長(zhǎng)慶氣區(qū)低滲透非均質(zhì)氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)技術(shù)

摘 要

摘要：氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量是指在現(xiàn)有工藝技術(shù)和現(xiàn)有井網(wǎng)開采方式不變的條件下，已開發(fā)地質(zhì)儲(chǔ)量中投入生產(chǎn)直至天然氣產(chǎn)量和波及范圍內(nèi)的地層壓力降為零時(shí)，可以從氣藏中流出的天然氣總量
摘要：氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量是指在現(xiàn)有工藝技術(shù)和現(xiàn)有井網(wǎng)開采方式不變的條件下，已開發(fā)地質(zhì)儲(chǔ)量中投入生產(chǎn)直至天然氣產(chǎn)量和波及范圍內(nèi)的地層壓力降為零時(shí)，可以從氣藏中流出的天然氣總量。開展氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)，落實(shí)開發(fā)基礎(chǔ)，是氣田后期開發(fā)調(diào)整的重要依據(jù)。長(zhǎng)慶氣區(qū)儲(chǔ)層滲透率低、非均質(zhì)性強(qiáng)，加之氣井排水采氣、冬季用氣高峰期提產(chǎn)等因素，導(dǎo)致利用常規(guī)方法評(píng)價(jià)氣井可動(dòng)儲(chǔ)量存在地層壓力測(cè)試點(diǎn)少、氣井工作制度不穩(wěn)定等難點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，充分應(yīng)用氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，通過(guò)重整壓力和流量將氣井變壓力、變流量生產(chǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為等效恒壓力或恒流量數(shù)據(jù)等途徑，在常規(guī)壓降法評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，形成了產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法、優(yōu)化擬合法等氣井可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法。應(yīng)用上述方法全面追蹤評(píng)價(jià)了長(zhǎng)慶氣區(qū)靖邊、榆林等氣田單井可動(dòng)儲(chǔ)量及其變化，為氣田加密井部署、工作帆度優(yōu)化、儲(chǔ)層二次改造井優(yōu)選等提供了依據(jù)，進(jìn)一步提高了氣田儲(chǔ)量動(dòng)用程度。
關(guān)鍵詞：長(zhǎng)慶氣區(qū)；低滲透氣田；儲(chǔ)量；氣井；生產(chǎn)；動(dòng)態(tài)；產(chǎn)量；分析
0 引言
    氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量是指在現(xiàn)有工藝技術(shù)和現(xiàn)有井網(wǎng)開采方式不變的條件下，已開發(fā)地質(zhì)儲(chǔ)量中投入生產(chǎn)直至天然氣產(chǎn)量和波及范圍內(nèi)的地層壓力降為零時(shí)，可以從氣藏中流出的天然氣總量[1]。氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量是氣田開發(fā)的基礎(chǔ)，是開發(fā)方案編制和調(diào)整的依據(jù)。
    評(píng)價(jià)氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量常規(guī)方法主要有壓降法、彈性二相法、壓力恢復(fù)法、產(chǎn)量累積法等，其中壓降法被認(rèn)為是計(jì)算可動(dòng)儲(chǔ)量最準(zhǔn)確的方法，該方法適用于滲透性、連通性較好，并能較準(zhǔn)確地確定平均地層壓力的封閉氣藏。長(zhǎng)慶靖邊、榆林等氣田具有低滲透、強(qiáng)非均質(zhì)特征，關(guān)井壓力恢復(fù)速度慢(3～5個(gè)月)，同時(shí)氣田井?dāng)?shù)多，關(guān)井測(cè)壓也只能針對(duì)部分典型井開展。彈性二相法、壓力恢復(fù)法計(jì)算氣井可動(dòng)儲(chǔ)量要求氣井具有穩(wěn)定的試井資料，這些數(shù)據(jù)的測(cè)取不僅影響氣井生產(chǎn)，而且費(fèi)用較高。產(chǎn)量累積法是達(dá)到一定生產(chǎn)程度的經(jīng)驗(yàn)估算法，適用范圍有限。
1 低滲透非均質(zhì)氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法
    筆者在壓降法的基礎(chǔ)上，立足氣井常規(guī)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，根據(jù)氣井不同工作制度特征，形成了壓降法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法、產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法等適合長(zhǎng)慶低滲非均質(zhì)特征的可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法[2～8]，為氣田可動(dòng)儲(chǔ)量全面評(píng)價(jià)提供了技術(shù)支持。
1.1 壓降法
    對(duì)于定容封閉氣藏，壓降方程為：
 
