蘇里格氣田蘇五區(qū)塊天然氣動態(tài)儲量的計算

劉 琦羅平亞孫 雷歐陽誠潘 毅

1.西南石油大學(xué) 2.中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院

蘇里格氣田蘇五區(qū)塊天然氣動態(tài)儲量的計算

劉 琦1，2羅平亞1孫 雷1歐陽誠2潘 毅1

1.西南石油大學(xué) 2.中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院

劉琦等.蘇里格氣田蘇五區(qū)塊天然氣動態(tài)儲量的計算.天然氣工業(yè)，2012，32（6）：46-49.

運用氣藏開發(fā)動態(tài)資料，選取與氣藏相適應(yīng)的計算方法就能準確地確定其動態(tài)儲量，故而篩選不同氣藏的動態(tài)儲量計算方法十分重要。為此，針對鄂爾多斯盆地蘇里格低滲透強非均質(zhì)性氣田的生產(chǎn)動態(tài)特征，在動態(tài)資料不斷補充和豐富的基礎(chǔ)上，綜合運用壓降分析法、彈性二相法、廣義物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法、遞減曲線分析法等方法對蘇里格氣田的可動儲量進行了對比計算，分析了各種方法的適應(yīng)性以及計算結(jié)果的可靠性。結(jié)論認為，蘇5區(qū)塊宜采用壓降法和不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法計算其天然氣動態(tài)儲量，Ⅰ類井平均單井動態(tài)儲量為2 936×104m3，Ⅱ類井平均平均單井動態(tài)儲量為1 355×104m3，Ⅲ類井平均單井動態(tài)儲量僅為981×104m3。所得結(jié)果對蘇里格氣田開發(fā)中后期調(diào)整方案的制定以及氣藏產(chǎn)能的評價具有參考價值。

鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 蘇五區(qū)塊 低滲透儲集層 非均質(zhì)性 動態(tài)儲量 計算方法 開發(fā)中后期調(diào)整方案

氣藏可動儲量是指在現(xiàn)有工藝技術(shù)和現(xiàn)有井網(wǎng)開采方式不變的條件下，已開發(fā)地質(zhì)儲量中投入生產(chǎn)直至天然氣產(chǎn)量和波及范圍內(nèi)的地層壓力降為零時，可以從氣藏中流出的天然氣總量［1］。運用氣藏開發(fā)動態(tài)資料，篩選與之相適應(yīng)的動態(tài)計算方法才能準確確定動態(tài)儲量［2－4］，而對不同氣藏篩選氣藏動態(tài)儲量的計算方法具有十分重要的意義。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側(cè)，是大面積分布的砂巖巖性氣藏，主要產(chǎn)層為二疊系下石盒子組盒8段和山西組山1段。該氣田儲集層條件復(fù)雜，具有低豐度、低壓、低滲、非均質(zhì)性嚴重等特征。針對蘇里格氣田低滲透、強非均質(zhì)性特征，筆者分別運用氣藏工程壓降法、彈性二相法、廣義物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法、遞減曲線分析法對蘇里格氣田不同開發(fā)時期可動儲量進行了計算［5－10］，分析了不同方法的適應(yīng)性和可靠性，目的是篩選適合于蘇里格低滲透強非均質(zhì)氣田可動儲量的計算方法，對氣田開發(fā)中后期調(diào)整方案制定以及氣藏產(chǎn)能評價提供技術(shù)支持，這對蘇里格低滲透強非均質(zhì)氣田開發(fā)中后期調(diào)整方案制定以及氣藏產(chǎn)能評價都具有借鑒意義［11］。

1 動態(tài)儲量計算方法的選擇

1.1 壓降法

壓降法是定容封閉氣藏物質(zhì)平衡法在特定條件下的運用，根據(jù)氣藏的累積采氣量與地層壓力下降的關(guān)系來推算壓力波及儲集空間的儲量。壓降儲量的一般計算公式為：

壓降法要求采出程度大于10%，且至少具有兩個關(guān)井壓力恢復(fù)測試點。采出程度過低，壓力產(chǎn)量誤差對計算結(jié)果影響較大，壓力數(shù)據(jù)越多，分析更準確［12］。蘇里格氣田利用井口壓力折算法等不關(guān)井條件下地層壓力評價方法，可根據(jù)生產(chǎn)中短期恢復(fù)井口壓力、二項式產(chǎn)能方程等資料，計算氣井地層壓力，有效地補充了地層壓力數(shù)據(jù)點。蘇5區(qū)塊大部分氣井可動儲量基本穩(wěn)定，表現(xiàn)為直線型。

