蘇里格氣田蘇五區(qū)塊天然氣動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的計(jì)算

摘 要

運(yùn)用氣藏開發(fā)動(dòng)態(tài)資料,選取與氣藏相適應(yīng)的計(jì)算方法就能準(zhǔn)確地確定其動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,故而篩選不同氣藏的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法十分重要。為此,針對(duì)鄂爾多斯盆地蘇里格低滲透強(qiáng)非均質(zhì)性氣田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征,在動(dòng)態(tài)資料不斷補(bǔ)充和豐富的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用壓降分析法、彈性二相法、廣義物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法、遞減曲線分析法等方法對(duì)蘇里格氣田的可動(dòng)儲(chǔ)量進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算,分析了各種方法的適應(yīng)性以及計(jì)算結(jié)果的可靠性。

  運(yùn)用氣藏開發(fā)動(dòng)態(tài)資料,選取與氣藏相適應(yīng)的計(jì)算方法就能準(zhǔn)確地確定其動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,故而篩選不同氣藏的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法十分重要。為此,針對(duì)鄂爾多斯盆地蘇里格低滲透強(qiáng)非均質(zhì)性氣田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征,在動(dòng)態(tài)資料不斷補(bǔ)充和豐富的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用壓降分析法、彈性二相法廣義物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法遞減曲線分析法等方法對(duì)蘇里格氣田的可動(dòng)儲(chǔ)量進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算,分析了各種方法的適應(yīng)性以及計(jì)算結(jié)果的可靠性。結(jié)論認(rèn)為,蘇5區(qū)塊宜采用壓降法和不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法計(jì)算其天然氣動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量,類井平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為2936×104m3,類井平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為1355×104m3,類井平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量?jī)H為981×104 m3所得結(jié)果對(duì)蘇里格氣田開發(fā)中后期調(diào)整方案的制定以及氣藏產(chǎn)能的評(píng)價(jià)具有參考價(jià)值。

    關(guān)鍵詞 鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 蘇五區(qū)塊 低滲透儲(chǔ)集層 非均質(zhì)性 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量 計(jì)算方法 開發(fā)中后期調(diào)整方案

    

    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叫。運(yùn)用氣藏開發(fā)動(dòng)態(tài)資料,篩選與之相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法才能準(zhǔn)確確定動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量[2-4],而對(duì)不同氣藏篩選氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的計(jì)算方法具有十分重要的意義。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側(cè),是大面積分布的砂巖巖性氣藏,主要產(chǎn)層為二疊系下石盒子組盒8段和山西組山1段。該氣田儲(chǔ)集層條件復(fù)雜,具有低豐度、低壓、低滲、非均質(zhì)性嚴(yán)重等特征。針對(duì)蘇里格氣田低滲透、強(qiáng)非均質(zhì)性特征,筆者分別運(yùn)用氣藏工程壓降法、彈性二相法、廣義物質(zhì)平衡法、不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法、遞減曲線分析法對(duì)蘇里格氣田不同開發(fā)時(shí)期可動(dòng)儲(chǔ)量進(jìn)行了計(jì)算[5-10],分析了不同方法的適應(yīng)性和可靠性,目的是篩選適合于蘇里格低滲透強(qiáng)非均質(zhì)氣田可動(dòng)儲(chǔ)量的計(jì)算方法,對(duì)氣田開發(fā)中后期調(diào)整方案制定以及氣藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持,這對(duì)蘇里格低滲透強(qiáng)非均質(zhì)氣田開發(fā)中后期調(diào)整方案制定以及氣藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)都具有借鑒意義[11]。

1 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算方法的選擇

1.1壓降法

    壓降法是定容封閉氣藏物質(zhì)平衡法在特定條件下的運(yùn)用,根據(jù)氣藏的累積采氣量與地層壓力下降的關(guān)系來推算壓力波及儲(chǔ)集空間的儲(chǔ)量。壓降儲(chǔ)量的一般計(jì)算公式為:

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[12]。蘇里格氣田利用井口壓力折算法等不關(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)。蘇5區(qū)塊大部分氣井可動(dòng)儲(chǔ)量基本穩(wěn)定,表現(xiàn)為直線型。

    圖1為蘇5-X氣井的壓降儲(chǔ)量計(jì)算示意圖。該井于2006年10月12號(hào)投產(chǎn),截至2010年底已累計(jì)采出天然氣243.12×104m3,根據(jù)曲線可計(jì)算得到:G=530.26×104m3