    由此可知，對(duì)于定容封閉氣藏，視地層壓力(p/Z)與累計(jì)采氣量(Gp)為直線關(guān)系。因此，根據(jù)不同階段視地層壓力與相應(yīng)累計(jì)采氣量的回歸直線可求得氣井可動(dòng)儲(chǔ)量：
    G=a/b    (3)
    壓降法要求采出程度大于10%，且至少具有兩個(gè)關(guān)井壓力恢復(fù)測(cè)試點(diǎn)。采出程度過(guò)低，壓力產(chǎn)量誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大，壓力數(shù)據(jù)越多，分析更準(zhǔn)確。
   長(zhǎng)慶氣田滲透率低，關(guān)井壓力恢復(fù)速度慢，實(shí)際地層壓力測(cè)試值較少。為此，形成了井口壓力折算法、拓展二項(xiàng)式方程法等不關(guān)井條件下地層壓力評(píng)價(jià)方法，可根據(jù)生產(chǎn)中短期恢復(fù)井口壓力、二項(xiàng)式產(chǎn)能方程等資料，計(jì)算氣井地層壓力，有效地補(bǔ)充了地層壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)。長(zhǎng)慶靖邊、榆林等氣田目前建立氣井壓降曲線有700余口，跟蹤評(píng)價(jià)歷年氣井可動(dòng)儲(chǔ)量變化情況，結(jié)果表明大部分氣井可動(dòng)儲(chǔ)量基本穩(wěn)定，表現(xiàn)為直線型；有少數(shù)氣井壓降曲線后期上偏，分析主要原因?yàn)楫?dāng)生產(chǎn)后期氣井井周壓力降低到一定程度后，外圍低滲高壓區(qū)對(duì)氣井初期泄流范圍產(chǎn)生了能量補(bǔ)給；另有少數(shù)氣井壓降曲線后期下偏，分析原因主要為井間干擾。
1.2 流動(dòng)物質(zhì)平衡法
根據(jù)滲流力學(xué)理論，對(duì)于封閉氣藏中定產(chǎn)生產(chǎn)井，當(dāng)處于擬穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，在任意一點(diǎn)處有：
 
