求取低滲低壓氣藏地層壓力的一種新方法

陳江萌，喬亞斌，賈連超

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

榆林氣田X 井區(qū)儲(chǔ)層總體為一套低孔、低滲-特低滲儲(chǔ)層，主力氣層山2 段，井區(qū)單井基質(zhì)滲透率在0.645~9.49×10-3μm2之間，平均基質(zhì)滲透率為2.39×10-3μm2；孔隙度為4.8%~10.72%，平均孔隙度為6.2%。該井區(qū)氣藏為低含硫、低含CO2干氣氣藏。目前氣田開(kāi)發(fā)處于穩(wěn)產(chǎn)階段。

目前確定氣藏地層壓力主要方法有：物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法等[1]。物質(zhì)平衡法計(jì)算地層壓力是利用歷史實(shí)測(cè)地層壓力數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)各階段累積產(chǎn)氣量，通過(guò)壓降曲線，計(jì)算目前累積產(chǎn)氣量下的地層壓力。然而氣田開(kāi)發(fā)到了中后期，實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)常因壓力計(jì)下入井筒過(guò)程中易出現(xiàn)遇阻或壓力計(jì)故障導(dǎo)致無(wú)法得到或得到的測(cè)試數(shù)據(jù)誤差較大；此外，氣田到了中后期地層壓力下降，要獲得可靠地層壓力，一般需關(guān)井?dāng)?shù)月甚至半年以上時(shí)間，這不僅影響氣井正常生產(chǎn)，而且導(dǎo)致測(cè)壓成本較高。這些因素造成獲取的實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)較少，使物質(zhì)平衡法預(yù)測(cè)產(chǎn)生較大誤差[2]。產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法[3]是利用氣井日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料求得氣藏目前地層壓力，但是，該方法的使用對(duì)氣井的日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量有較高要求，若由于設(shè)備故障、管理等因素導(dǎo)致日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)假值或?qū)τ陂_(kāi)發(fā)中后期出現(xiàn)較多的間歇井，利用該方法計(jì)算目前地層壓力存在較大誤差。

目前在氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，除正常的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)外，礦場(chǎng)往往由于集氣站檢修、工藝技術(shù)試驗(yàn)、間歇生產(chǎn)等多種原因關(guān)井，由此可獲得一定量的井口關(guān)井壓力恢復(fù)資料。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，本文提出了一種利用關(guān)井獲得的井口壓力恢復(fù)資料計(jì)算目前地層壓力的新方法。

1 方法原理和步驟

1.1 關(guān)井井口壓力恢復(fù)資料的篩選和診斷

首先需要獲得準(zhǔn)確的關(guān)井井口壓力恢復(fù)資料，即對(duì)氣井井口關(guān)井壓力恢復(fù)資料進(jìn)行檢查、篩選、診斷，主要包括以下2 點(diǎn)。

1.1.1 選擇連續(xù)關(guān)井時(shí)間大于50 d 以上的關(guān)井壓力數(shù)據(jù) 開(kāi)發(fā)中后期低滲透氣藏地層壓力恢復(fù)緩慢，結(jié)合區(qū)域內(nèi)不穩(wěn)定試井經(jīng)驗(yàn)（區(qū)域內(nèi)修正等時(shí)試井時(shí)間通常為45 d）及本次研究成果，認(rèn)為關(guān)井時(shí)間大于50 d以上的井口壓力恢復(fù)資料才能真實(shí)的反映地層壓力的變化。

