延安氣田Y井區(qū)動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法研究

張力

陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院 陜西 西安 710075

動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是氣藏儲(chǔ)層中能夠參與滲流的那部分天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量。動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算是氣井動(dòng)態(tài)分析和綜合評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)，其計(jì)算結(jié)果是氣田開發(fā)方案制定、后期開發(fā)調(diào)整的重要依據(jù)。因此，在氣田開發(fā)的不同階段，充分利用已有資料進(jìn)行動(dòng)儲(chǔ)量核實(shí)，是掌握儲(chǔ)量動(dòng)用狀況、評(píng)價(jià)開發(fā)效果的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

延安氣田儲(chǔ)層低滲、致密，目前正處于陸續(xù)建產(chǎn)階段，生產(chǎn)井?dāng)?shù)量不斷增加，關(guān)井壓力恢復(fù)速度慢、時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)由于產(chǎn)量任務(wù)嚴(yán)峻及冬季用氣高峰期提產(chǎn)保供等綜合因素的影響，氣田不能大面積關(guān)井測(cè)壓，致使地層壓力測(cè)試數(shù)據(jù)少，因此采用依賴于準(zhǔn)確地層壓力[1-2]的常規(guī)壓降法進(jìn)行動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)將受到很大限制。

本文根據(jù)現(xiàn)有動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法的適用條件，選取了5種方法對(duì)延安氣田Y井區(qū)包含Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類的15口氣井進(jìn)行了動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算，通過誤差分析研究，最終確定了壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法這3種適合延安氣田開發(fā)現(xiàn)狀的動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法，為儲(chǔ)量動(dòng)用狀況和開發(fā)效果評(píng)價(jià)提供了理論支撐。

1 動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法及適用條件

1.1 壓降法

壓降法即物質(zhì)平衡法，該方法是根據(jù)物質(zhì)平衡方程原理來進(jìn)行氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算。壓降法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量所需參數(shù)少，僅需要原始地層壓力、當(dāng)前地層壓力及累計(jì)產(chǎn)氣量，該方法在氣井動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算中應(yīng)用廣泛［3］。此方法需要實(shí)測(cè)或計(jì)算的地層壓力值，適用于穩(wěn)產(chǎn)期或遞減期，采出程度應(yīng)大于10%。對(duì)于定容封閉氣藏的物質(zhì)平衡方程為：

式中：G——?dú)饩畡?dòng)儲(chǔ)量，108m3；Gp——?dú)饩塾?jì)產(chǎn)氣量，108m3；p——?dú)饩?dāng)前地層壓力，MPa；pi——?dú)饩嫉貙訅毫?，MPa；Zi——原始?xì)怏w偏差系數(shù)；Z——當(dāng)前氣體偏差系數(shù)；a、b為回歸方程系數(shù)。

圖1 壓降法的壓降與動(dòng)儲(chǔ)量曲線

1.2 流動(dòng)物質(zhì)平衡法

根據(jù)能量守恒定律和滲流力學(xué)原理，當(dāng)氣藏中滲流到達(dá)擬穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，地層中各處與井底、井筒各點(diǎn)的壓降速度相等，即為一個(gè)常數(shù)，且氣井的壓降漏斗曲線呈現(xiàn)出一簇平行的曲線[4]。此時(shí)視井底流壓與視地層壓力變化特征相同，做視井底流壓與對(duì)應(yīng)累計(jì)產(chǎn)氣量的相關(guān)直線并回歸直線斜率，則原始地層壓力與直線斜率的比值即為該井的動(dòng)儲(chǔ)量。該方法適用于氣井測(cè)流壓資料較多，氣體的滲流到達(dá)擬穩(wěn)定狀態(tài)，且生產(chǎn)過程中壓力、產(chǎn)量都相對(duì)穩(wěn)定。