若考慮流體物性不隨時(shí)間t變化，則上式對(duì)t求導(dǎo)可得：
 
   由式(5)可知，當(dāng)氣井進(jìn)入擬穩(wěn)定滲流狀態(tài)時(shí)，地層各點(diǎn)壓降速率相同，即在不同時(shí)刻壓降漏斗是一系列平行曲線，近似認(rèn)為視井口壓力與視地層壓力變化特征相同，則根據(jù)視井口壓力與累計(jì)產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線可確定直線段斜率，然后平移至視原始地層壓力點(diǎn)，該直線與橫軸的交點(diǎn)即為氣井可動(dòng)儲(chǔ)量。
   流動(dòng)物質(zhì)平衡法最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要生產(chǎn)后期關(guān)井測(cè)壓資料，但其難點(diǎn)是判斷氣井是否進(jìn)入擬穩(wěn)態(tài)及選擇合適的平穩(wěn)壓力段。該方法適合生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)且工作制度穩(wěn)定的中高產(chǎn)井。
   在實(shí)際應(yīng)用中，在井口壓降曲線中加入采氣曲線，輔助選取壓力段，并選取多個(gè)不同工作制度下穩(wěn)定流動(dòng)段進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便減小誤差。即便如此，氣井工作制度的頻繁改變對(duì)該方法評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性影響仍然較大，為此，通過(guò)編程將流動(dòng)物質(zhì)平衡法進(jìn)一步用于區(qū)塊整體可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)，將各井視井口壓力產(chǎn)量加權(quán)平均作為區(qū)塊視井口壓力，解決了地層壓力資料錄取困難、單井制度不穩(wěn)定導(dǎo)致計(jì)算誤差大的問(wèn)題。
    榆林氣田XX井區(qū)(井?dāng)?shù)14口，采出程度11%)于2006年4～7月進(jìn)行整體關(guān)井測(cè)壓，測(cè)試期末壓力恢復(fù)速度遠(yuǎn)小于0.01MPa/d。單井壓降法合計(jì)評(píng)價(jià)動(dòng)制儲(chǔ)量42.3×108m3，區(qū)塊整體流動(dòng)物質(zhì)平衡法評(píng)價(jià)可動(dòng)儲(chǔ)量43.1×108m3，評(píng)價(jià)精度較高。
1.3 優(yōu)化擬合法
    優(yōu)化擬合法是根據(jù)產(chǎn)能方程和物質(zhì)平衡方程描述氣井可動(dòng)儲(chǔ)量與不同時(shí)刻氣井產(chǎn)量和井底流壓的關(guān)系，通過(guò)對(duì)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史進(jìn)行擬合來(lái)評(píng)價(jià)氣井可動(dòng)儲(chǔ)量的一種方法。
    假設(shè)穩(wěn)定試井產(chǎn)能方程：
    pe2-pwf2=Aq+Bq2    (6)
    結(jié)合式(1)，可以導(dǎo)出有限封閉氣藏的儲(chǔ)量計(jì)算方程：
    [pi(1-Gp/G)]2-pwf2=Aq+Bq2    (7)
    由式(7)可知，若給定可動(dòng)儲(chǔ)量初值(G)，則可根據(jù)不同時(shí)刻的實(shí)際產(chǎn)量(q)和累計(jì)產(chǎn)量(Gp)計(jì)算對(duì)應(yīng)的井底流壓(pwf)，若計(jì)算的井底流壓曲線與實(shí)際井底流壓很接近，說(shuō)明G即為所求的氣井可動(dòng)儲(chǔ)量，若計(jì)算井底流壓高于實(shí)際井底流壓則說(shuō)明G偏大，反之則說(shuō)明偏小，重新調(diào)整初值G重復(fù)計(jì)算則可得到所求的氣井可動(dòng)儲(chǔ)量。
    優(yōu)化擬合法要求氣井具有準(zhǔn)確的二項(xiàng)式產(chǎn)能方程系數(shù)，適用于具有穩(wěn)定試井和長(zhǎng)期生產(chǎn)資料的氣井。
1.4 產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法
    產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法是在引入擬等效時(shí)間將變壓力(或變產(chǎn)量)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等效為恒壓力(或恒流量)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用氣井生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)與典型圖版進(jìn)行擬合，進(jìn)而計(jì)算可動(dòng)儲(chǔ)量的方法。目前常用的產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法包括Fetkovich法、Blasingame法、Transient法等。其中Blasingame法應(yīng)用范圍較廣，適用于徑向流，裂縫，水平井，擬穩(wěn)態(tài)水驅(qū)和多井模型，可用于分析不穩(wěn)定徑向流變井底流壓生產(chǎn)的情形。因此，筆者本文以Blasingame法為例，介紹產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法的原理。
    對(duì)于定容封閉氣藏，有
  
    式(8)對(duì)時(shí)間(t)求導(dǎo)可得：
   
對(duì)式(10)分離變量求積分得：
 
同時(shí)，對(duì)于圓形封閉邊界中心一口單相擬穩(wěn)定流動(dòng)氣井，有
 
式(11)和式(12)聯(lián)立求解得：
 
由式(14)可知，△pp/q與tca在直角坐標(biāo)系中呈直線關(guān)系。因此，根據(jù)重整壓力(△pp/q)與擬等效時(shí)間(tca)關(guān)系曲線的直線段斜率(ma)可反求氣井可動(dòng)儲(chǔ)量(G)，其表達(dá)式如下：
 
    該方法建立在常規(guī)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料之上(井口產(chǎn)量、壓力)，在很大程度上能夠適應(yīng)氣井工作制度不穩(wěn)定的情況，對(duì)地層壓力測(cè)試點(diǎn)的依賴程度也相對(duì)較低，對(duì)于低滲非均質(zhì)氣藏具有較大優(yōu)勢(shì)。
2 可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)在氣田開發(fā)中的應(yīng)用
    根據(jù)單井具體資料情況及生產(chǎn)特征，綜合應(yīng)用壓降法、產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法等方法，開展可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)，為氣田加密井部署、工作制度優(yōu)化、儲(chǔ)層二次改造井優(yōu)選等提供了重要依據(jù)，進(jìn)一步提高了氣田儲(chǔ)量動(dòng)用程度。
2.1 為氣田加密井部署提供指導(dǎo)
由容積法氣井可動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算公式：N=πr2hφSg/Bg，可得氣井泄流半徑計(jì)算公式：
 
