利用井口油壓計算地層靜壓新方法

馬希萌, 郭康良, 陳 鵬, 趙宇飛

（長江大學 地球科學學院， 湖北 武漢 430100）

利用井口油壓計算地層靜壓新方法

馬希萌, 郭康良, 陳 鵬, 趙宇飛

（長江大學 地球科學學院， 湖北 武漢 430100）

儲層壓力的分布規律是氣藏開發策略制定的重要依據。高含硫氣井下放壓力計到井底困難，測試數據少，對此常規方法無法準確求取地層壓力。針對這一問題，提出一種利用井口壓降求取氣藏壓力變化的新方法。首先論證了關井時井口油壓與地層靜壓之間具有一致性，然后采用生產過程中關井時井口油壓總結了各井的井口壓降公式，根據測試點的地層靜壓得到單井區域地層靜壓隨累產變化的公式，最后得到目前累計產量下各井的地層靜壓。

高含硫；井口壓降；地層靜壓；累產變化

我國西部部分地區氣井具有“埋藏深、高溫、高壓、高含硫”等特點。目前國內外針對高含硫井對于高含硫氣井研究出多種合理的測試工藝和工具組合，[1,2]但是部分井仍無法將壓力計放入產層中部而無法獲取井底測壓。對于這類氣藏，缺少必要測試數據，且受H2S、CO2含量及產量變化等因素影響，常規的試井法、靜壓梯度法、流動物質平衡法等[3-6]難以得到可靠的地層壓力數據。本文以西部某高含硫氣田為例，通過生產數據的分析、資料評價、數據統計、壓力計算、對比分析等工作，總結出一種適合計算高含硫儲層區域地層壓力的新方法，并通過實例分析證明方法是可行的[7-10]。

1 井口壓力和地層壓力之間的相關性

在研究區域近兩年的生產過程中，有 S1-4和S3-15井同時具有井口壓力計和產層中段壓力計。通過對這兩口井口壓力和井底壓力隨生產時間的變化，建立了井口和地層靜壓壓之間的關系。

利用S1-41井的累產數據進行回歸，所得線性方程見圖1及圖2。

圖1 S1-41井地層壓力與累計產量線性關系圖Fig.1 Linear relationship between formation pressure and cumulative production of S1-41 well

圖2 S1-41井關井時井口油壓與累計產量線性關系圖Fig.2 Linear relationship between wellhead pressure and cumulative production in S1-41 well

根據圖1和圖2所得，可以看出，利用常規方法不能建立直接的井口與井底壓力的關系，但可以看出井口壓降和井底歲累產的壓降直線y=-ax+b的斜率a與b成線性相關，即與深度成正相關。

由于在指數方程y=eax中，當a的值較小時，方程y=eax近似為一條直線。因此，可以通過利用指數方程回歸壓力與產量的關系來分析井口壓降和井底壓降的相關性。

設關井時井口油壓數據和地層靜壓數據分布滿足一下公式：

對關井階段地層靜壓測試資料和井口油壓與累計產量進行指數回歸分析，所的曲線如圖3至圖6所示。

圖3 S1-41井地層壓力與累計產量指數關系圖Fig.3 Relationship between formation pressure and cumulative production index of S1-41 well

由圖3至圖6所示曲線，通過對兩口井的油壓與累計產量的關系圖分析，壓力與累計產量的變化特征均表現出兩個階段：第一階段為開發早期，在這一過程中壓力隨產量下降的比較慢，而且這一過程中井筒條件較復雜，解釋的地層壓力和關井時的井口油壓波動都較大；第二階段是開發中后期，在這一過程中壓力隨著產量呈指數式關系。目前兩口井都處于開發中后期。對于S1-4井，地層壓力與累計產量的指數式關系為，井口油壓與累計產量的指數式關系為；兩個指數式關系中的系數分別為-0.077和-0.076，二者近似相等。對于S3-5井，地層壓力與累計產量的指數式關系為，井口油壓與累計產量的指數式關系為；兩個指數式關系中的系數分別為-0.029和-0.03，二者近似相等。

圖4 S1-41井關井時井口油壓與累計產量指數關系圖Fig.4 Relationship between wellhead pressure and cumulative production index in S1-41 well

圖5 S3-15井地層壓力與累計產量指數關系圖Fig.5 Relationship between formation pressure and cumulative production index of S3-15 well

圖6 S1-41井關井時井口油壓與累計產量指數關系圖Fig.6 Relationship between wellhead pressure and cumulative production index in S1-41 well

