劉欣,李繼強(qiáng),胡世萊,楊棽垚,付德奎

(1.中國石化中原油田普光分公司,四川 達(dá)州 635000;2.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院,重慶 401331)

0 引言

氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是指儲(chǔ)層中參與流動(dòng)的總氣量.準(zhǔn)確計(jì)算氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是正確評(píng)價(jià)氣藏開發(fā)效果、準(zhǔn)確預(yù)測氣藏開發(fā)動(dòng)態(tài)、做好氣藏開發(fā)規(guī)劃的重要前提[1-4].目前,計(jì)算氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的方法主要包括物質(zhì)平衡法(壓降法)、流動(dòng)物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法等[5-7].物質(zhì)平衡法是計(jì)算氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量最為準(zhǔn)確和可靠的方法[8],但需要定期進(jìn)行長時(shí)間的全氣藏關(guān)井測壓[9-11].流動(dòng)物質(zhì)平衡法要求氣井產(chǎn)量穩(wěn)定,且必須已知準(zhǔn)確的氣井投產(chǎn)時(shí)的初始地層壓力[12].氣藏開發(fā)實(shí)際難以滿足物質(zhì)平衡法和流動(dòng)物質(zhì)平衡法的使用條件.產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法是基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的試井分析方法[13-16],對氣井產(chǎn)量不斷變化的情況具有很好的適應(yīng)性[17-19],計(jì)算氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量較為準(zhǔn)確可靠,但其分析過程較為復(fù)雜,需借助專業(yè)軟件進(jìn)行分析.

普光氣田現(xiàn)有氣藏的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法存在算法單一、資料欠缺、使用條件苛刻或分析過程復(fù)雜等問題.針對上述問題,提出了一種基于物質(zhì)平衡法,綜合氣體滲流過程、垂直管流模型、氣井產(chǎn)能方程、物質(zhì)平衡方程及流動(dòng)數(shù)據(jù)確定氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的新方法.

1 計(jì)算方法

1.1 基本原理

根據(jù)氣井日產(chǎn)氣量、井口壓力和井口溫度等生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),采用管流壓力梯度計(jì)算方程(式(1)),計(jì)算氣井井底流壓[20].

根據(jù)氣井日產(chǎn)氣量計(jì)算井底流壓,采用由氣井產(chǎn)能測試確定的二項(xiàng)式產(chǎn)能方程(式(2)),計(jì)算得到氣井平均地層壓力,即為關(guān)井恢復(fù)后的靜壓[21].

式中:ψ(p)為氣井平均地層壓力的擬壓力,MPa2/(mPa.s);ψ (pwf)為井底流壓的擬壓力,MPa2/(mPa.s);qsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣井的日產(chǎn)氣量,104m3;a,b為系數(shù).

根據(jù)氣井累計(jì)產(chǎn)氣量,計(jì)算得到平均地層壓力,繪制氣井平均地層壓力的視壓力與累計(jì)產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線.當(dāng)氣體流動(dòng)完全進(jìn)入邊界控制流動(dòng)階段后,按照氣藏物質(zhì)平衡方程(式(3)),關(guān)系曲線為一直線,可以根據(jù)直線的斜率和截距確定氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量.

氣井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程是由產(chǎn)能測試確定的,產(chǎn)能測試時(shí)要求井底流壓穩(wěn)定.由產(chǎn)能測試確定的氣井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程代表了邊界控制流動(dòng)階段平均地層壓力、井底流壓和氣井產(chǎn)量間的數(shù)學(xué)關(guān)系.因此,只有根據(jù)已進(jìn)入邊界控制流動(dòng)階段的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)確定的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量才是可靠的.

當(dāng)氣體流動(dòng)完全進(jìn)入邊界控制流動(dòng)階段后,氣井平均地層壓力的視壓力呈下降的趨勢,且氣井平均地層壓力的視壓力與累計(jì)產(chǎn)氣量呈線性關(guān)系.早期不穩(wěn)定流動(dòng)階段的數(shù)據(jù)會(huì)明顯偏離這條直線,依此可以確定氣體流動(dòng)進(jìn)入邊界控制流的時(shí)間,從而可以將早期不穩(wěn)定流動(dòng)階段的產(chǎn)量數(shù)據(jù)從回歸分析數(shù)據(jù)中剔除.

根據(jù)邊界控制流動(dòng)階段數(shù)據(jù),回歸分析得到的截距,反映的是氣體流動(dòng)開始由不穩(wěn)定流動(dòng)向邊界控制流動(dòng)過渡時(shí)的平均地層壓力,并不是氣井投產(chǎn)時(shí)的初始地層壓力.因而,采用上述方法回歸分析確定的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,只是氣井不穩(wěn)定流動(dòng)結(jié)束后的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量.氣井真實(shí)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量還應(yīng)該包括氣井在不穩(wěn)定流動(dòng)階段的累計(jì)產(chǎn)氣量,即:

式中:ttrn為不穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)間,為氣井瞬時(shí)產(chǎn)量,104m3/d;Gptrn為不穩(wěn)定流動(dòng)階段氣井累計(jì)產(chǎn)氣量,108m3;G為氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,108m3.

1.2 計(jì)算步驟

氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算步驟:

1)準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù).剔除關(guān)井期間的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),并將日產(chǎn)時(shí)間不足24 h的氣井折算為24 h日產(chǎn)氣量,以確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性.

