and cumulative production in S1-31 well

利用2011年8月25日測(cè)試的地層靜壓為49.8 MPa，對(duì)應(yīng)的累計(jì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)為2.23×108m3，從而得到了地層靜壓與累計(jì)產(chǎn)量之間的關(guān)系式：

根據(jù)這一公式，在2016年6月該井累計(jì)產(chǎn)量為4.87×108m3，計(jì)算得到的地層靜壓為38.5 MPa。

利用此方法可以獲得整個(gè)區(qū)域各井的靜壓計(jì)算公式。對(duì)于每一口井，只需知道相應(yīng)時(shí)間的各個(gè)井的累計(jì)產(chǎn)量，便可以求得該時(shí)間各個(gè)井所對(duì)應(yīng)的地層壓力。

圖7 S1-31井井口壓力與累計(jì)產(chǎn)量的關(guān)系曲線Fig.7 Relationship curve of well head pressure and cumulative production of S1-31 well

3 實(shí)例分析

該氣田在投產(chǎn)后有1/3的井進(jìn)行過地層靜壓梯度測(cè)試。但是由于地質(zhì)和技術(shù)條件限制，只有S1-41和S3-15兩口井有較多的靜壓壓力測(cè)試。我們以這兩口井為例進(jìn)行分析。

利用計(jì)算得到的P104-1井及S3-15地層靜壓與累計(jì)產(chǎn)量之間的關(guān)系式，計(jì)算了 P104-1井及S3-15開發(fā)中后期的各時(shí)期的地層靜壓。

實(shí)測(cè)地層靜壓數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表2和表3所示。

表2 S1-41計(jì)算地層靜壓與實(shí)測(cè)地層靜壓對(duì)比表Table 2 Comparison of static pressure and measured static pressure in S1-41 well

表3 S3-15井計(jì)算地層壓力與實(shí)測(cè)地層靜壓對(duì)比表Table 3 Comparison of formation pressure and measured formation pressure in S3-15 well

根據(jù)計(jì)算產(chǎn)量和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比表明，利用本文介紹的方法得到的計(jì)算結(jié)果表明，S1-14井多數(shù)壓力誤差值在1%以下，只有一次超過1%。S3-15井誤差值多數(shù)在1%左右，有3次超過2%，一次超過3%。兩口井誤差超過1%的測(cè)試點(diǎn)均是由于相應(yīng)時(shí)段產(chǎn)水量過高引起的。對(duì)于干氣井來說，誤差很小。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)的壓力誤差小，由此證明本方法是正確的。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

生產(chǎn)中后期關(guān)井時(shí)井口油壓與地層靜壓在現(xiàn)階段開發(fā)過程下降趨勢(shì)一致性這一特征，可利用井口壓力變化對(duì)井的累產(chǎn)與壓降變化進(jìn)行回歸分析得到地層壓力變化特征。本方法有效消除H2S、CO2含量及產(chǎn)量變化等因素對(duì)計(jì)算地層壓力的影響，提高了精確性，且節(jié)約了大量人力物力。通過實(shí)例分析表明，該方夠準(zhǔn)確計(jì)算地層壓力。此外，通過求取地層壓力變化規(guī)律還能預(yù)測(cè)未來生產(chǎn)過程中氣藏地層壓力的變化趨勢(shì)，指導(dǎo)開發(fā)策略的制定。

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A New Method for Calculating Formation Pressure by Using Wellhead Pressure

MA Xi-meng, GUO Kang-liang, CHEN Peng, ZHAO Yu-fei
(School of Earth Sciences, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China)

The distribution rule of reservoir pressure is an important basis for formulation of gas reservoir development strategy. It is difficult to put pressure gauge into bottom hole of gas well with high sulfur content, and the test data are few, so the conventional method cannot get the formation pressure. According to this problem, a new method was put forward to calculate the pressure change of gas reservoir by using well head pressure. At first, it was proved that the wellhead pressure and formation pressure are consistent in the closed well, and then the wellhead pressure drop formula of each well was summarized. According to the static pressure of the test point, the formula of the static pressure of the formation of a single well was obtained, and the formation pressure of the well was finally obtained.

high sulfur content; wellhead pressure drop; formation pressure; change of production

TQ 018

A

1671-0460（2016）11-2577-04

2016-09-19

馬希萌（1989-），男，河北滄州人，碩士，就讀于長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究。E-m ail：67346288@qq.com。