1.3 產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法

產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法是基于儲(chǔ)層流體的滲流理論，根據(jù)氣井儲(chǔ)層基本參數(shù)、井筒參數(shù)、高壓物性參數(shù)，利用氣井生產(chǎn)歷史的產(chǎn)量及流壓等數(shù)據(jù)，建立氣井儲(chǔ)層與井筒模型，可采用Blasingame、Agarwal-Gardner、NPI、Transient等氣藏工程方法，對(duì)井底流壓、氣井當(dāng)前地層壓力進(jìn)行計(jì)算，通過修正儲(chǔ)層模型進(jìn)行氣井生產(chǎn)歷史擬合，從而可以計(jì)算氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。該方法適用于氣井具有長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)歷史，產(chǎn)水量少，有準(zhǔn)確且連續(xù)的井口壓力數(shù)據(jù)。

1.4 彈性二相法

對(duì)于一口在有界封閉儲(chǔ)層中生產(chǎn)的氣井，其井底壓力的下降過程分為3個(gè)階段［5］：即壓降漏斗未傳遞至邊界的不穩(wěn)定滲流早期，接著壓降漏斗傳遞至邊界后為不穩(wěn)定滲流晚期，最后階段為擬穩(wěn)定期，此時(shí)儲(chǔ)層至井底任一點(diǎn)的壓降速度相等，即彈性二相過程。當(dāng)儲(chǔ)層中氣體的滲流到達(dá)擬穩(wěn)態(tài)后，井底流壓二次方的下降速度為常數(shù)。因此，根據(jù)滲流到達(dá)擬穩(wěn)態(tài)條件后直線段的斜率，可求得氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量。該方法使用時(shí)氣體的滲流須到達(dá)擬穩(wěn)定狀態(tài)，且生產(chǎn)中產(chǎn)氣量與壓力相對(duì)穩(wěn)定，需要連續(xù)測(cè)壓資料。

1.5 產(chǎn)量累計(jì)法

產(chǎn)量累計(jì)法是基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的一種動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算法，其原理是根據(jù)氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和運(yùn)算，當(dāng)采出程度大于50%或者在生產(chǎn)制度不變的條件下氣井產(chǎn)氣量連續(xù)遞減，當(dāng)滿足以上生產(chǎn)特征時(shí)，氣井累計(jì)產(chǎn)氣量隨時(shí)間變化關(guān)系曲線呈現(xiàn)的線性關(guān)系段，該線性段斜率即為該氣井的動(dòng)儲(chǔ)量。延安氣田Y井區(qū)生產(chǎn)歷史相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)于以較低產(chǎn)量生產(chǎn)且壓力資料無法獲取、或個(gè)別間歇生產(chǎn)的氣井，可用產(chǎn)量累計(jì)法進(jìn)行動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算。此方法適用于氣井采出程度大于50%或不改變生產(chǎn)制度的條件下產(chǎn)氣量出現(xiàn)連續(xù)遞減。

1.6 壓降速率法

壓降速率法是根據(jù)生產(chǎn)制度穩(wěn)定的氣井在生產(chǎn)過程的產(chǎn)量與壓力變化規(guī)律而提出的一種動(dòng)態(tài)分析計(jì)算法。選取穩(wěn)定生產(chǎn)段并求得該段的平均套壓壓降速率，由于生產(chǎn)制度穩(wěn)定，認(rèn)為之后的套壓變化特征與穩(wěn)定生產(chǎn)段一致且直到套壓降為零，故套壓為零時(shí)的生產(chǎn)時(shí)間可用穩(wěn)定生產(chǎn)段起點(diǎn)的套壓除以平均套壓壓降速率求得，因此氣井動(dòng)儲(chǔ)量即穩(wěn)定生產(chǎn)段起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的累計(jì)產(chǎn)氣量加上穩(wěn)定生產(chǎn)段起點(diǎn)至套壓降為零階段的累計(jì)產(chǎn)氣量，后者累產(chǎn)氣量為穩(wěn)定產(chǎn)氣量與穩(wěn)定生產(chǎn)段起點(diǎn)至套壓降為零段時(shí)間的乘積。

