張鳳喜 陳 明 王慶勇 馬國新

(上海石油天然氣有限公司)

氣藏儲量計算方法較多，可分為靜態(tài)法和動態(tài)法兩大類。靜態(tài)儲量計算方法主要是容積法；動態(tài)儲量計算目前主要分為物質平衡法、產量遞減法、油壓法、試井法等[1-4]。其中物質平衡法是氣藏計算動態(tài)儲量最常用的方法，該方法的要點在于獲取地層壓力。海上氣井壓力測試由于條件限制等因素測試費用較高，且關井測壓會影響氣井的生產。氣井關井尤其是凝析氣井的關井測壓，還會引起井底的積液，積液嚴重的井甚至在開井后必須采取誘噴等方式才能恢復自噴生產。文中引入動態(tài)物質平衡方法，利用井口壓力、產量數據來求取地層壓力從而確定氣藏動態(tài)儲量。

1 擬穩(wěn)態(tài)特性

依靠彈性能量開采的封閉氣藏，地層內壓力波的傳播過程分為兩個階段：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，其特性為單位時間內地層內各點壓力下降幅度相等[5]。

2 動態(tài)物質平衡

Palacio 和 Blasingame提出了物質平衡擬時間，從而建立了變產量和定產量生產之間的等效關系。

考慮氣體PVT性質變化及巖石壓縮性的影響，物質平衡擬時間定義為[6]：

氣井產能方程為：

(1)

式中：

上式引入物質平衡擬時間后整理得：

兩邊同乘以(kh/1.417qT)得：

(2)

將式(1)與式(2)聯(lián)立可得動態(tài)物質平衡數學模型簡化形式：

Pp=Ppwf+qbpss

式中：

將物質平衡擬時間帶入式(1)得

(3)

通過繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca圖版，可確定bpss值，進而獲得地層平均壓力Pp[7]，求取動態(tài)儲量(圖1，圖2)。

圖1 (Ppi-Ppwf)/q—tca 示意圖

圖2 動態(tài)物質平衡法示意圖

3 氣藏動態(tài)儲量計算方法

井底流壓數據是動態(tài)物質平衡應用的充分條件之一，生產過程中流壓為間歇的不連續(xù)數據，而井口油壓及產氣量為連續(xù)的實時監(jiān)測數據。應用井口油壓及產量數據借助成熟的管流軟件在優(yōu)選流動相關式的基礎上進行壓力折算，可獲得對應的流壓數據。通過對流壓進行回放，基于動態(tài)物質平衡基本原理，獲取當前地層平均壓力，進而獲得氣藏動態(tài)儲量。計算步驟如下：

(1)基礎數據收集：氣藏埋深、有效厚度、地層壓力、溫度數據、單井測試數據、井身結構數據、井口油壓、產量數據、流體PVT分析資料等；

(2)數據質量分析：對井口油壓及產量數據進行整理，確定物質平衡時間tca；

(3)流動相關式擬合：通過既有的壓力測試數據，借助管流軟件進行流動相關式擬合，選出合適的流動相關式；

(4)繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca曲線，確定bpss；

(5)計算地層平均壓力Pp；

(6)計算視地層壓力Pp/Z，繪制Pp/z—Gp曲線，獲得單井動態(tài)儲量。

4 應用

東海某氣田埋深在3400m～3450m，儲層孔隙度在0.15～0.17左右，測井解釋儲層滲透率在70mD～100mD之間，地層壓力梯度為1.01MPa/100，產層溫度135.2℃。該氣藏某氣井2000年投產至今累產氣6.78×108m3，生產早已進入擬穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，該井2005年以來壓力產量歷史(圖3)，應用上述介紹的計算方法求取其動態(tài)儲量。

圖3 B3井生產歷史曲線

通過對壓力測試資料進行整理發(fā)現(xiàn)，該井自2005年以來做過三次流靜壓測試。通過壓力梯度回歸，獲得產層對應的流壓和地層平均壓力。借助斯倫貝謝公司Pipesim管流軟件對三次流壓測試數據進行擬合，選定了適合該井的流動相關式，以此為基礎計算其它生產時間下的流壓，從而實現(xiàn)了流壓的數據回放(圖4)。

圖4 流壓擬合與計算

通過繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca曲線，獲取bpss值，進而計算擬穩(wěn)態(tài)條件下地層壓力Pp，依據動態(tài)物質平衡原理獲取單井動態(tài)儲量(圖5)。

圖5 單井動態(tài)物質平衡曲線

動態(tài)物質平衡法計算的動態(tài)儲量與其它氣井常規(guī)動態(tài)儲量計算方法相比(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算過程中壓力點數據較少而引起的偏差。

表1 動態(tài)儲量計算結果對比

5 結論

(1)動態(tài)物質平衡引入到海上氣井動態(tài)分析中，可以在無需關井的前提下獲取地層壓力，減少了海上油氣井測試的作業(yè)費用，同時，可保證正常的生產運行計劃不被測試作業(yè)擾亂，減少了產量損失，提高了開井時率；

(2)采用本文所提出的方法，可充分利用油壓、產量數據建立起一套動態(tài)儲量計算方法，對不便開展靜壓測試作業(yè)的油氣井的儲量計算，具有較強的推廣價值；

(3)實踐證明，動態(tài)物質平衡法能同時綜合考慮產量、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，在動態(tài)儲量計算中更據科學性和合理性。

符號說明：

tc、tca—物質平衡時間，d；

q—天然氣產量，104m3/d；

μgi、μg—天然氣粘度，mPa·S

Cg—天然氣壓縮系數，MPa-1；

Cti、Ct—儲層綜合壓縮系數，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—儲層滲透率，10-3mD；

h—儲層有效厚度，m；

Φ—孔隙度，小數；

Gp—累采氣量，108m3；

Gi—單井控制儲量，108m3；

T—油藏溫度，R°；

Tst—標準溫度，519.668 R°；

i—原始地層條件下參數。

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

2 盧小敏.氣藏動態(tài)預測物質平衡法研究[J].天然氣勘探與開發(fā)，1999,9,22(3)：29-38.

3 李騫，郭平，黃全華.氣井動態(tài)儲量方法研究[J].重慶科技學院學報，2008,12,10(6)：34-36.

4 程時清，李菊花，李相方等.用物質平衡-二項式產能方程計算氣井動態(tài)儲量[J].新疆石油地質，2005,4,26(2)：181-182.

5 張建國，雷光倫，張艷玉.油氣層滲流力學[M].石油大學出版社，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，關文均，趙偉,等.物質平衡擬時間在低滲透氣藏動態(tài)分析中的應用[J].天然氣技術，2007,12,1(6)：53-56.