    對(duì)蘇5區(qū)塊的部分氣井分3個(gè)時(shí)間段進(jìn)行了關(guān)井,對(duì)氣井井口套壓得到一定恢復(fù)的氣井采用壓降法計(jì)算了氣井的動(dòng)儲(chǔ)量。截至2010年底,蘇5區(qū)塊達(dá)到壓降法計(jì)算條件的氣井有139口,其中Ⅰ類氣井62口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量2604.51×104m3;Ⅱ類氣井42口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1300.52×104m3;Ⅲ類氣井35口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1144.73×104m3,經(jīng)計(jì)算139口氣井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量為1842×104m3。

1.2 彈性二相法

    根據(jù)滲流機(jī)理,對(duì)于有界封閉低滲致密砂巖氣藏,氣井開井后可分為3個(gè)流動(dòng)階段:①地層線性流階段(無限導(dǎo)流垂直裂縫,Pwf2-t1/2呈直線關(guān)系)或裂縫地層雙線性流(有限導(dǎo)流垂直裂縫(Pwf2-t1/4呈直線關(guān)系);②平面徑向流動(dòng)階段(Pwf2-lgt呈直線關(guān)系);③穩(wěn)定流動(dòng)或邊界反映階段(Pwf2-t呈直線關(guān)系),該階段又稱為彈性二相段。井底壓力和時(shí)間滿足如下關(guān)系:

    根據(jù)如上關(guān)系,可通過繪制氣藏彈性二相法壓力降落曲線并結(jié)合氣藏儲(chǔ)層巖石和流體的綜合壓縮系數(shù)、地層壓力、產(chǎn)量等參數(shù),計(jì)算彈性二相法儲(chǔ)量。適用條件:壓降和產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定,上下波動(dòng)不得超過5%。

    需要說明的是,蘇里格氣田氣井儲(chǔ)集單元具有低滲致密、遠(yuǎn)端儲(chǔ)層物性連續(xù)性差、供氣邊界模糊的特征(很難出現(xiàn)穩(wěn)定的徑向流),在生產(chǎn)早期出現(xiàn)擬穩(wěn)定流態(tài)的可能性較小,一般不具備利用彈性二相法計(jì)算儲(chǔ)量的完全條件。蘇5區(qū)塊Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ氣井的統(tǒng)計(jì)資料顯示,就平均情況而言,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類氣井在生產(chǎn)900d后,仍未出現(xiàn)明顯的穩(wěn)定流動(dòng)態(tài)(壓降速度為常數(shù)),只是壓降速率在逐步減小,逐步接近擬穩(wěn)態(tài)。

    針對(duì)致密低滲儲(chǔ)層的滲流特征,假定儲(chǔ)層遠(yuǎn)端存在著一個(gè)移動(dòng)的、基本不滲透的(實(shí)際上是低滲)模糊邊界,當(dāng)氣井穩(wěn)定生產(chǎn)一段時(shí)間后,壓力波及會(huì)觸及到此邊界,此時(shí)產(chǎn)量、壓力會(huì)出現(xiàn)“擬穩(wěn)態(tài)”(圖2),在求取Pwf2-t關(guān)系曲線(近似直線)斜率后,可利用彈性二相法估算壓力波及范圍內(nèi)的可動(dòng)儲(chǔ)量。該儲(chǔ)量?jī)H能代表壓力波及范圍內(nèi)的可動(dòng)儲(chǔ)量,隨著日后生產(chǎn)繼續(xù),累積產(chǎn)氣量增加,需要重復(fù)計(jì)算予以進(jìn)一步核實(shí)和校正。實(shí)踐證明,在不關(guān)井情況下,彈性二相法儲(chǔ)量具有重要的參考價(jià)值。蘇5區(qū)塊達(dá)到計(jì)算條件的氣井有41口,

其中Ⅰ類氣井32口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量4525.71×104m3;Ⅱ類氣井6口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1550.16×104m3;Ⅲ類氣井3口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1505.26×104m3,經(jīng)計(jì)算41口氣井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量3869×104m3

1.3 廣義物質(zhì)平衡法(也稱流動(dòng)物質(zhì)平衡法)

    滲流力學(xué)原理認(rèn)為,定容封閉消耗式氣藏在壓降流動(dòng)過程中,當(dāng)所有的不滲透邊界影響都達(dá)到井筒后,氣體流動(dòng)將達(dá)到擬穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)氣藏壓力(或壓差)隨時(shí)間的變化率將固定不變,氣藏中不同時(shí)刻的壓力分布曲線彼此平行,壓降(壓差)與時(shí)間的關(guān)系呈線性關(guān)系。根據(jù)當(dāng)氣體流動(dòng)達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)后,在產(chǎn)量相對(duì)平穩(wěn)條件下,井底流壓與井口套壓差值相對(duì)穩(wěn)定的特征,L.Matter提出的用井口擬套壓代替廣義物質(zhì)平衡中擬地層壓力的思路,將物質(zhì)平衡方程變形為:

