海上凝析氣井動態儲量計算方法*

張鳳喜 陳 明 王慶勇 馬國新

(上海石油天然氣有限公司)

氣藏儲量計算方法較多，可分為靜態法和動態法兩大類。靜態儲量計算方法主要是容積法；動態儲量計算目前主要分為物質平衡法、產量遞減法、油壓法、試井法等[1-4]。其中物質平衡法是氣藏計算動態儲量最常用的方法，該方法的要點在于獲取地層壓力。海上氣井壓力測試由于條件限制等因素測試費用較高，且關井測壓會影響氣井的生產。氣井關井尤其是凝析氣井的關井測壓，還會引起井底的積液，積液嚴重的井甚至在開井后必須采取誘噴等方式才能恢復自噴生產。文中引入動態物質平衡方法，利用井口壓力、產量數據來求取地層壓力從而確定氣藏動態儲量。

1 擬穩態特性

依靠彈性能量開采的封閉氣藏，地層內壓力波的傳播過程分為兩個階段：壓力波傳到邊界之前的不穩定流階段和壓力波傳到邊界之后的邊界流階段。邊界流階段又稱為擬穩態階段，其特性為單位時間內地層內各點壓力下降幅度相等[5]。

2 動態物質平衡

Palacio 和 Blasingame提出了物質平衡擬時間，從而建立了變產量和定產量生產之間的等效關系。

考慮氣體PVT性質變化及巖石壓縮性的影響，物質平衡擬時間定義為[6]：

氣井產能方程為：

(1)

式中：

上式引入物質平衡擬時間后整理得：

兩邊同乘以(kh/1.417qT)得：

(2)

將式(1)與式(2)聯立可得動態物質平衡數學模型簡化形式：

Pp=Ppwf+qbpss

式中：

將物質平衡擬時間帶入式(1)得

(3)

通過繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca圖版，可確定bpss值，進而獲得地層平均壓力Pp[7]，求取動態儲量(圖1，圖2)。

圖1 (Ppi-Ppwf)/q—tca 示意圖

圖2 動態物質平衡法示意圖

3 氣藏動態儲量計算方法

井底流壓數據是動態物質平衡應用的充分條件之一，生產過程中流壓為間歇的不連續數據，而井口油壓及產氣量為連續的實時監測數據。應用井口油壓及產量數據借助成熟的管流軟件在優選流動相關式的基礎上進行壓力折算，可獲得對應的流壓數據。通過對流壓進行回放，基于動態物質平衡基本原理，獲取當前地層平均壓力，進而獲得氣藏動態儲量。計算步驟如下：

(1)基礎數據收集：氣藏埋深、有效厚度、地層壓力、溫度數據、單井測試數據、井身結構數據、井口油壓、產量數據、流體PVT分析資料等；

(2)數據質量分析：對井口油壓及產量數據進行整理，確定物質平衡時間tca；

(3)流動相關式擬合：通過既有的壓力測試數據，借助管流軟件進行流動相關式擬合，選出合適的流動相關式；

(4)繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca曲線，確定bpss；

(5)計算地層平均壓力Pp；

(6)計算視地層壓力Pp/Z，繪制Pp/z—Gp曲線，獲得單井動態儲量。

4 應用

東海某氣田埋深在3400m～3450m，儲層孔隙度在0.15～0.17左右，測井解釋儲層滲透率在70mD～100mD之間，地層壓力梯度為1.01MPa/100，產層溫度135.2℃。該氣藏某氣井2000年投產至今累產氣6.78×108m3，生產早已進入擬穩態狀態，該井2005年以來壓力產量歷史(圖3)，應用上述介紹的計算方法求取其動態儲量。

圖3 B3井生產歷史曲線

通過對壓力測試資料進行整理發現，該井自2005年以來做過三次流靜壓測試。通過壓力梯度回歸，獲得產層對應的流壓和地層平均壓力。借助斯倫貝謝公司Pipesim管流軟件對三次流壓測試數據進行擬合，選定了適合該井的流動相關式，以此為基礎計算其它生產時間下的流壓，從而實現了流壓的數據回放(圖4)。

圖4 流壓擬合與計算

通過繪制(Ppi-Ppwf)/q—tca曲線，獲取bpss值，進而計算擬穩態條件下地層壓力Pp，依據動態物質平衡原理獲取單井動態儲量(圖5)。

圖5 單井動態物質平衡曲線

動態物質平衡法計算的動態儲量與其它氣井常規動態儲量計算方法相比(表1)，相差不大與靜壓法相比也略小，這主要是由于靜壓法計算過程中壓力點數據較少而引起的偏差。

表1 動態儲量計算結果對比

5 結論

(1)動態物質平衡引入到海上氣井動態分析中，可以在無需關井的前提下獲取地層壓力，減少了海上油氣井測試的作業費用，同時，可保證正常的生產運行計劃不被測試作業擾亂，減少了產量損失，提高了開井時率；

(2)采用本文所提出的方法，可充分利用油壓、產量數據建立起一套動態儲量計算方法，對不便開展靜壓測試作業的油氣井的儲量計算，具有較強的推廣價值；

(3)實踐證明，動態物質平衡法能同時綜合考慮產量、壓力兩方面的影響因素，能夠處理天然氣物性隨壓力的變化情況，在動態儲量計算中更據科學性和合理性。

符號說明：

tc、tca—物質平衡時間，d；

q—天然氣產量，104m3/d；

μgi、μg—天然氣粘度，mPa·S

Cg—天然氣壓縮系數，MPa-1；

Cti、Ct—儲層綜合壓縮系數，MPa-1；

Z—天然氣偏差因子；

Pp—擬壓力，MPa2/(mPa·s)；

re—控制半徑，m；

rwa—井筒半徑，m；

K—儲層滲透率，10-3mD；

h—儲層有效厚度，m；

Φ—孔隙度，小數；

Gp—累采氣量，108m3；

Gi—單井控制儲量，108m3；

T—油藏溫度，R°；

Tst—標準溫度，519.668 R°；

i—原始地層條件下參數。

1 李士倫，孫雷，湯勇.物質平衡法在異常高壓氣藏儲量估算中的應用[J].新疆石油地質，2002,23(3)：219-223.

2 盧小敏.氣藏動態預測物質平衡法研究[J].天然氣勘探與開發，1999,9,22(3)：29-38.

3 李騫，郭平，黃全華.氣井動態儲量方法研究[J].重慶科技學院學報，2008,12,10(6)：34-36.

4 程時清，李菊花，李相方等.用物質平衡-二項式產能方程計算氣井動態儲量[J].新疆石油地質，2005,4,26(2)：181-182.

5 張建國，雷光倫，張艷玉.油氣層滲流力學[M].石油大學出版社，1997,7：94-95.

6 J.C.Palacio, T.A.Blasingame. Decline-curve analysis using type curves-analysis of gas well production data[J].SPE 25909:11-13.

7 L.Mattar, D.Anderson. Dynamic material balance(Oil or gas in place without shutins)[J]. Petroleum Society’s 6th Canadian International Petroleum Conference (56 th Annual TechnicalMeeting),Calgary,Alberta,Canada,2005,6:5-6.

8 陳海龍，關文均，趙偉,等.物質平衡擬時間在低滲透氣藏動態分析中的應用[J].天然氣技術，2007,12,1(6)：53-56.