大牛地氣田D66井區(qū)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算

張家偉 王貴生 劉慧 陳志杰

(中石化華北分公司第一采氣廠，鄭州 450006)

氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是指當(dāng)?shù)貙訅毫禐榱銜r(shí)能夠動(dòng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量［1］。單井控制儲(chǔ)量是確定氣田合理井網(wǎng)密度并對(duì)單井進(jìn)行合理配產(chǎn)的重要依據(jù)。目前，常用的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法有:物質(zhì)平衡法(也稱(chēng)壓降法)、彈性二相法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法、壓差曲線法、不穩(wěn)定流動(dòng)法、數(shù)值模擬法及產(chǎn)量遞減法等［2-4］。大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段，區(qū)塊內(nèi)構(gòu)造及斷裂未發(fā)育，總體為北東高、西南低的平緩單斜構(gòu)造。氣藏自上而下發(fā)育7套氣層，主要產(chǎn)氣層位包括下石盒子組、山西組、石炭系太原組，屬低孔低滲致密砂巖巖性圈閉氣藏。氣田儲(chǔ)層橫向變化較大，非均質(zhì)性強(qiáng)。為了選擇合理的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本次研究針對(duì)大牛地氣田低滲透、非均質(zhì)強(qiáng)的特征，分別利用壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法及不穩(wěn)定滲流法對(duì)D66井區(qū)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比分析各方法的知用性及準(zhǔn)確性。

1 氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法研究

各種動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法都有其相應(yīng)的適用條件，所需氣藏資料均有差別，計(jì)算準(zhǔn)確性不盡相同。相對(duì)而言，壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定流動(dòng)法的適用性相對(duì)較強(qiáng)，需要的資料要求亦容易滿足，因此本次研究只對(duì)這3種方法進(jìn)行比較。

1.1 壓降法

壓降法計(jì)算控制儲(chǔ)量的基本原理建立在物質(zhì)平衡方程的基礎(chǔ)上。定容封閉氣藏壓降法計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的公式為:

式中:p—地層壓力，MPa;

pi—原始地層壓力，MPa;

zi—原始?xì)怏w偏差系數(shù);

z—?dú)怏w偏差系數(shù);

Gp—?dú)饩塾?jì)產(chǎn)氣量，m3;

Gd—單井動(dòng)態(tài)控制儲(chǔ)量，m3。

圖1 壓降法原理示意圖

圖1為壓降法原理示意圖。可以看出，在直線坐標(biāo)系上，以累計(jì)產(chǎn)氣量為x軸，以p/z為y軸，該式是一個(gè)斜率為B、截距為A的直線方程。若當(dāng)前獲取的地層壓力點(diǎn)越多，用最小二乘法線性回歸越能更準(zhǔn)確地確定A和B，進(jìn)而確定線性方程。當(dāng)p取0時(shí)，可得到動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

以D66井區(qū)的D66井為例，在該井進(jìn)行5次壓恢測(cè)試，利用壓降法計(jì)算其儲(chǔ)量。圖2為利用壓降法計(jì)算的D66井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量曲線圖。累計(jì)產(chǎn)氣量與視地層壓力的關(guān)系曲線線性回歸得到關(guān)系式:y=-0.005 6x+25.307 0，則用壓降法算得動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

圖2 利用壓降法計(jì)算的D66井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量曲線圖

壓降法要求至少設(shè)置2個(gè)關(guān)井壓力恢復(fù)測(cè)試點(diǎn)，目前D66井區(qū)只有5口井進(jìn)行了2次以上的壓恢測(cè)試。利用壓降法進(jìn)行計(jì)算，平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.46 ×108m3。

1.2 流動(dòng)物質(zhì)平衡法

根據(jù)滲流力學(xué)原理，氣井達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)，其視井底流動(dòng)壓力和視套壓壓力同視地層壓力具有相同的變化特征，即三者在坐標(biāo)軸上的斜率一致。圖3為流動(dòng)物質(zhì)平衡法原理示意圖。