    流動(dòng)物質(zhì)平衡法最大的優(yōu)點(diǎn)是可在不關(guān)井條件下,求取氣井可動(dòng)儲(chǔ)量,該方法計(jì)算的儲(chǔ)量可作為對(duì)壓降法儲(chǔ)量的檢驗(yàn)。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。

    圖3為蘇5-X氣井采用廣義物質(zhì)平衡法儲(chǔ)量計(jì)算示意圖。該井于2007年10月13號(hào)投產(chǎn),截至2010年底累計(jì)采氣量達(dá)到了2574.21×104m3,2009年12月氣體流動(dòng)達(dá)到擬穩(wěn)定狀態(tài),通過線性直線關(guān)系得到:G=14286.36×104m3。

    蘇5區(qū)塊目前達(dá)到物質(zhì)平衡法計(jì)算條件的氣井有52口,其中Ⅰ類氣井39口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量4805.31×104m3,Ⅱ類氣井10口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量2393.49×104m3,Ⅲ類氣井3口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1914.01×104m3,經(jīng)計(jì)算52口氣井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量4175×104m3。

1.4不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法

    不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法是將氣井的變壓力/變流量生產(chǎn)數(shù)據(jù)等效轉(zhuǎn)換為定流量生產(chǎn)數(shù)據(jù),根據(jù)圖版擬合生產(chǎn)史確定氣井泄流范圍屬性參數(shù),從而計(jì)算氣井動(dòng)儲(chǔ)量[13]。該方法解決了氣井工作制度頻繁改變而導(dǎo)致評(píng)價(jià)動(dòng)儲(chǔ)量難度大的問題。目前比較常用的動(dòng)態(tài)分析軟件Topaze及RTA就是基于這個(gè)原理編制的,簡(jiǎn)稱為不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法。

1.4.1 Topaze不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法

    運(yùn)用Topaze動(dòng)態(tài)分析軟件分別對(duì)蘇5區(qū)塊累計(jì)生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的氣井,進(jìn)行了生產(chǎn)歷史的擬合。蘇5區(qū)塊參與擬合氣井134口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1954×104m3。其中:Ⅰ類氣井63口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量2929.37×104m3;Ⅱ類氣井41口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1258.51×104m3;Ⅲ類氣井30口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量888.4×104m3

1.4.2 RTA軟件不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法

    根據(jù)不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法的原理,應(yīng)用引進(jìn)的加拿大Fekete公司開發(fā)的RTA軟件對(duì)生產(chǎn)井壓力和產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。軟件涵蓋了當(dāng)今世界最實(shí)用的儲(chǔ)量分析方法,在建模的基礎(chǔ)上,引入自動(dòng)擬合理論,分析和計(jì)算各種儲(chǔ)層參數(shù),例如泄油半徑、滲透率、表皮系數(shù)、井筒儲(chǔ)集系數(shù)、水驅(qū)特征等。計(jì)算結(jié)果具有較好的相對(duì)準(zhǔn)確性和可靠性。

    對(duì)蘇5區(qū)塊,本次采用不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法計(jì)算所參與擬合氣井149口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量2149×104m3。其中:Ⅰ類氣井67口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量3273×104m3;Ⅱ類氣井44口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1505×104m3;Ⅲ類氣井38口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量911×104m3。

2 結(jié)果對(duì)比分析

    根據(jù)初步開發(fā)方案,蘇5區(qū)塊基本探明地質(zhì)儲(chǔ)量440.14×108m3,已動(dòng)用儲(chǔ)量71.39×108 m3,未動(dòng)用儲(chǔ)量368.75×108m3,儲(chǔ)量動(dòng)用率16.2%。

    彈性二相法和廣義物質(zhì)平衡法是在不關(guān)井條件下采用的方法,對(duì)產(chǎn)量和壓力穩(wěn)定有一定要求,上下波動(dòng)不得超過5%,同時(shí)要求地層流動(dòng)進(jìn)入擬穩(wěn)定狀態(tài),該方法適用于生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)的Ⅰ、Ⅱ類氣井,Ⅲ類氣井由于壓力和產(chǎn)量不穩(wěn)定,應(yīng)用效果一般較差。對(duì)蘇里格氣田蘇5區(qū)塊,目前一般能達(dá)到此計(jì)算要求的氣井較少,彈性二相法達(dá)到要求的氣井共41口,其中Ⅲ類氣井僅3口,41口氣井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量3869×104m3;廣義物質(zhì)平衡法達(dá)到計(jì)算要求的氣井共52口,其中Ⅲ類氣井僅3口,52口氣井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量4175×104m3。達(dá)到要求的氣井多為生產(chǎn)時(shí)問較長(zhǎng)、生產(chǎn)連續(xù)性好,產(chǎn)量、壓力較穩(wěn)定或下降規(guī)律較穩(wěn)定的優(yōu)類氣井,

