張力

陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院 陜西 西安 710075

動態(tài)儲量是氣藏儲層中能夠參與滲流的那部分天然氣地質(zhì)儲量。動儲量計算是氣井動態(tài)分析和綜合評價的重要基礎，其計算結(jié)果是氣田開發(fā)方案制定、后期開發(fā)調(diào)整的重要依據(jù)。因此，在氣田開發(fā)的不同階段，充分利用已有資料進行動儲量核實，是掌握儲量動用狀況、評價開發(fā)效果的重要物質(zhì)基礎。

延安氣田儲層低滲、致密，目前正處于陸續(xù)建產(chǎn)階段，生產(chǎn)井數(shù)量不斷增加，關井壓力恢復速度慢、時間長，同時由于產(chǎn)量任務嚴峻及冬季用氣高峰期提產(chǎn)保供等綜合因素的影響，氣田不能大面積關井測壓，致使地層壓力測試數(shù)據(jù)少，因此采用依賴于準確地層壓力[1-2]的常規(guī)壓降法進行動儲量評價將受到很大限制。

本文根據(jù)現(xiàn)有動儲量評價方法的適用條件，選取了5種方法對延安氣田Y井區(qū)包含Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類的15口氣井進行了動儲量計算，通過誤差分析研究，最終確定了壓降法、流動物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法這3種適合延安氣田開發(fā)現(xiàn)狀的動儲量評價方法，為儲量動用狀況和開發(fā)效果評價提供了理論支撐。

1 動儲量評價方法及適用條件

1.1 壓降法

壓降法即物質(zhì)平衡法，該方法是根據(jù)物質(zhì)平衡方程原理來進行氣井動態(tài)儲量計算。壓降法計算動儲量所需參數(shù)少，僅需要原始地層壓力、當前地層壓力及累計產(chǎn)氣量，該方法在氣井動儲量計算中應用廣泛［3］。此方法需要實測或計算的地層壓力值，適用于穩(wěn)產(chǎn)期或遞減期，采出程度應大于10%。對于定容封閉氣藏的物質(zhì)平衡方程為：

式中：G——氣井動儲量，108m3；Gp——氣井累計產(chǎn)氣量，108m3；p——氣井當前地層壓力，MPa；pi——氣井原始地層壓力，MPa；Zi——原始氣體偏差系數(shù)；Z——當前氣體偏差系數(shù)；a、b為回歸方程系數(shù)。

圖1 壓降法的壓降與動儲量曲線

1.2 流動物質(zhì)平衡法

根據(jù)能量守恒定律和滲流力學原理，當氣藏中滲流到達擬穩(wěn)定狀態(tài)時，地層中各處與井底、井筒各點的壓降速度相等，即為一個常數(shù)，且氣井的壓降漏斗曲線呈現(xiàn)出一簇平行的曲線[4]。此時視井底流壓與視地層壓力變化特征相同，做視井底流壓與對應累計產(chǎn)氣量的相關直線并回歸直線斜率，則原始地層壓力與直線斜率的比值即為該井的動儲量。該方法適用于氣井測流壓資料較多，氣體的滲流到達擬穩(wěn)定狀態(tài)，且生產(chǎn)過程中壓力、產(chǎn)量都相對穩(wěn)定。

1.3 產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法

產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法是基于儲層流體的滲流理論，根據(jù)氣井儲層基本參數(shù)、井筒參數(shù)、高壓物性參數(shù)，利用氣井生產(chǎn)歷史的產(chǎn)量及流壓等數(shù)據(jù)，建立氣井儲層與井筒模型，可采用Blasingame、Agarwal-Gardner、NPI、Transient等氣藏工程方法，對井底流壓、氣井當前地層壓力進行計算，通過修正儲層模型進行氣井生產(chǎn)歷史擬合，從而可以計算氣井動態(tài)儲量。該方法適用于氣井具有長時間的生產(chǎn)歷史，產(chǎn)水量少，有準確且連續(xù)的井口壓力數(shù)據(jù)。

1.4 彈性二相法

對于一口在有界封閉儲層中生產(chǎn)的氣井，其井底壓力的下降過程分為3個階段［5］：即壓降漏斗未傳遞至邊界的不穩(wěn)定滲流早期，接著壓降漏斗傳遞至邊界后為不穩(wěn)定滲流晚期，最后階段為擬穩(wěn)定期，此時儲層至井底任一點的壓降速度相等，即彈性二相過程。當儲層中氣體的滲流到達擬穩(wěn)態(tài)后，井底流壓二次方的下降速度為常數(shù)。因此，根據(jù)滲流到達擬穩(wěn)態(tài)條件后直線段的斜率，可求得氣井的動態(tài)儲量。該方法使用時氣體的滲流須到達擬穩(wěn)定狀態(tài)，且生產(chǎn)中產(chǎn)氣量與壓力相對穩(wěn)定，需要連續(xù)測壓資料。

1.5 產(chǎn)量累計法

產(chǎn)量累計法是基于經(jīng)驗統(tǒng)計的一種動儲量計算法，其原理是根據(jù)氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢驗和運算，當采出程度大于50%或者在生產(chǎn)制度不變的條件下氣井產(chǎn)氣量連續(xù)遞減，當滿足以上生產(chǎn)特征時，氣井累計產(chǎn)氣量隨時間變化關系曲線呈現(xiàn)的線性關系段，該線性段斜率即為該氣井的動儲量。延安氣田Y井區(qū)生產(chǎn)歷史相對較長，對于以較低產(chǎn)量生產(chǎn)且壓力資料無法獲取、或個別間歇生產(chǎn)的氣井，可用產(chǎn)量累計法進行動儲量計算。此方法適用于氣井采出程度大于50%或不改變生產(chǎn)制度的條件下產(chǎn)氣量出現(xiàn)連續(xù)遞減。