1.1.2 對(duì)井口壓力恢復(fù)資料進(jìn)行診斷，去除異常點(diǎn) 由于多種原因，可能造成井口壓力恢復(fù)資料存在異常數(shù)據(jù)，常見(jiàn)造成異常數(shù)據(jù)情況主要有：（1）巡井間隔時(shí)間較長(zhǎng)，造成井口壓力長(zhǎng)期持續(xù)不變；（2）井口壓力變送器或壓力表故障造成錄取數(shù)據(jù)異常等。例如，某氣井從關(guān)井第10 至第25 d，井口壓力均為10.5 MPa，關(guān)井第26 d，井口壓力驟升至10.9 MPa，由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，這期間井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)存在假值；（3）氣井受井筒效應(yīng)的影響，氣井剛關(guān)井時(shí)的油套壓變化不能反映地層壓力的變化，因此，需要去除這部分壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)。例如：某井共計(jì)關(guān)井160 d，該井氣藏中深2 604.3 m，溫度梯度0.027 ℃/m，密度0.7732 g/L，臨界壓力3.59 MPa，臨界溫度92.51 K。若利用從開(kāi)始關(guān)井起160 d 井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)擬合井口壓力變化規(guī)律，根據(jù)本文方法，可得井口壓力恢復(fù)穩(wěn)定所需天數(shù)為142.7 d，恢復(fù)穩(wěn)定井口壓力為12.5 MPa，但根據(jù)實(shí)際井口壓力恢復(fù)資料，當(dāng)氣井關(guān)井160 d 時(shí)，井口壓力為12.6 MPa，與折算壓力存在出入，認(rèn)為造成誤差的原因是受井筒效應(yīng)影響[4]，剛關(guān)井時(shí)壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)不能反映地層壓力的變化。因此，結(jié)合井口壓力恢復(fù)擬合度，選擇關(guān)井33 d 后的關(guān)井井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)，得到井口壓力恢復(fù)穩(wěn)定所需天數(shù)為173.58 d，得恢復(fù)穩(wěn)定井口壓力為15.256 MPa，折算成恢復(fù)穩(wěn)定井底壓力（即地層壓力）為15.256 MPa。此時(shí)，該井實(shí)測(cè)地層壓力為15.823 MPa，折算求得的地層壓力與實(shí)測(cè)值誤差為3.58 %。綜上，利用本文方法計(jì)算地層壓力時(shí)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，對(duì)井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，去除不能反映地層壓力變化的異常點(diǎn)。

1.2 井口穩(wěn)定關(guān)井壓力的求取

對(duì)所選取的井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)做隨時(shí)間變化散點(diǎn)圖，擬合數(shù)據(jù)，可得井口壓力隨時(shí)間變化趨勢(shì)的擬合方程。對(duì)該方程求導(dǎo)，得到井口壓力隨時(shí)間的變化率與時(shí)間的關(guān)系方程。令井口壓力隨時(shí)間變化速率為0 時(shí)，聯(lián)立這兩個(gè)方程就可以求得恢復(fù)穩(wěn)定時(shí)的井口壓力。

1.3 穩(wěn)定井底壓力的求取

利用氣體垂直管流法[5]，采用其中井筒靜止氣柱方法計(jì)算穩(wěn)定井口壓力對(duì)應(yīng)井底壓力（即地層壓力）。對(duì)多口井，不同時(shí)間利用本文方法將穩(wěn)定井口壓力折算成井底壓力（即地層壓力），可以看出（見(jiàn)表1），本文方法求出的地層壓力和實(shí)測(cè)地層壓力相差較小，誤差值在-3.58 %~2.77 %，平均誤差值為0.14 %。

表1 折算結(jié)果對(duì)比表

1.4 目前地層壓力的求取

在求得多個(gè)不同時(shí)間地層壓力的基礎(chǔ)上，利用物質(zhì)平衡法（壓降曲線法）[4]，即可求得某對(duì)應(yīng)累積產(chǎn)量下的地層壓力。

2 應(yīng)用實(shí)例

榆X，生產(chǎn)情況（見(jiàn)圖1）,其生產(chǎn)層位山2段，無(wú)阻流量21.8×104m3/d，有效厚度15.9 m，孔隙度4.8%，基質(zhì)滲透率0.845 0×10-3μm2，含氣飽和度83.2 %，目前配產(chǎn)5.0×104m3/d，累積產(chǎn)氣量：927 9.166 3×104m3，目前油、套壓分別為13.6 MPa、14 MPa，平均壓降速率0.018 2 MPa/d，氣井生產(chǎn)較平穩(wěn)。

（1）數(shù)據(jù)選取：氣井剛剛關(guān)井時(shí)，井口壓力變化受井筒效應(yīng)影響較大。因此，利用本文方法時(shí)，盡量選擇關(guān)井后期井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)。該井選擇關(guān)井最后50 d井口壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)，然后去除異常點(diǎn)。

圖1 榆X 井生產(chǎn)曲線

（2）數(shù)據(jù)擬合:做井口壓力隨時(shí)間變化散點(diǎn)圖（見(jiàn)圖2），擬合井口恢復(fù)壓力隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)點(diǎn)，得井口壓力隨時(shí)間變化擬合方程如式（1）所示，得該擬合相關(guān)系數(shù)為0.953，表明擬合方程相關(guān)度高。

圖2 井口壓力恢復(fù)散點(diǎn)圖

（3）計(jì)算穩(wěn)定時(shí)的井口壓力:對(duì)方程（1）求導(dǎo)，可得井口壓力變化率與時(shí)間的關(guān)系如式（2）所示，認(rèn)為當(dāng)井口壓力變化速率為0 時(shí)，地層壓力恢復(fù)達(dá)到穩(wěn)定。計(jì)算表明，該井井口壓力變化速率為0 時(shí)，所需恢復(fù)天數(shù)為142.86 d，將此數(shù)據(jù)，帶入式（1），即可求得該井恢復(fù)穩(wěn)定時(shí)井口壓力為16.99 MPa。