圖1 蘇5-X井壓降曲線圖

圖1為蘇5-X氣井的壓降儲量計算示意圖。該井于2006年10月12號投產(chǎn)，截至2010年底已累計采出天然氣243.12×104m3，根據(jù)曲線可計算得到：G＝530.26×104m3。

對蘇5區(qū)塊的部分氣井分3個時間段進行了關(guān)井，對氣井井口套壓得到一定恢復(fù)的氣井采用壓降法計算了氣井的動儲量。截至2010年底，蘇5區(qū)塊達到壓降法計算條件的氣井有139口，其中Ⅰ類氣井62口，平均單井動儲量2 604.51×104m3；Ⅱ類氣井42口，平均單井動儲量1 300.52×104m3；Ⅲ類氣井35口，平均單井動儲量1 144.73×104m3，經(jīng)計算139口氣井平均單井動儲量為1 842×104m3。

1.2 彈性二相法

根據(jù)滲流機理，對于有界封閉低滲致密砂巖氣藏，氣井開井后可分為3個流動階段：①地層線性流階段（無限導(dǎo)流垂直裂縫，pwf2—t1／2呈直線關(guān)系）或裂縫地層雙線性流（有限導(dǎo)流垂直裂縫，pwf2—t1／4呈直線關(guān)系）；②平面徑向流動階段（pwf2—lg t呈直線關(guān)系）；③穩(wěn)定流動或邊界反映階段（pwf2—t呈直線關(guān)系），該階段又稱為彈性二相段。井底壓力和時間滿足如下關(guān)系：

根據(jù)如上關(guān)系，可通過繪制氣藏彈性二相法壓力降落曲線并結(jié)合氣藏儲層巖石和流體的綜合壓縮系數(shù)、地層壓力、產(chǎn)量等參數(shù)，計算彈性二相法儲量。適用條件：壓降和產(chǎn)量相對穩(wěn)定，上下波動不得超過5%。

需要說明的是，蘇里格氣田氣井儲集單元具有低滲致密、遠端儲層物性連續(xù)性差、供氣邊界模糊的特征（很難出現(xiàn)穩(wěn)定的徑向流），在生產(chǎn)早期出現(xiàn)擬穩(wěn)定流態(tài)的可能性較小，一般不具備利用彈性二相法計算儲量的完全條件。蘇5區(qū)塊Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ氣井的統(tǒng)計資料顯示，就平均情況而言，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類氣井在生產(chǎn)900 d后，仍未出現(xiàn)明顯的穩(wěn)定流動態(tài)（壓降速度為常數(shù)），只是壓降速率在逐步減小，逐步接近擬穩(wěn)態(tài)。

針對致密低滲儲層的滲流特征，假定儲層遠端存在著一個移動的、基本不滲透的（實際上是低滲）模糊邊界，當(dāng)氣井穩(wěn)定生產(chǎn)一段時間后，壓力波及會觸及到此邊界，此時產(chǎn)量、壓力會出現(xiàn)“擬穩(wěn)態(tài)”（圖2），在求取pwf2—t關(guān)系曲線（近似直線）斜率后，可利用彈性二相法估算壓力波及范圍內(nèi)的可動儲量。該儲量僅能代表壓力波及范圍內(nèi)的可動儲量，隨著日后生產(chǎn)繼續(xù)，累積產(chǎn)氣量增加，需要重復(fù)計算予以進一步核實和校正。實踐證明，在不關(guān)井情況下，彈性二相法儲量具有重要的參考價值。蘇5區(qū)塊達到計算條件的氣井有41口，其中Ⅰ類氣井32口，平均單井動儲量4 525.71×104m3；Ⅱ類氣井6口，平均單井動儲量1 550.16×104m3；Ⅲ類氣井3口，平均單井動儲量1 505.26×104m3，經(jīng)計算41口氣井平均單井動儲量3 869×104m3。

圖2 蘇5-X氣井彈性二相段示意圖

1.3 廣義物質(zhì)平衡法（也稱流動物質(zhì)平衡法）

滲流力學(xué)原理認為，定容封閉消耗式氣藏在壓降流動過程中，當(dāng)所有的不滲透邊界影響都達到井筒后，氣體流動將達到擬穩(wěn)定狀態(tài)，此時氣藏壓力（或壓差）隨時間的變化率將固定不變，氣藏中不同時刻的壓力分布曲線彼此平行，壓降（壓差）與時間的關(guān)系呈線性關(guān)系。根據(jù)當(dāng)氣體流動達到擬穩(wěn)態(tài)后，在產(chǎn)量相對平穩(wěn)條件下，井底流壓與井口套壓差值相對穩(wěn)定的特征，L.Matter提出的用井口擬套壓代替廣義物質(zhì)平衡中擬地層壓力的思路，將物質(zhì)平衡方程變形為：