2)計(jì)算井底流壓.根據(jù)整理后的氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),采用管流壓力梯度計(jì)算方程,計(jì)算氣井井底流壓.

3)計(jì)算地層靜壓.根據(jù)整理后的氣井日產(chǎn)氣量和計(jì)算的井底流壓,采用氣井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程,計(jì)算氣井平均地層壓力(關(guān)井恢復(fù)靜壓).

4)劃分流動(dòng)階段.繪制氣井平均地層壓力視壓力與累計(jì)產(chǎn)氣量關(guān)系曲線,依次確定邊界控制流動(dòng)階段、不穩(wěn)定流動(dòng)階段、不穩(wěn)定流動(dòng)階段到邊界控制流動(dòng)階段的過渡段.

5)計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量.根據(jù)邊界控制的流動(dòng)階段數(shù)據(jù),采用線性回歸法確定直線的斜率和截距,進(jìn)而計(jì)算氣井不穩(wěn)定流動(dòng)階段結(jié)束后的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,與不穩(wěn)定流動(dòng)階段的累計(jì)產(chǎn)氣量相加,即可得到氣井真實(shí)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量.

2 實(shí)例計(jì)算及分析

普光氣田主體氣藏屬于構(gòu)造-巖性控制的高含硫碳酸鹽巖氣藏,主要含氣層段為三疊系飛仙關(guān)組[22].P2011-3井位于氣藏構(gòu)造中部,完鉆井深5 780.10 m,射孔段中部深度5 547.90 m,射孔段中部地層溫度126.33℃,油管內(nèi)徑0.076 m,油管粗糙度1.524X10-5m.產(chǎn)能測試氣井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程系數(shù)a為104.113 8,系數(shù)b為1.998 7.P2011-3井于2010年3月投產(chǎn),氣井穩(wěn)定產(chǎn)氣量50.00X104m3/d(見圖1).生產(chǎn)至今,氣井生產(chǎn)水氣比一直穩(wěn)定在0.10 m3/(104m3)左右,氣井產(chǎn)水為凝析水.

圖1 普光氣田P2011-3井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測

根據(jù)P2011-3井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),計(jì)算并繪制了平均地層視壓力和累計(jì)產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線 (見圖2).依據(jù)圖2,確定2011年3月2日以后,氣體流動(dòng)完全進(jìn)入邊界控制流動(dòng)階段,2010年8月14日以前為氣體不穩(wěn)定流動(dòng)階段,2010年8月14日-2011年3月2日這一時(shí)間段為氣體由不穩(wěn)定流向邊界控制流過渡的階段.根據(jù)氣體邊界控制的流動(dòng)階段數(shù)據(jù),采用線性回歸分析法,確定直線的斜率和截距,計(jì)算氣井不穩(wěn)定流動(dòng)結(jié)束后的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為27.22X108m3,氣井不穩(wěn)定流動(dòng)階段累計(jì)產(chǎn)氣量為0.44X108m3,由此確定P2011-3井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為27.66X108m3.采用Blasingame法、AG法和NPI法等產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法,分別計(jì)算P2011-3井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量(見圖3-5).上述方法計(jì)算的氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量分別為27.59X108,28.05X108,28.28X108m3,平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量27.97X108m3.

圖2 P2011-3井平均地層視壓力與累計(jì)產(chǎn)氣量關(guān)系

從Blasingame法、AG法和NPI法典型曲線圖版擬合結(jié)果來看,氣井流動(dòng)已完全進(jìn)入邊界控制流動(dòng)階段,產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法的計(jì)算結(jié)果是可靠的.新方法與產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法確定的P2011-3井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量相近,相對偏差-1.11%,說明新方法的計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確和可靠的.

圖3 P2011-3井Blasingame典型曲線擬合圖版

圖4 P2011-3井AG典型曲線擬合圖版

圖5 P2011-3井NPI典型曲線擬合圖版

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文方法計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性,采用相同的計(jì)算過程,計(jì)算普光氣田主體氣藏P201-4等9口氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量(見表1).從氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果來看,本文方法計(jì)算結(jié)果與不穩(wěn)定分析法計(jì)算結(jié)果平均值間的最大相對偏差為4.40%,最小相對偏差為-0.07%,相對偏差在5.0%以內(nèi),說明本文方法的計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的.而且,計(jì)算過程比較簡單,有效克服了流動(dòng)物質(zhì)平衡法使用條件苛刻和不穩(wěn)定分析法計(jì)算過程復(fù)雜的問題.

表1 氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)論

1)本文方法基于氣井流動(dòng)數(shù)據(jù)確定氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,不需要定期進(jìn)行長時(shí)間的全氣藏關(guān)井測氣井恢復(fù)壓力,有效解決了物質(zhì)平衡法在應(yīng)用過程中資料欠缺的問題.新方法本質(zhì)上依然是運(yùn)用氣藏物質(zhì)平衡方程確定氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,因而繼承了物質(zhì)平衡法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠、計(jì)算過程簡單的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也有效克服了流動(dòng)物質(zhì)平衡法使用條件苛刻和不穩(wěn)定分析法計(jì)算過程復(fù)雜的問題.

2)實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,本文方法計(jì)算結(jié)果與不穩(wěn)定分析法計(jì)算結(jié)果平均值間的最大相對偏差為4.40%,最小相對偏差為-0.07%,相對偏差在5.0%以內(nèi),說明本文方法的計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的.