（4）利用靜氣柱垂直管流法計(jì)算地層壓力：根據(jù)靜氣柱垂直管流法原理[4]，將穩(wěn)定井口壓力折算成地層壓力。該井氣藏中深2 790.78 m，井口溫度20 ℃，溫度梯度0.027 ℃/m，天然氣密度0.65 g/L，臨界溫度168.55 K，臨界壓力4.4 MPa。計(jì)算得該井穩(wěn)定井口壓力為16.99 MPa時(shí)，對(duì)應(yīng)地層壓力為20.48 MPa。本此折算，沒(méi)有考慮到井底積液等因素的影響。

（5）求所需目前地層壓力：通過(guò)上述方法，求出多個(gè)時(shí)間段井口壓力恢復(fù)穩(wěn)定后對(duì)應(yīng)的地層壓力（見(jiàn)表2），做對(duì)應(yīng)視地層壓力和累積氣量散點(diǎn)圖（見(jiàn)圖3），得該氣層對(duì)應(yīng)物質(zhì)平衡方程如式（3）所示。

表2 榆X 井不同時(shí)間地層壓力與累積氣量數(shù)據(jù)表

圖3 榆X 井利用折算地層壓力壓降曲線

將該井2012 年5 月14 日累積氣量10 294.798 6×104m3，代入式（3），可求得目前視地層壓力為20.41 MPa，進(jìn)而根據(jù)目前偏差因子0.931 7，可求得對(duì)應(yīng)地層壓力為21.91 MPa。

3 與其他方法對(duì)比

3.1 物質(zhì)平衡法

利用該井歷史實(shí)測(cè)壓力（見(jiàn)表3），做對(duì)應(yīng)視地層壓力和累積氣量散點(diǎn)圖（見(jiàn)圖4），求得壓降曲線[5]如式（4）。

表3 物質(zhì)平衡法參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖4 榆X 井實(shí)測(cè)地層壓力壓降曲線

該井2012 年5 月14 日累計(jì)氣量為10 294.798 6×104m3，將其代入壓降曲線式（4），可求得目前視地層壓力為20.505，進(jìn)而根據(jù)偏差因子0.931 7，可求得對(duì)應(yīng)地層壓力為22.01 MPa。

3.2 產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法計(jì)算地層壓力

將該井的高壓物性參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣井日常生產(chǎn)氣量、套壓等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入產(chǎn)量不穩(wěn)定分析相關(guān)軟件，經(jīng)軟件處理數(shù)據(jù)得，氣藏2012 年5 月14 日目前地層壓力為20.783 4 MPa。

3.3 方法對(duì)比結(jié)果分析

將本文方法與其他兩種方法對(duì)比（見(jiàn)表4），以井口壓恢資料計(jì)算地層壓力結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，可以看出與物質(zhì)平衡方法和產(chǎn)量不穩(wěn)定法的計(jì)算結(jié)果偏差分別為7.47 %、1.46 %，認(rèn)為偏差較小，三種結(jié)果計(jì)算地層壓力結(jié)果基本一致。由此可見(jiàn)，利用井口壓恢資料計(jì)算地層壓力是一種可行而實(shí)用的方法。

表4 榆X 井不同方法求取地層壓力結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

（1）利用關(guān)井井口壓力恢復(fù)資料計(jì)算地層壓力時(shí)，要考慮到井筒和近井地帶的影響，嚴(yán)格篩選、診斷井口壓力數(shù)據(jù)，去除不能反映地層壓力變化的異常點(diǎn)。

（2）利用本文方法，計(jì)算多口井不同時(shí)間地層壓力，通過(guò)與實(shí)測(cè)法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以看出，本文方法具有較高準(zhǔn)確性。

（3）利用井口關(guān)井壓力恢復(fù)資料求取封閉低滲氣藏或中后期封閉低滲氣藏目前地層壓力是一種簡(jiǎn)便可行的方法。

［1］ 王怒濤，等.實(shí)用氣藏動(dòng)態(tài)分析方法［J］.北京：石油工業(yè)出版社，2011：130-268.

［2］ 郝玉鴻，等.正確計(jì)算低滲透氣藏的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2002，29（5）：66-68.

［3］ D.M.Anderson，G..W.J.Stotts，and L.Mattar.，Production Data Analysis-Challenges，Pitfalls, Diagnostics.SPE102048.

［4］ 李士倫，等.天然氣工程［M］.北京: 石油工業(yè)出版社，2000，231-232，235-237.

［5］ 王鳴華.氣藏工程［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1997:23-27.