圖3 流動(dòng)物質(zhì)平衡法原理示意圖

首先繪制視流動(dòng)壓力(pwf/z)與累計(jì)產(chǎn)氣量Gp的關(guān)系曲線，擬合得到方程:獲得斜率A后，結(jié)合B=pi/zi，求得

D66井于2007年11月投產(chǎn)，2010年6月已進(jìn)入擬穩(wěn)定狀態(tài)。該井的原始地層壓力為24.29 MPa，視地層壓力為26.26 MPa，根據(jù)公式求得D66井區(qū)的單井動(dòng)用儲(chǔ)量Gd為0.43×108m3。圖4為利用流動(dòng)物質(zhì)平衡法計(jì)算的D66井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量示意圖。

該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是，可以在不關(guān)井的條件下求取氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，適合生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)且工作制度穩(wěn)定的中高產(chǎn)井，并且該方法計(jì)算的儲(chǔ)量可以作為壓降法計(jì)算儲(chǔ)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。D66井區(qū)目前達(dá)到流動(dòng)物質(zhì)平衡法計(jì)算條件的氣井有134口，平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.31×108m3。

圖4 利用流動(dòng)物質(zhì)平衡法計(jì)算的D66井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量曲線圖

1.3 不穩(wěn)定流動(dòng)法

不穩(wěn)定流動(dòng)法又可細(xì)分為Blasingame法、Agarwal-Gardner法、NPI法、Transient法等4種常用方法。利用單井的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)(套壓和產(chǎn)氣量)分析，可建立單井儲(chǔ)層模型，擬合模型理論數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到儲(chǔ)層參數(shù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式求得單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。目前主要應(yīng)用FAST和TOPAZE軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算。

運(yùn)用不穩(wěn)定流動(dòng)法計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量時(shí)，必須已知?dú)饩娜债a(chǎn)氣量和相應(yīng)的井底流壓。井底流壓可以通過(guò)井底壓力計(jì)直接測(cè)量，但考慮到工藝和經(jīng)濟(jì)的可行性，絕大多數(shù)井不能實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間的井底流壓監(jiān)測(cè)?？梢詫⒂蛪夯蛘咛讐簲?shù)據(jù)折算到氣層中深的壓力作為井底流壓，然后用不穩(wěn)定流動(dòng)分析方法計(jì)算單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、儲(chǔ)層滲透率和表皮系數(shù)等。在此基礎(chǔ)上建立氣藏的地質(zhì)和數(shù)學(xué)模型，并調(diào)整動(dòng)儲(chǔ)量、滲透率和表皮系數(shù)等參數(shù)，使計(jì)算出來(lái)的單井生產(chǎn)歷史與實(shí)際生產(chǎn)歷史相吻合，此時(shí)的參數(shù)基本上反映了地層的實(shí)際情況。

利用Topaze軟件建立地質(zhì)和滲流模型，輸入D66井的日產(chǎn)氣量和套壓數(shù)據(jù)，通過(guò)微調(diào)各項(xiàng)參數(shù)(如滲透率、表皮系數(shù)和動(dòng)儲(chǔ)量等)，使得計(jì)算所得的壓力值與氣井實(shí)際的壓力歷史數(shù)據(jù)相吻合，最后得到的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.47×108m3。圖5為T(mén)opaze方法計(jì)算的D66井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量曲線圖。

不穩(wěn)定流動(dòng)分析方法主要是利用單井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史數(shù)據(jù)(即產(chǎn)量和流壓)，進(jìn)行物質(zhì)平衡分析，進(jìn)而計(jì)算單井動(dòng)用儲(chǔ)量。其特點(diǎn)是只需要連續(xù)的單井日產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)，并不需要進(jìn)行定產(chǎn)量或者定壓生產(chǎn)，也不需要關(guān)井測(cè)壓，氣井產(chǎn)氣量與井底壓力可以變化，因而對(duì)產(chǎn)量和流壓數(shù)據(jù)沒(méi)有特殊要求。D66井區(qū)目前達(dá)到流動(dòng)物質(zhì)平衡法計(jì)算條件的氣井有204口，平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.28×108m3。