2 動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法選擇

延安氣田Y井區(qū)構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部，開發(fā)目的層為上古生界盒8、山1、山2及本溪組，屬彈性氣驅(qū)動(dòng)巖性氣藏，具有低滲致密、豐度低、氣井自然產(chǎn)能低、單井控制儲(chǔ)量低的特點(diǎn)，所有氣井需進(jìn)行壓裂改造后才能投產(chǎn)。Y井區(qū)于2014年12月投產(chǎn)，截至2022年12月，總計(jì)投產(chǎn)氣井45口，平均開井?dāng)?shù)為37口，區(qū)塊日產(chǎn)氣量48.24×104m3/d，日產(chǎn)水量6.94 m3/d，平均單井產(chǎn)氣量1.01×104m3/d，平均單井產(chǎn)水量0.15m3/d，區(qū)塊累計(jì)產(chǎn)氣量16.30×108m3，累計(jì)產(chǎn)水量1.83×104m3。

根據(jù)延安氣田Y井區(qū)的儲(chǔ)層特征及開發(fā)現(xiàn)狀，通過不斷研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的摸索和總結(jié)，在延安氣田Y井區(qū)選取15口（包含Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類）符合上述方法適用條件的氣井，分別采用壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量不穩(wěn)定法、產(chǎn)量累計(jì)法和壓降速率法進(jìn)行動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算，以驗(yàn)證以上各種方法在延安氣田Y井區(qū)動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算中的相對(duì)可靠性。由于壓降法是根據(jù)關(guān)井后實(shí)測(cè)恢復(fù)后的地層壓力值進(jìn)行計(jì)算，該方法計(jì)算所得動(dòng)儲(chǔ)量結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確，故以壓降法為參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相對(duì)誤差評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果分析及方法優(yōu)選

采用選取的5種方法對(duì)Y井區(qū)15口氣井進(jìn)行動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算，以壓降法計(jì)算結(jié)果為參照（見表1），其他4種方法計(jì)算結(jié)果與之對(duì)比，流動(dòng)物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量不穩(wěn)定法的相對(duì)誤差分別為7.9%和9.36%，誤差較?。划a(chǎn)量累計(jì)法、壓降速率法的相對(duì)誤差分別為34.1%和29.77%，誤差偏大。以上結(jié)果表明，動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中流動(dòng)物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法相對(duì)誤差小，基本符合工程計(jì)算的要求，可作為壓降法的輔助方法來驗(yàn)證動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表1 Y井區(qū)氣井動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算及誤差對(duì)比

結(jié)合氣田開發(fā)實(shí)際，分析產(chǎn)量累計(jì)法計(jì)算結(jié)果誤差偏大的主要因素有，下游冬季用氣高峰階段氣井提產(chǎn)保供，生產(chǎn)任務(wù)的影響引起階段工作制度變化，表現(xiàn)為計(jì)算結(jié)果總體偏小。而影響壓降速率法誤差偏大主要由于致密儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)層改造形成裂縫的形態(tài)復(fù)雜引起的壓力的波動(dòng)變化及氣井井筒儲(chǔ)集效應(yīng)等因素的綜合影響，表現(xiàn)為計(jì)算結(jié)果普遍偏小。

綜上分析，對(duì)于Y井區(qū)壓力測(cè)試資料多、生產(chǎn)制度平穩(wěn)、產(chǎn)能較高的氣井，可采用壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法計(jì)算氣井動(dòng)儲(chǔ)量。

4 結(jié)論

（1）對(duì)比不同氣井動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算方法的適用條件，優(yōu)選了5種方法對(duì)Y井區(qū)的15氣井進(jìn)行了動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算及與壓降法對(duì)比的誤差分析，結(jié)果表明，流動(dòng)物質(zhì)平衡法及產(chǎn)量不穩(wěn)定法誤差較小，計(jì)算結(jié)果可信度高，可作為除壓降法外Y井區(qū)動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)的主要方法。

（2）產(chǎn)量累計(jì)法、壓降速率法計(jì)算結(jié)果誤差偏大，不能單獨(dú)作為氣井動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)的依據(jù)，使用時(shí)應(yīng)參照壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法確定計(jì)算結(jié)果。

（3）致密儲(chǔ)層采用壓降法時(shí)關(guān)井壓力恢復(fù)速度慢、時(shí)間長(zhǎng)，而流動(dòng)物質(zhì)平衡法須滲流達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)條件且有兩次以上流壓測(cè)試，相較于以上兩種方法的限條件制，產(chǎn)量不穩(wěn)定法只需記錄全面準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其適用性更高。