流動物質(zhì)平衡法最大的優(yōu)點是可在不關(guān)井條件下，求取氣井可動儲量，該方法計算的儲量可作為對壓降法儲量的檢驗。該方法適合生產(chǎn)時間較長且工作制度穩(wěn)定的中高產(chǎn)井。

圖3為蘇5-X氣井采用廣義物質(zhì)平衡法儲量計算示意圖。該井于2007年10月13號投產(chǎn)，截至2010年底累計采氣量達到了2 574.21×104m3，2009年12月氣體流動達到擬穩(wěn)定狀態(tài)，通過線性直線關(guān)系得到：G＝14 286.36×104m3。

圖3 蘇5-X井廣義物質(zhì)平衡法儲量計算示意圖

蘇5區(qū)塊目前達到物質(zhì)平衡法計算條件的氣井有52口，其中Ⅰ類氣井39口，平均單井動儲量4 805.31×104m3，Ⅱ類氣井10口，平均單井動儲量2 393.49×104m3，Ⅲ類氣井3口，平均單井動儲量1 914.01×104m3，經(jīng)計算52口氣井平均單井動儲量4 175×104m3。

1.4 不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法

不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法是將氣井的變壓力／變流量生產(chǎn)數(shù)據(jù)等效轉(zhuǎn)換為定流量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)圖版擬合生產(chǎn)史確定氣井泄流范圍屬性參數(shù)，從而計算氣井動儲量［13］。該方法解決了氣井工作制度頻繁改變而導(dǎo)致評價動儲量難度大的問題。目前比較常用的動態(tài)分析軟件Topaze及RTA就是基于這個原理編制的，簡稱為不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法。

1.4.1 Topaze不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法

運用Topaze動態(tài)分析軟件分別對蘇5區(qū)塊累計生產(chǎn)時間較長的氣井，進行了生產(chǎn)歷史的擬合。蘇5區(qū)塊參與擬合氣井134口，平均單井動儲量1 954×104m3。其中：Ⅰ類氣井63口，平均單井動儲量2 929.37×104m3；Ⅱ類氣井41口，平均單井動儲量1 258.51×104m3；Ⅲ類氣井30口，平均單井動儲量888.4×104m3。

1.4.2 RTA軟件不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法

根據(jù)不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法的原理，應(yīng)用引進的加拿大Fekete公司開發(fā)的RTA軟件對生產(chǎn)井壓力和產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行分析。軟件涵蓋了當(dāng)今世界最實用的儲量分析方法，在建模的基礎(chǔ)上，引入自動擬合理論，分析和計算各種儲層參數(shù)，例如泄油半徑、滲透率、表皮系數(shù)、井筒儲集系數(shù)、水驅(qū)特征等。計算結(jié)果具有較好的相對準確性和可靠性。

對蘇5區(qū)塊，本次采用不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法計算所參與擬合氣井149口，平均單井動儲量2 149×104m3。其中：Ⅰ類氣井67口，平均單井動儲量3 273×104m3；Ⅱ類氣井44口，平均單井動儲量1 505×104m3；Ⅲ類氣井38口，平均單井動儲量911×104m3。

2 結(jié)果對比分析

根據(jù)初步開發(fā)方案，蘇5區(qū)塊基本探明地質(zhì)儲量440.14×108m3，已動用儲量71.39×108m3，未動用儲量368.75×108m3，儲量動用率16.2%。

彈性二相法和廣義物質(zhì)平衡法是在不關(guān)井條件下采用的方法，對產(chǎn)量和壓力穩(wěn)定有一定要求，上下波動不得超過5%，同時要求地層流動進入擬穩(wěn)定狀態(tài)，該方法適用于生產(chǎn)歷史較長的Ⅰ、Ⅱ類氣井，Ⅲ類氣井由于壓力和產(chǎn)量不穩(wěn)定，應(yīng)用效果一般較差。對蘇里格氣田蘇5區(qū)塊，目前一般能達到此計算要求的氣井較少，彈性二相法達到要求的氣井共41口，其中Ⅲ類氣井僅3口，41口氣井平均單井動儲量3 869×104m3；廣義物質(zhì)平衡法達到計算要求的氣井共52口，其中Ⅲ類氣井僅3口，52口氣井平均單井動儲量4 175×104m3。達到要求的氣井多為生產(chǎn)時間較長、生產(chǎn)連續(xù)性好，產(chǎn)量、壓力較穩(wěn)定或下降規(guī)律較穩(wěn)定的優(yōu)類氣井，可看到對滿足計算條件的分類氣井計算單井動儲量，能夠計算的樣本點較少（Ⅲ類氣井最少）且計算的平均結(jié)果偏高。

