高含硫氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法的應(yīng)用實(shí)例

張 磊，鐘國(guó)平，張 容，韓玉春，王浩宇

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司采氣二廠，四川閬中 637400；2.四川吉瑞祥能源技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，四川德陽(yáng) 618008；3.四川美豐化工股份有限公司，四川德陽(yáng) 618000；4.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都 610041）

儲(chǔ)量的準(zhǔn)確計(jì)算是氣藏高效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，儲(chǔ)量的計(jì)算包括靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。靜態(tài)法儲(chǔ)量（也稱(chēng)容積法儲(chǔ)量）是指在氣藏開(kāi)采之前，采用氣藏靜態(tài)地質(zhì)參數(shù)計(jì)算的地下氣體所占據(jù)孔隙空間的容積。由于超深層高含硫氣藏地層屬于礁灘型碳酸鹽巖氣藏、儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性強(qiáng)，因此，獲取的儲(chǔ)層參數(shù)通常不準(zhǔn)確，導(dǎo)致容積法估算的地質(zhì)儲(chǔ)量精度不高。動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是指利用產(chǎn)量、壓力等生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算在開(kāi)采過(guò)程中儲(chǔ)層壓力降落波及到的那部分巖石孔隙中氣體的容積[1]，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量只是反映已射孔且地層壓降漏斗已波及到的那部分儲(chǔ)量，對(duì)于非均質(zhì)性較強(qiáng)、雙重介質(zhì)或三重介質(zhì)的情況，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量隨著氣藏開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量值變化趨勢(shì)是增加的。采用具有相同參數(shù)的不同計(jì)算方法聯(lián)合求解動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，在某種意義上雖然彌補(bǔ)了資料不足的困難，但是，需要仔細(xì)分析計(jì)算結(jié)果精度。多種方法同時(shí)計(jì)算、互相驗(yàn)證，根據(jù)氣藏實(shí)際情況，認(rèn)真分析后選用合理的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量值。

高含硫氣藏天然氣產(chǎn)出流體中硫化氫含量高、平面與縱向上氣體組分分布不均，氣藏產(chǎn)出流體相態(tài)特征復(fù)雜及存在相變，導(dǎo)致傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法不再適用于高含硫氣藏。目前計(jì)算常規(guī)氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的方法主要有壓降法、物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定試井分析法、產(chǎn)量遞減分析法等12 種方法（見(jiàn)表1）。表1 中的儲(chǔ)量計(jì)算方法通常都適用于傳統(tǒng)常規(guī)氣藏，不同參數(shù)情況和不同的開(kāi)發(fā)階段應(yīng)選用不同的計(jì)算方法。不同計(jì)算方法都有具體特點(diǎn)和各自優(yōu)缺點(diǎn)，如容積法雖適用各個(gè)開(kāi)發(fā)階段，但對(duì)于高含硫氣藏，其儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層厚度、面積等參數(shù)難以準(zhǔn)確確定，在氣藏開(kāi)采進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)期后，必須采用動(dòng)態(tài)法復(fù)核儲(chǔ)量；傳統(tǒng)物質(zhì)平衡法建立在質(zhì)量守恒原理和氣體狀態(tài)方程基礎(chǔ)之上，在氣藏開(kāi)采均衡與壓降同步的情況下適用。氣藏在生產(chǎn)過(guò)程中，流體中固硫、液硫的沉積或析出引起高含硫氣藏物質(zhì)平衡方程的準(zhǔn)確建立難度較大；不穩(wěn)定試井分析法確定氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量包括壓力恢復(fù)曲線法和壓降曲線法，其計(jì)算值代表了測(cè)壓波及范圍內(nèi)的控制地質(zhì)儲(chǔ)量，通常小于容積法計(jì)算值[2]；現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法是基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式，氣藏進(jìn)入遞減期的時(shí)間越長(zhǎng)該方法越適用。