    靖邊氣田XX井區(qū)初期井網(wǎng)部署選取正南正北向不規(guī)則面積井網(wǎng)，以適應(yīng)氣藏平面非均質(zhì)變化特征，初期井距1.5～2.5km，平均2km。2005年對(duì)該井區(qū)進(jìn)行可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)，井均可動(dòng)儲(chǔ)量為1.83×108m3，氣井控制范圍有限，平均控制半徑僅為0.76km，部分地區(qū)井網(wǎng)不完善，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)該區(qū)進(jìn)行加密，加密井地層壓力接近區(qū)塊平均原始?jí)毫Γ@得較好效果。
2.2 為氣田生產(chǎn)制度優(yōu)化提供依據(jù)
    長(zhǎng)慶氣田XX井區(qū)，2004年根據(jù)氣井可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算泄流半徑，井區(qū)基本連通，其中X-1和X-2井控制范圍覆蓋了儲(chǔ)層物性較差的X-3井，2005年5月將X-3井關(guān)閉，在不影響區(qū)塊產(chǎn)氣量的情況下，設(shè)為觀察井，對(duì)區(qū)塊生產(chǎn)制度進(jìn)行優(yōu)化，減少了操作成本。
2.3 為重復(fù)改造井優(yōu)選提供依據(jù)
    根據(jù)氣井可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)結(jié)果，為重復(fù)改造井優(yōu)選提供依據(jù)，取得了較好效果。
   選取可動(dòng)儲(chǔ)量較大，產(chǎn)氣量偏低的氣井重復(fù)改造。X-4井通過(guò)評(píng)價(jià)可動(dòng)儲(chǔ)量為1.8×108m3，產(chǎn)氣量?jī)H1.1×104m3/d；2004年11月對(duì)該井進(jìn)行二次酸壓改造，產(chǎn)氣量提高到2.3×104m3/d(圖1)。
 

    選取儲(chǔ)層物性好，可動(dòng)儲(chǔ)量偏低的氣井重復(fù)改造，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度。X-5井測(cè)井解釋儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，有效厚度7m，滲透率0.33×10-3μm2，孔隙度5.8%，初期產(chǎn)氣1.0×104m3/d，只能間歇生產(chǎn)，評(píng)價(jià)可動(dòng)儲(chǔ)量?jī)H1.13×108m3；2004年10月對(duì)該井進(jìn)行二次酸壓改造，產(chǎn)氣提高到2.0×104m3/d，評(píng)價(jià)該井可動(dòng)儲(chǔ)量為2.34×108m3(圖2)。
 

3 結(jié)論
    1) 針對(duì)長(zhǎng)慶氣田氣井可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)面臨測(cè)試壓力點(diǎn)少、氣井工作制度不穩(wěn)定等難點(diǎn)，立足氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，在壓降法的基礎(chǔ)上，形成了產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法、流動(dòng)物質(zhì)平衡法、優(yōu)化擬合法等適合長(zhǎng)慶氣田低滲非均質(zhì)特征的氣井可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法，為長(zhǎng)慶氣田氣井可動(dòng)儲(chǔ)量全面評(píng)價(jià)提供了技術(shù)支持。
2) 利用氣田可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)成果，開展氣田加密井部署、優(yōu)化氣田工作制度、優(yōu)選儲(chǔ)層二次改造井等工作，取得了較好效果，進(jìn)一步提高了氣田儲(chǔ)量動(dòng)用程度。
符號(hào)說(shuō)明
   pi、p分別為原始地層壓力和氣井生產(chǎn)到某一時(shí)刻時(shí)的壓力，MPa；Zi、Z分別為氣體原始偏差系數(shù)和生產(chǎn)某一時(shí)刻時(shí)的氣體偏差系數(shù)；G為地質(zhì)儲(chǔ)量，m3；Gp為累計(jì)產(chǎn)氣量，m3；pp為擬壓力；K為有效滲透率，10-3μm2；h為有效厚度，m；Ct為綜合壓縮系數(shù)，1/MPa；Cg為氣體壓縮系數(shù)，1/MPa；q(t)為流體速度；qg為氣井的穩(wěn)定產(chǎn)量，104m3/d；Tsc為地面標(biāo)準(zhǔn)溫度，K；psc為地面標(biāo)準(zhǔn)壓力，MPa；μ為地層氣體黏度，mPa·s；T為地層溫度，K；pwf為井底流壓，MPa；re為供給半徑，m。
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(本文作者：張明祿 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司)