圖5 Topaze方法計(jì)算的D66井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量曲線圖

2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

目前，大牛地氣田D66井區(qū)探明儲(chǔ)量614.01×108m3，動(dòng)用儲(chǔ)量 531.12 × 108m3，未動(dòng)用儲(chǔ)量為82.89×108m3，動(dòng)用率為 86.5%。但采出程度較低，只有4.98%。根據(jù)無(wú)阻流量將D66井區(qū)的氣井分為3類(lèi):Ⅰ類(lèi)井無(wú)阻流量大于10×104m3;Ⅱ類(lèi)井無(wú)阻流量大于5×104m3;Ⅲ類(lèi)井無(wú)阻流量小于5×104m3。本區(qū)主要是以Ⅱ、Ⅲ類(lèi)井為主，Ⅲ類(lèi)井控制的動(dòng)儲(chǔ)量比例最大，但平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量只有0.24×108m3，平均控制半徑是131 m。圖6為各類(lèi)井比例及動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量比例圖。

圖6 各類(lèi)井?dāng)?shù)量及動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量比例圖

壓降法是關(guān)井條件下最常用的方法，主要受井底積液和壓力恢復(fù)程度的影響。因此應(yīng)用于Ⅲ類(lèi)井中壓力恢復(fù)較慢、井底有積液的氣井時(shí)效果會(huì)差一些。D66井區(qū)只有5口井進(jìn)行了2次以上的壓恢測(cè)試，其中I類(lèi)井3口，Ⅱ類(lèi)井2口，Ⅲ類(lèi)井1口，平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.46×108m3。由于能夠計(jì)算的樣本點(diǎn)較少，計(jì)算的平均結(jié)果偏高。

流動(dòng)物質(zhì)平衡法是在不關(guān)井條件下采用的方法，適用于生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)并且氣層流動(dòng)已經(jīng)進(jìn)入擬穩(wěn)定狀態(tài)的氣井。該方法用于有較長(zhǎng)生產(chǎn)歷史的Ⅰ、Ⅱ類(lèi)井效果較好，而用于壓力、產(chǎn)量不穩(wěn)定的Ⅲ類(lèi)井效果較差。D66井區(qū)達(dá)到流動(dòng)物質(zhì)平衡法計(jì)算要求的氣井共有134口，其中Ⅰ類(lèi)井10口，Ⅱ類(lèi)井39口，Ⅲ類(lèi)井85口，平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.25×108m3，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。

不穩(wěn)定流動(dòng)法(利用Topaze、FAST等軟件)的運(yùn)用依賴(lài)于準(zhǔn)確的壓力和產(chǎn)量計(jì)量，如果數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，得到的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際值就有一定的偏差。目前，D66井區(qū)能達(dá)到Topaze軟件計(jì)算條件的氣井有204口，其中Ⅰ類(lèi)井12口，Ⅱ類(lèi)井56口，Ⅲ類(lèi)井136口，平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.28×108m3。與初期的開(kāi)發(fā)方案相對(duì)比，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。

3 結(jié)語(yǔ)

氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量受生產(chǎn)時(shí)間、井網(wǎng)調(diào)整及井間干擾等因素的影響，因此，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是一個(gè)特定時(shí)間的儲(chǔ)量，并不是一個(gè)常數(shù)。

根據(jù)大牛地氣田D66井區(qū)分類(lèi)氣井的實(shí)際情況，分析了各類(lèi)方法的適應(yīng)性及可計(jì)算井?dāng)?shù)，分別利用上述3種方法對(duì)井區(qū)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算。對(duì)D66井區(qū)采用流動(dòng)物質(zhì)平衡法及不穩(wěn)定流動(dòng)法得到的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。

綜合分析流動(dòng)物質(zhì)平衡法及不穩(wěn)定流動(dòng)法得到的計(jì)算結(jié)果:大牛地氣田D66井區(qū)Ⅰ類(lèi)井平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.46×108m3;Ⅱ類(lèi)井平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.34×108m3;Ⅲ類(lèi)井平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.24×108m3。

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