表1 氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法匯總表

針對(duì)高含硫氣藏，本文采用含超深層高含硫氣藏天然氣偏差系數(shù)值經(jīng)驗(yàn)公式的壓降法，基于Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)的高低壓分區(qū)物質(zhì)平衡法、Blasingame 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法，結(jié)合D7 礁群開(kāi)展動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算實(shí)例分析，結(jié)果表明上述三種方法更適用于高含硫氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算。

1 高含硫氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法

1.1 壓降法

氣藏的物質(zhì)平衡方法是[3]：

采用定容封閉氣藏（或氣井）的累積采氣量與地層壓力的下降關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量（即：壓降法）。

即有：G=a/b

其中，超深層高含硫氣藏天然氣偏差系數(shù)值的計(jì)算公式如下。

式中：PPr＝P/PPc、TPr＝T/TPc。TPc－高含硫天然氣臨界溫度，K；PPc－高含硫天然氣臨界壓力，MPa；PPr－高含硫天然氣對(duì)比壓力，無(wú)量綱；TPr－高含硫天然氣對(duì)比溫度，無(wú)量綱。

該方法的準(zhǔn)確程度依賴于氣藏地層壓力和高含硫天然氣偏差系數(shù)值的精確確定（見(jiàn)圖1）。

圖1 壓降法示意圖

1.2 Blasingame 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法

現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法主要是在獲取氣井實(shí)際儲(chǔ)層參數(shù)、鉆完井參數(shù)、實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過(guò)特征圖版擬合的方式計(jì)算氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。產(chǎn)量遞減分析方法包括：傳統(tǒng)Arps 遞減方法、Fetkovich 方法、Blasingame 方法、Agarwal-Gardner 方法、流動(dòng)物質(zhì)平衡方法。傳統(tǒng)Arps 遞減方法依據(jù)氣井產(chǎn)量變化，僅適用于氣井定壓生產(chǎn)情況，國(guó)內(nèi)氣井普遍采用定產(chǎn)降壓生產(chǎn)制度；Fetkovich 方法僅適用于氣井定井底流壓生產(chǎn)的情形，氣井井底流壓實(shí)際是非定壓；Agarwal-Gardner方法中的壓力導(dǎo)數(shù)項(xiàng)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的精度要求很高，往往造成在圖版中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)較散亂；流動(dòng)物質(zhì)平衡方法要求氣井生產(chǎn)達(dá)到擬穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)，適用于常規(guī)中高滲透性氣藏；Blasingame 方法適用于氣井變井底流壓和變產(chǎn)量條件下的產(chǎn)量遞減分析，適用范圍相對(duì)較廣，因此，針對(duì)高含硫氣井推薦采用Blasingame 方法計(jì)算氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量[1]。

式中各項(xiàng)參數(shù)的定義和單位制詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。

1.3 Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法

在氣井產(chǎn)生水侵情況下，常規(guī)的計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的方法必須考慮水侵量大小的影響，因此，產(chǎn)水井必須在準(zhǔn)確計(jì)算動(dòng)態(tài)水侵量的前提下，才能準(zhǔn)確確定出氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。

含水層水侵同時(shí)也是影響高含硫礁灘型氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的重要因素，計(jì)算水侵量的方法有Hurst 修正穩(wěn)態(tài)、Carter-Tracy 等多種方法[4－10]。這些水侵量計(jì)算模型在精度上都比以前的方法有了很大的提高。從氣藏工程目前的理論進(jìn)展來(lái)看，非穩(wěn)態(tài)方法是最嚴(yán)格的氣井水侵量計(jì)算方法，結(jié)合氣藏的實(shí)際地質(zhì)情況，可以確定動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、水侵量、入侵角、滲透率、孔隙度和厚度等參數(shù)。

Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法計(jì)算水侵量公式如下。

式中：We-累積水侵量，m3；BR-水侵系數(shù)，m3/MPa；ΔP-氣水界面處壓降，MPa；WeD-無(wú)因次水侵量，無(wú)量綱。

高含硫有水氣藏高低壓分區(qū)物質(zhì)平衡方程為[11]：

（1）當(dāng)P≥40 MPa 時(shí)，CX 氣藏的P/μZ=常數(shù)，物質(zhì)平衡方程為：

（2）當(dāng)P＜40 MPa 時(shí)，CX 氣藏物質(zhì)平衡方程為：

2 實(shí)例分析

D7 礁群屬于典型超深高含硫定容封閉氣藏，底水不活躍，礁相儲(chǔ)層均厚65 m，容積法計(jì)算的地質(zhì)儲(chǔ)量約160×108m3，該礁群東南端底部含水。該礁群含有D103H、D1-1H、D103-1H、D101-1H 共4 口氣井，其中，D103H、D1-1H、D103-1H 這3 口氣井屬于D7 礁群的D7-103 井區(qū)。

2.1 壓降法

D7-103 井區(qū)含有D103H、D1-1H、D103-1H 共3口氣井，分別假設(shè)該礁群連通或不連通，開(kāi)展動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算（見(jiàn)圖2～圖5、表2），在不連通情況下3 口井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量合計(jì)98.60×108m3，在連通情況下計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是101.41×108m3，兩種情況下G103H 礁群的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果相差2.81×108m3，壓降法計(jì)算結(jié)果對(duì)比G103H 礁群地質(zhì)儲(chǔ)量的相對(duì)誤差小于3%，在不考慮硫沉積和水侵影響的情況下，通過(guò)實(shí)測(cè)地層壓力和準(zhǔn)確計(jì)算偏差系數(shù)，采用壓降法計(jì)算該類(lèi)氣藏（單井或礁群）的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是可靠的。

表2 壓降法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果表

圖2 D103H 礁群連通情況下壓降法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

圖3 D1-1H 井不連通情況下壓降法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

圖4 D103H 井不連通情況下壓降法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

圖5 D103-1H 井不連通情況下壓降法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

2.2 Blasingame 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法

在準(zhǔn)確獲取氣井日產(chǎn)量數(shù)據(jù)及考慮氣井PVT 數(shù)據(jù)隨壓力的變化情況下，可以采用Blasingame 遞減曲線圖版開(kāi)展氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量預(yù)測(cè)。D7-103 井區(qū)中的D103H、D1-1H、D103-1H 的3 口氣井采用Blasingame遞減曲線圖版預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量結(jié)果（見(jiàn)表3），該方法預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與實(shí)測(cè)壓降法的結(jié)果相差約2.2×108m3，但是，D103H 井兩種方法計(jì)算的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量結(jié)果基本一致，說(shuō)明該方法預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量值可靠[12-15]。

表3 D103 井區(qū)Blasingame 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析法與壓降法動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

2.3 Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法

基于精細(xì)的物質(zhì)平衡方程（見(jiàn)公式（6）～公式（8）），采用IPM 軟件MBAL 模塊開(kāi)展D101-1H 井的水侵量、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算分析（見(jiàn)圖6、表4）。

圖6 D101-1H 井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果

表4 D101-1H 井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果表

實(shí)例計(jì)算分析表明D101-1H 的水體相對(duì)較小，該井儲(chǔ)層很可能發(fā)育微裂縫（具有高滲帶特征），進(jìn)而溝通了水體，導(dǎo)致氣井產(chǎn)水[16-20]。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)實(shí)例分析，認(rèn)為超深層高含硫氣井采用壓降法、Blasingame 現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法、Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量較為準(zhǔn)確。

（2）由于受到超深層高含硫氣井生產(chǎn)制度、生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取精度有限、儲(chǔ)層滲透性不高及非均質(zhì)性強(qiáng)的限制，針對(duì)超深高含硫氣井，現(xiàn)代產(chǎn)量遞減分析方法中Blasingame 方法更適用。

（3）超深高含硫產(chǎn)水氣井，基于精細(xì)的物質(zhì)平衡方程，采用Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法計(jì)算水侵量，進(jìn)而確定產(chǎn)水氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量更可靠。