一種估算儲氣庫含氣飽和度的方法

安莎麗　唐立根　馬立濤　郭 凱　崔曉龍

(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)上海分公司， 上海 200030；

2. 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院， 河北 廊坊 065007)

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一種估算儲氣庫含氣飽和度的方法

安莎麗1唐立根2馬立濤1郭 凱2崔曉龍1

(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)上海分公司， 上海 200030；

2. 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院， 河北 廊坊 065007)

摘要：針對B儲氣庫運(yùn)行10年尚未達(dá)到設(shè)計能力的事實(shí)，設(shè)計室內(nèi)實(shí)驗(yàn)獲得氣水兩相相對滲透率曲線，應(yīng)用產(chǎn)量不穩(wěn)定分析方法獲得井控儲層參數(shù)，計算井控儲層氣水兩相的相對滲透率，用圖解法計算井控儲層的平均含氣飽和度。分析采氣井生產(chǎn)動態(tài)，發(fā)現(xiàn)水氣比和含氣飽和度在全庫中的變化趨勢具有一致性，從而驗(yàn)證了平均含氣飽和度計算方法的可靠性。

關(guān)鍵詞：儲氣庫； 單井潛力； 相對滲透率； 含氣飽和度； 產(chǎn)量不穩(wěn)定分析

B儲氣庫是陜京管道的配套設(shè)施，位于大港油田，為一背斜構(gòu)造，處于四周被斷層封閉的斷塊內(nèi)，主力層位為下第三系沙一下段。儲氣庫于2002年6月10日投產(chǎn)以來，經(jīng)過近10個周期的運(yùn)行，工作氣量達(dá)到1.29×108m3，為北京市天然氣的安全、平穩(wěn)供應(yīng)發(fā)揮了巨大的作用[1]。但是當(dāng)前儲氣庫工作氣量與設(shè)計值2.17×108m3仍有一定的差距，需要進(jìn)一步提高工作氣量和庫容量。在全庫7口生產(chǎn)井中，如何定量評價單井控制儲層的利用率仍舊是個難題。本次研究提出了一種計算井控儲層平均含氣飽和度的方法，為衡量單井在儲氣庫運(yùn)行中的作用及改善潛力提供依據(jù)。

1基本參數(shù)

根據(jù)B儲氣庫2010 — 2011年的生產(chǎn)動態(tài)，擬合生產(chǎn)歷史，采用產(chǎn)量不穩(wěn)定分析方法，得到井控儲層的基本參數(shù)，并利用試井解釋資料分析數(shù)據(jù)的可靠性。

1.1地層參數(shù)求取

選取Blasingame、AG、NPI、Transient等4種產(chǎn)量不穩(wěn)定分析模型，通過生產(chǎn)歷史擬合，求取不同理論模型的參數(shù)：井控儲量、井控半徑、滲透率(Kn)、表皮系數(shù)[2-5]，并以“1井”為例進(jìn)行計算。計算結(jié)果見表1，不同模型計算的井控儲量、滲透率和表皮系數(shù)變化幅度分別小于1.6%，5.5%，11.6%。按照“1井”的擬合方法，得到B儲氣庫7口生產(chǎn)井的儲層參數(shù)，見表2。

表1　“1井”儲層參數(shù)擬合參數(shù)表

表2　B儲生產(chǎn)井儲層參數(shù)擬合表

1.2數(shù)據(jù)可靠性分析

影響儲層表皮系數(shù)的因素很多，如鉆井、完井、射孔、增產(chǎn)措施等工序[6]。按照經(jīng)驗(yàn)判斷該庫在實(shí)施增產(chǎn)措施后，儲層受到重組分污染的可能性極小，屬于輕度污染。產(chǎn)量不穩(wěn)定法擬合得到的表皮系數(shù)均小于2，與生產(chǎn)井的實(shí)際試井?dāng)?shù)據(jù)相吻合，說明判斷可靠。

2002年11月，“5井”進(jìn)行了壓力恢復(fù)試井，下入高精度壓力計至井底，測得井底流壓在關(guān)井過程中的變化，試井解釋得到儲層有效滲透率Ke為61.30×10-3μm2。本次計算滲透率過程中，將精度遠(yuǎn)低于試井壓力計的井口油壓折算為井底流壓。該井后期含水增加，嚴(yán)重影響井底流壓的折算精度，在雙重不利因素影響下，擬合得到儲層滲透率為56.55×10-3μm2，與試井解釋結(jié)果相比誤差在10%以內(nèi)，說明采用產(chǎn)量不穩(wěn)定分析模型得到的結(jié)果是可靠的。

2計算過程

2.1氣水兩相相對滲透率

在應(yīng)用產(chǎn)量不穩(wěn)定分析方法作單井生產(chǎn)歷史擬合時，所求滲透率為地層中氣水兩相滲流時的滲透率。儲層中氣水兩相相對滲透率之和為擬合的氣水兩相滲透率之和Kn與儲層有效滲透率Ke的比值。 B儲氣庫7口生產(chǎn)井的KnKe值見表3。