壓降法是關(guān)井條件下常采用的方法，主要影響因素是井底積液、壓力恢復(fù)程度等，井底積液影響可以通過環(huán)空液面測試進行校正，或是取關(guān)井天數(shù)相同的點加以排除。該方法適用于生產(chǎn)歷史較長的Ⅰ、Ⅱ類氣井，Ⅲ類氣井由于壓力恢復(fù)緩慢或是生產(chǎn)時間較短以及井底積液多等因素，應(yīng)用效果差一些。蘇5區(qū)塊目前達到計算要求的氣井共139口，其中Ⅰ類氣井62口，Ⅱ類氣井42口，Ⅲ類氣井35口，平均單井動儲量1 842×104m3，計算結(jié)果較為可靠。

Topaze、RTA軟件涵蓋的動態(tài)分析方法較多，可以計算最終可采儲量、儲層物性參數(shù)、波及泄油半徑等，也可以進行氣井動態(tài)預(yù)測，是氣井動態(tài)分析常用的方法，它的應(yīng)用依賴于準確的壓力和產(chǎn)量計量，如果數(shù)據(jù)不準，得到的計算結(jié)果與實際情況有一定偏差［14］，蘇5區(qū)塊目前產(chǎn)水的氣井比較多，對不能確定單井產(chǎn)液量的產(chǎn)水氣井，在采用軟件擬合的時候結(jié)果偏差較大。蘇5區(qū)塊達到Topaze軟件計算法條件的氣井共134口，其中Ⅰ類氣井63口，Ⅱ類氣井41口，Ⅲ類氣井30口，平均單井動儲量1 954×104m3。達到RTA軟件計算法條件的氣井共149口，其中Ⅰ類氣井67口，Ⅱ類氣井44口，Ⅲ類氣井38口，平均單井動儲量2 149×104m3。與初期開發(fā)方案相比，其計算結(jié)果較可靠。

3 結(jié)論

1）氣井動態(tài)儲量受生產(chǎn)時間、壓力波及區(qū)域、井間干擾、井網(wǎng)調(diào)整等因素影響，因此，動態(tài)儲量是一個與某一特定時間相關(guān)的儲量，不是一個常量。

2）根據(jù)蘇5區(qū)塊分類氣井目前的動儲量情況，考慮以上4種計算方法的適用性和可計算樣本的數(shù)量，對蘇里格氣田蘇5區(qū)塊選擇采用壓降法和不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法（Topaze法、RTA法）得到的計算結(jié)果。

3）綜合分析壓降法和不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法得到的計算結(jié)果，蘇5區(qū)塊Ⅰ類井平均單井動儲量2 936×104m3；Ⅱ類井平均平均單井動儲量1 355×104m3；而Ⅲ類井平均單井動儲量僅為981×104m3。用分類井井?dāng)?shù)比例加權(quán)平均得到蘇5區(qū)塊平均單井動儲量1 857×104m3。

符 號 說 明

pi、p分別為原始地層壓力和氣井生產(chǎn)到某一時刻時的壓力，MPa；Zi、Z分別為氣體原始偏差系數(shù)和生產(chǎn)某一時刻時的氣體偏差系數(shù)；G為地質(zhì)儲量，m3；Gp為累計產(chǎn)氣量，m3；K為有效滲透率，mD；h為有效厚度，m；Ct為綜合壓縮系數(shù)，MPa－1；q為氣井的產(chǎn)量，104m3／d；Tsc為地面標準溫度，K；psc為地面標準壓力，MPa；μ為地層氣體黏度，mPa·s；T為地層溫度，K；S為表皮系數(shù)；pwf為井底流壓，MPa；pci為初始套壓，MPa；pc為套壓，MPa；pe為外界地層壓力，MPa；Re為供給半徑，m；rw為井筒半徑，m。

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（修改回稿日期 2012-04-05 編輯 韓曉渝）

10.3787／j.issn.1000-0976.2012.06.011

劉琦，女，1983年生，工程師，碩士；現(xiàn)從事氣田開發(fā)研究工作。地址：（610051）四川省成都市建設(shè)北路一段83號。電話：13882223316。E-mail：liuqiswpu＠126.com