可看到對(duì)滿足計(jì)算條件的分類氣井計(jì)算單井動(dòng)儲(chǔ)量,能夠計(jì)算的樣本點(diǎn)較少(Ⅲ類氣井最少)且計(jì)算的平均結(jié)果偏高。

    壓降法是關(guān)井條件下常采用的方法,主要影響因素是井底積液、壓力恢復(fù)程度等,井底積液影響可以通過環(huán)空液面測(cè)試進(jìn)行校正,或是取關(guān)井天數(shù)相同的點(diǎn)加以排除。該方法適用于生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)的Ⅰ、Ⅱ類氣井,Ⅲ類氣井由于壓力恢復(fù)緩慢或是生產(chǎn)時(shí)間較短以及井底積液多等因素,應(yīng)用效果差一些。蘇5區(qū)塊目前達(dá)到計(jì)算要求的氣井共139口,其中Ⅰ類氣井62口,Ⅱ類氣井42口,Ⅲ類氣井35口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1842×104m3,計(jì)算結(jié)果較為可靠。

    Topaze、RTA軟件涵蓋的動(dòng)態(tài)分析方法較多,可以計(jì)算最終可采儲(chǔ)量、儲(chǔ)層物性參數(shù)、波及泄油半徑等,也可以進(jìn)行氣井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè),是氣井動(dòng)態(tài)分析常用的方法,它的應(yīng)用依賴于準(zhǔn)確的壓力和產(chǎn)量計(jì)量,如果數(shù)據(jù)不準(zhǔn),得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一定偏差[14],蘇5區(qū)塊目前產(chǎn)水的氣井比較多,對(duì)不能確定單井產(chǎn)液量的產(chǎn)水氣井,在采用軟件擬合的時(shí)候結(jié)果偏差較大。蘇5區(qū)塊達(dá)到Topaze軟件計(jì)算法條件的氣井共134口,其中Ⅰ類氣井63口,Ⅱ類氣井41口,Ⅲ類氣井30口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1954×104m3。達(dá)到RTA軟件計(jì)算法條件的氣井共149口,其中Ⅰ類氣井67口,Ⅱ類氣井44口,Ⅲ類氣井38口,平均單井動(dòng)儲(chǔ)量

2149×104m3。與初期開發(fā)方案相比,其計(jì)算結(jié)果較可靠。

結(jié)論

    1)氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量受生產(chǎn)時(shí)間、壓力波及區(qū)域、井間干擾、井網(wǎng)調(diào)整等因素影響,因此,動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是一個(gè)與某一特定時(shí)間相關(guān)的儲(chǔ)量,不是一個(gè)常量。

    2)根據(jù)蘇5區(qū)塊分類氣井目前的動(dòng)儲(chǔ)量情況,考慮以上4種計(jì)算方法的適用性和可計(jì)算樣本的數(shù)量,對(duì)蘇里格氣田蘇5區(qū)塊選擇采用壓降法和不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法(Topaze法、RTA法)得到的計(jì)算結(jié)果。

    3)綜合分析壓降法和不穩(wěn)定生產(chǎn)擬合法得到的計(jì)算結(jié)果,蘇5區(qū)塊Ⅰ類井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量2936×104m3;Ⅱ類井平均平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1355×104m3;而Ⅲ類井平均單井動(dòng)儲(chǔ)量?jī)H為981×104m3。用分類井井?dāng)?shù)比例加權(quán)平均得到蘇5區(qū)塊平均單井動(dòng)儲(chǔ)量1857×104m3。

符號(hào)說明

    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;K為有效滲透率,mD;h為有效厚度,m;Ct為綜合壓縮系數(shù),MPa-1;q為氣井的產(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;S為表皮系數(shù);pwf為井底流壓,MPa;pci為初始套壓,MPa;Pc為套壓,MPa;Pe為外界地層壓力,MPa;Re為供給半徑,m;rw為井筒半徑,m。

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本文作者:劉琦1,2 羅平亞1 孫雷1 歐陽誠(chéng)2 潘毅1

作者單位:1.西南石油大學(xué) 2.中國(guó)石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院