表3　氣水兩相相對滲透率計算結(jié)果

2.2氣水相滲曲線

從該儲氣庫的主力層位取心并測試基礎(chǔ)物性，挑選孔隙度為25.3%、滲透率為120.22×10-3μm2的巖心作氣水相對滲透率實(shí)驗(yàn)。按照SYT 5345 — 2007《巖石中兩相相對滲透率測定方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展實(shí)驗(yàn)，獲得氣相相對滲透率、水相相對滲透率以及氣水兩相相對滲透率之和與含水飽和度的關(guān)系曲線，見圖1。

2.3含氣飽和度

如圖1所示，氣相相對滲透率與含水飽和度之間存在單函數(shù)關(guān)系，即氣相相對滲透率與含水飽和度之間一一對應(yīng)，水相相對滲透率曲線亦然。但氣水兩相相對滲透率之和與含水飽和度之間并非單函數(shù)關(guān)系，同一個氣水兩相相對滲透率之和對應(yīng)2個含水飽和度。為通過兩相相對滲透率求取含水飽和度帶來了困難。

圖1　B儲氣庫主力層位氣水相對滲透率曲線

研究發(fā)現(xiàn)，氣水兩相相對滲透率之和曲線呈“V”型，曲線左半部分含水飽和度較低，共同滲流的兩相流體中水相貢獻(xiàn)較小，對應(yīng)于儲氣庫生產(chǎn)動態(tài)中水氣比較低；曲線右部分含水飽和度較高，共同滲流的兩相流體中水相貢獻(xiàn)較大，對應(yīng)于儲氣庫生產(chǎn)動態(tài)中的水氣比較高。

分析儲氣庫的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)知其在整個生產(chǎn)過程中水氣比較低，否則氣井無法將水舉升至地面。因此，在應(yīng)用氣水兩相相對滲透率之和曲線時選取“V”型的左半部分。

將產(chǎn)量不穩(wěn)定分析獲得的氣水兩相相對滲透率之和與實(shí)驗(yàn)獲得的氣水相對滲透率曲線關(guān)聯(lián)對比，用圖解法求得井控儲層的平均含水飽和度，如表4所示。求取B儲氣庫7口井的含水飽和度數(shù)據(jù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成含氣飽和度，見表4。

表4　井控儲層平均含氣飽和度計算結(jié)果

3結(jié)果分析

由計算結(jié)果可知，具有注采雙重功能的“1井”、“2井”、“3井”、“4井”和“5井”的水氣比遠(yuǎn)高于采氣井“76井”和“30井”(表5)。生產(chǎn)的水氣比與計算平均含水飽和度的變化規(guī)律基本一致，說明利用圖解法求取含氣飽和度是可靠的。

表5　不同水氣比下的含氣飽和度

分析單井控制儲層平均含氣飽和度可知，在同一個儲氣庫中，7口井各自控制儲層的平均含氣飽和度并不一致，說明不同井控儲層在儲氣庫運(yùn)行過程中的貢獻(xiàn)不同。其中“76井”和“30井”附近含氣飽和度在全庫中最低，與“1井”、“2井”和“4井”相比仍然有較大的改善空間。

4結(jié)語

(1)應(yīng)用產(chǎn)量不穩(wěn)定分析方法，擬合氣井的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，獲得井控儲量、滲透率和表皮系數(shù)等參數(shù)，與不穩(wěn)定試井解釋結(jié)果相近，增加了擬合參數(shù)的可靠性。

(2)利用擬合參數(shù)計算了氣水兩相相對滲透率，與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)獲得的氣水相對滲透率曲線比對，用圖解法求得井控儲層的含水飽和度，進(jìn)而求取含氣飽和度。

(3)利用圖解法計算的含氣飽和度與實(shí)際生產(chǎn)水氣比匹配較好。根據(jù)含氣飽和度的大小，可為儲氣庫改善注氣提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王皆明,朱亞東,王莉，等.北京地區(qū)地下儲氣庫方案研究[J].石油學(xué)報，2000.21(3):100-104.

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[6] 陳元千.氣井表皮系數(shù)分解法[J].新疆石油地質(zhì),2004,25(2):160-164.

A Method for Calculating Pseudo Gas Saturation in Underground Gas Storage Well

ANShali1TANGLigen2MALitao1GUOKai1CUIXiaolong1

(1. Engineering Technology Shanghai Branch, CNOOC Energy Development Ltd., Shanghai 200030, China;2. Langfang Branch, Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Langfang Hebei 065007, China)

Abstract:Based on the fact that B gas storage has not yet reached the design capacity in the previous ten years, in his paper gas-water relative permeability curves were tested through experiments, meanwhile production performance for withdrawal cycle was studied by rate transient analysis, and acquired pseudo-permeability of single well as a result. With the combination of relative pseudo-permeability and gas-water relative permeability curve, pseudo-gas-saturation of single well′s drainage area was obtained. Furthermore, the reliability of the method was demonstrated when studying water gas ratio of production data.

Key words:gas storage; reservoir efficiency; relative permeability; gas saturation; rate transient analysis

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-1980(2016)01-0031-03

中圖分類號：TE972

作者簡介：安莎麗(1962 — )，女，工程師，研究方向?yàn)橛蜌獠毓こ獭?/p>

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“頁巖氣滲流機(jī)理及產(chǎn)能預(yù)測方法研究”(51174245)

收稿日期：2015-06-10