1.6 壓降速率法

壓降速率法是根據(jù)生產(chǎn)制度穩(wěn)定的氣井在生產(chǎn)過程的產(chǎn)量與壓力變化規(guī)律而提出的一種動態(tài)分析計算法。選取穩(wěn)定生產(chǎn)段并求得該段的平均套壓壓降速率，由于生產(chǎn)制度穩(wěn)定，認為之后的套壓變化特征與穩(wěn)定生產(chǎn)段一致且直到套壓降為零，故套壓為零時的生產(chǎn)時間可用穩(wěn)定生產(chǎn)段起點的套壓除以平均套壓壓降速率求得，因此氣井動儲量即穩(wěn)定生產(chǎn)段起點對應的累計產(chǎn)氣量加上穩(wěn)定生產(chǎn)段起點至套壓降為零階段的累計產(chǎn)氣量，后者累產(chǎn)氣量為穩(wěn)定產(chǎn)氣量與穩(wěn)定生產(chǎn)段起點至套壓降為零段時間的乘積。

2 動儲量評價方法選擇

延安氣田Y井區(qū)構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部，開發(fā)目的層為上古生界盒8、山1、山2及本溪組，屬彈性氣驅(qū)動巖性氣藏，具有低滲致密、豐度低、氣井自然產(chǎn)能低、單井控制儲量低的特點，所有氣井需進行壓裂改造后才能投產(chǎn)。Y井區(qū)于2014年12月投產(chǎn)，截至2022年12月，總計投產(chǎn)氣井45口，平均開井數(shù)為37口，區(qū)塊日產(chǎn)氣量48.24×104m3/d，日產(chǎn)水量6.94 m3/d，平均單井產(chǎn)氣量1.01×104m3/d，平均單井產(chǎn)水量0.15m3/d，區(qū)塊累計產(chǎn)氣量16.30×108m3，累計產(chǎn)水量1.83×104m3。

根據(jù)延安氣田Y井區(qū)的儲層特征及開發(fā)現(xiàn)狀，通過不斷研究和現(xiàn)場應用的摸索和總結(jié)，在延安氣田Y井區(qū)選取15口（包含Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類）符合上述方法適用條件的氣井，分別采用壓降法、流動物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量不穩(wěn)定法、產(chǎn)量累計法和壓降速率法進行動儲量計算，以驗證以上各種方法在延安氣田Y井區(qū)動儲量計算中的相對可靠性。由于壓降法是根據(jù)關井后實測恢復后的地層壓力值進行計算，該方法計算所得動儲量結(jié)果相對準確，故以壓降法為參照標準進行相對誤差評價。

3 結(jié)果分析及方法優(yōu)選

采用選取的5種方法對Y井區(qū)15口氣井進行動儲量計算，以壓降法計算結(jié)果為參照（見表1），其他4種方法計算結(jié)果與之對比，流動物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量不穩(wěn)定法的相對誤差分別為7.9%和9.36%，誤差較??；產(chǎn)量累計法、壓降速率法的相對誤差分別為34.1%和29.77%，誤差偏大。以上結(jié)果表明，動儲量評價中流動物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法相對誤差小，基本符合工程計算的要求，可作為壓降法的輔助方法來驗證動儲量計算結(jié)果的準確性。

表1 Y井區(qū)氣井動儲量計算及誤差對比

結(jié)合氣田開發(fā)實際，分析產(chǎn)量累計法計算結(jié)果誤差偏大的主要因素有，下游冬季用氣高峰階段氣井提產(chǎn)保供，生產(chǎn)任務的影響引起階段工作制度變化，表現(xiàn)為計算結(jié)果總體偏小。而影響壓降速率法誤差偏大主要由于致密儲層非均質(zhì)性強、儲層改造形成裂縫的形態(tài)復雜引起的壓力的波動變化及氣井井筒儲集效應等因素的綜合影響，表現(xiàn)為計算結(jié)果普遍偏小。

綜上分析，對于Y井區(qū)壓力測試資料多、生產(chǎn)制度平穩(wěn)、產(chǎn)能較高的氣井，可采用壓降法、流動物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法計算氣井動儲量。

4 結(jié)論

（1）對比不同氣井動儲量計算方法的適用條件，優(yōu)選了5種方法對Y井區(qū)的15氣井進行了動儲量計算及與壓降法對比的誤差分析，結(jié)果表明，流動物質(zhì)平衡法及產(chǎn)量不穩(wěn)定法誤差較小，計算結(jié)果可信度高，可作為除壓降法外Y井區(qū)動儲量評價的主要方法。

（2）產(chǎn)量累計法、壓降速率法計算結(jié)果誤差偏大，不能單獨作為氣井動儲量評價的依據(jù)，使用時應參照壓降法、流動物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法確定計算結(jié)果。

（3）致密儲層采用壓降法時關井壓力恢復速度慢、時間長，而流動物質(zhì)平衡法須滲流達到擬穩(wěn)態(tài)條件且有兩次以上流壓測試，相較于以上兩種方法的限條件制，產(chǎn)量不穩(wěn)定法只需記錄全面準確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其適用性更高。