長嶺氣田地層壓力計算方法適應性評價

2016-09-22 07:15:54任科屹段永剛張勇剛賁井權黃勝兵

西部探礦工程 2016年3期

任科屹，段永剛，張勇剛，賁井權，黃勝兵

（1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室·西南石油大學，四川成都610500；2.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司，吉林松原138000）

長嶺氣田地層壓力計算方法適應性評價

任科屹*1，段永剛1，張勇剛2，賁井權2，黃勝兵2

（1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室·西南石油大學，四川成都610500；2.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司，吉林松原138000）

氣藏地層壓力是氣藏驅動能量的重要標志，為了更加經濟準確地判斷并預測氣藏地層壓力的大小，根據長嶺氣田低孔低滲的特點，分別采用3種不關井地層壓力評價方法計算長嶺氣田單井地層壓力，并選取了5口具有代表性的單井進行地層壓力適應性評價及優選。結果表明，井筒未積液時，采用生產動態資料擬合法計算的地層壓力誤差較小；井筒積液時，采用拓展二項式產能方程法計算的地層壓力誤差較小。這對于其他低孔低滲氣藏地層壓力計算也具有指導意義。

地層壓力；生產動態；適應性評價；長嶺氣田

吉林油田長嶺氣田是我國陸上第一個已建成的大型集裂縫性火山巖與致密砂巖于一體的構造巖性復合氣藏［1］。其主力層位營城組為火山巖裂縫性氣藏，具有巖性復雜、巖性巖相變化快、儲層裂縫發育、物性差和非均質性強的特點，為低孔低滲氣藏。

氣井地層壓力是氣藏地質研究和評價、儲量計算、產能計算和評價動態分析等重要參數［2］，要獲得穩定、可靠的地層壓力一般需要關井較長時間，尤其是低滲透氣井［3］。但在當今的經濟環境下，長時間的關井壓恢測試除了用于一些非常昂貴的探井外，已經很少使用［4］。因此，本文采用了3種不關井地層壓力評價方法計算長嶺氣田單井地層壓力，選取了5口具有代表性的單井進行地層壓力適應性評價及優選，從而得到適用于吉林油田長嶺氣田的不關井地層壓力評價方法。

1　不關井地層壓力評價分析方法

1.1擬穩態數學模型法

對于外邊界封閉的儲層或井間干擾形成單井控制擬邊界的情況，當壓力響應波及到邊界以后，流動便進入擬穩態［5，6］。在氣井處于擬穩定流狀態，井底流壓的變化與地層壓力的變化趨勢相同，以此為依據建立井底流壓和累積產量的變化關系數學模型：

當累積產量Gp=0時，c值就是原始地層靜壓。

1.2拓展二項式產能方程法

拓展產能二項式方程法計算地層靜壓是基于產能二項式方程進行計算的，該法通過井口壓力疊加不同產量下井筒流動、重力等造成的流動阻力，計算井底流壓，再利用二項式產能方程計算目前地層壓力。

使用平均溫度和平均氣體偏差系數計算法［7-8］計算井底流壓，即計算中考慮了井口壓力、油管的內徑、油管內壁絕對粗糙度以及流態和天然氣的高壓物性隨壓力的變化等因素，降低計算誤差［9］。

式中：Pwf——井底流壓，MPa；

1.3生產動態資料擬合法

生產系統分析是以單井整個開采系統為研究對象，根據流體在氣層、井筒和地面管線的流動特征，以流量和壓力變化為依據，科學地分析整個采氣系統在不同條件下的工作狀態，確定合理的產能和最佳工藝制度。

應用常規生產系統分析存在兩大主要問題：一是對氣藏流入動態的預測，到目前為止，均是采用不考慮氣井的生產方式和氣藏的滲流特征的均質氣藏模型半經驗關系；二是采用二項式穩態公式不能描述氣藏開發過程中地層壓力遞減的情況，不能反映開發過程中氣藏的狀態隨時間變化的趨勢。

為了克服目前上述生產系統分析的缺點，必須采用不穩態的氣藏滲流與井筒耦合［10］情況下的生產動態分析，以新的生產系統分析方法考慮氣藏直井、水平井的滲流特性、氣藏邊界及開發過程中地層壓力的遞減情況，其技術路線見圖1。

圖1　氣藏不穩定產能預測和生產動態分析技術路線

不穩態流入動態實質是氣井在某個瞬時的流量壓力關系可以看成是變流壓控制條件下的流量動態預測，利用疊加原理可以從定流壓條件下的流量響應導出變流壓響應。根據Duhamel疊加原理，變流壓條件下的流量響應等于定流壓的流量響應與變流動壓力的褶積：

式（4）的離散化計算形式為：

式中：q——氣井產量m3/d；

B——氣體體積系數；

μ——液體粘度，mPa·s；

k——地層滲透率，10-3μm2；

ψ——擬壓力函數；

tD——無因次時間。

在Laplace空間中定壓響應與定流量響應之間存在一種簡單的對應關系：

式中：ψD——無因次壓力；

qD——無因次流量。

因此，前述的滲流數學模型及其解式可以轉換為定壓條件下的流量解式。

氣藏滲流與井筒流動藕合模型是將油嘴（氣嘴）控制、井筒流動與儲層滲流視為一耦合作用的整體，這實質上是將傳統的節點分析法與不穩態滲流的試井分析相結合，預測出生產系統在不同時間下的協調狀態（如圖2所示）。

圖2　“氣藏-井筒-油嘴”流動過程

采用迭代法求解氣井流動耦合系統，結合軟件進行擬合，其處理流程見圖3。

圖3　地層壓力預測流程

2　計算方法評價及優選

2.1W1井計算結果

長嶺氣田W1井是松遼盆地南部中央隆起帶哈爾金構造上的一口生產井，分別運用以上3種方法計算其地層壓力。

（1）對測試的流壓與對應的累積產量進行二項式回歸，得到井底流壓與累積產量的關系圖（如圖4所示）。

圖4　長深W1井底流壓與累積產量關系圖

累積產量為1.04×108m3時，原始地層壓力42.4MPa，計算得到此時地層壓力為31.34 MPa。

（2）統計長深W1井基礎數據，e/d=3.2×10-4，Tˉ= 369.5K，rg=0.8，D=0.062m，μ=0.032mPa·s，Z=0.98，H=3700.5m，穩定產量為10.63×104m3/d，時，井口油壓15.6MPa，計算出此時井底流壓為20.76MPa，地層壓力35.34MPa。

（3）對長深W1井用軟件對氣藏滲流與井筒流動藕合模型進行擬合，得到Blasingame圖版（如圖5所示），根據擬合情況，可以得到地層壓力預測圖（如圖6所示），從而計算地層壓力。