目前研究區的生產井處于生產階段中后期，均處于指數式下降階段。兩者指數式一致，井口壓降和井底壓降指數系數相同，值呈線性關系。結合以上結論，在分析地層壓力與產量的變化特征時，可采用井口油壓數據與產量的關系進行分析。

2 計算方法研究

根據生產中后期關井時井口油壓與地層靜壓下降趨勢一致這一特征，可利用生產中后期關井時井口油壓數據總結出井口油壓數據下降規律，再利用測得的一個時間點的地層靜壓和累計產量便能得到地層靜壓下降的趨勢曲線，從而求出任一時間點的地層靜壓。下面以S1-31井為例加以分析，該井的關井時井口壓力和累產量統計關系如表1及圖7所示。

表1 S1-31井關井時井口油壓與累計產量統計表Table 1 Statistics of wellhead oil pressure and cumulative production in S1-31 well

利用2011年8月25日測試的地層靜壓為49.8 MPa，對應的累計產量數據為2.23×108m3，從而得到了地層靜壓與累計產量之間的關系式：

根據這一公式，在2016年6月該井累計產量為4.87×108m3，計算得到的地層靜壓為38.5 MPa。

利用此方法可以獲得整個區域各井的靜壓計算公式。對于每一口井，只需知道相應時間的各個井的累計產量，便可以求得該時間各個井所對應的地層壓力。

圖7 S1-31井井口壓力與累計產量的關系曲線Fig.7 Relationship curve of well head pressure and cumulative production of S1-31 well

3 實例分析

該氣田在投產后有1/3的井進行過地層靜壓梯度測試。但是由于地質和技術條件限制，只有S1-41和S3-15兩口井有較多的靜壓壓力測試。我們以這兩口井為例進行分析。

利用計算得到的P104-1井及S3-15地層靜壓與累計產量之間的關系式，計算了 P104-1井及S3-15開發中后期的各時期的地層靜壓。

實測地層靜壓數據進行了對比，結果如表2和表3所示。

表2 S1-41計算地層靜壓與實測地層靜壓對比表Table 2 Comparison of static pressure and measured static pressure in S1-41 well

表3 S3-15井計算地層壓力與實測地層靜壓對比表Table 3 Comparison of formation pressure and measured formation pressure in S3-15 well

根據計算產量和歷史生產數據對比表明，利用本文介紹的方法得到的計算結果表明，S1-14井多數壓力誤差值在1%以下，只有一次超過1%。S3-15井誤差值多數在1%左右，有3次超過2%，一次超過3%。兩口井誤差超過1%的測試點均是由于相應時段產水量過高引起的。對于干氣井來說，誤差很小。

經統計表明，計算結果與實際生產的壓力誤差小，由此證明本方法是正確的。

4 結論及認識

生產中后期關井時井口油壓與地層靜壓在現階段開發過程下降趨勢一致性這一特征，可利用井口壓力變化對井的累產與壓降變化進行回歸分析得到地層壓力變化特征。本方法有效消除H2S、CO2含量及產量變化等因素對計算地層壓力的影響，提高了精確性，且節約了大量人力物力。通過實例分析表明，該方夠準確計算地層壓力。此外，通過求取地層壓力變化規律還能預測未來生產過程中氣藏地層壓力的變化趨勢，指導開發策略的制定。

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A New Method for Calculating Formation Pressure by Using Wellhead Pressure

MA Xi-meng, GUO Kang-liang, CHEN Peng, ZHAO Yu-fei
(School of Earth Sciences, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China)

The distribution rule of reservoir pressure is an important basis for formulation of gas reservoir development strategy. It is difficult to put pressure gauge into bottom hole of gas well with high sulfur content, and the test data are few, so the conventional method cannot get the formation pressure. According to this problem, a new method was put forward to calculate the pressure change of gas reservoir by using well head pressure. At first, it was proved that the wellhead pressure and formation pressure are consistent in the closed well, and then the wellhead pressure drop formula of each well was summarized. According to the static pressure of the test point, the formula of the static pressure of the formation of a single well was obtained, and the formation pressure of the well was finally obtained.

high sulfur content; wellhead pressure drop; formation pressure; change of production

TQ 018

A

1671-0460（2016）11-2577-04

2016-09-19

馬希萌（1989-），男，河北滄州人，碩士，就讀于長江大學地球科學學院，從事油氣田開發地質研究。E-m ail：67346288@qq.com。