張明祿

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司

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)

張明祿

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司

張明祿.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).天然氣工業(yè),2010,30(4):50-53.

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(kāi)采方式不變的條件下,已開(kāi)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(kāi)展氣藏可動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià),落實(shí)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ),是氣田后期開(kāi)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、工作制度優(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。

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(kāi)采方式不變的條件下,已開(kāi)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(kāi)發(fā)的基礎(chǔ),是開(kāi)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)可求得氣井可動(dòng)儲(chǔ)量:

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(xiàn)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(xiàn)型;有少數(shù)氣井壓降曲線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn),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(xiàn)可確定直線(xiàn)段斜率,然后平移至視原始地層壓力點(diǎn),該直線(xiàn)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(xiàn)中加入采氣曲線(xiàn),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:

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:

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(xiàn)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:

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

對(duì)式(10)分離變量求積分得:

式(11)和式(12)聯(lián)立求解得:

令:

則

由式(14)可知,Δpp/q與tca在直角坐標(biāo)系中呈直線(xiàn)關(guān)系。因此,根據(jù)重整壓力(Δpp/q)與擬等效時(shí)間(tca)關(guān)系曲線(xiàn)的直線(xiàn)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(lài)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(kāi)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(kāi)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?獲得較好效果。

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(guān)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)。

圖1 X-4井壓降及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖

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)。

圖2 X-5井壓降及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖

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(kāi)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。

[1]張倫友.關(guān)于可動(dòng)儲(chǔ)量的概念及確定經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量的方法[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā),1996,19(4):75-76.

[2]王鳴華.一種計(jì)算氣井控制儲(chǔ)量的新方法[J].天然氣工業(yè),1996,16(4):50-53.

[3]李士倫.天然氣工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000.

[4]黃炳光.氣藏工程與動(dòng)態(tài)分析方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

[5]張嘯楓,唐俊偉,位云生,等.蘇里格氣田單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析與管理[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(3):110-114.

[6]阿普斯.生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析理論與實(shí)踐[M].雷群,譯.北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[7]陳偉,段永剛,嚴(yán)小勇,等.低滲氣藏單井非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能分析及控制儲(chǔ)量評(píng)價(jià)[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(2):34-36.

[8]李欣.應(yīng)用瞬態(tài)物質(zhì)平衡法計(jì)算氣藏儲(chǔ)量[J].天然氣工業(yè),2002,22(4):71-72.

(修改回稿日期 2010-01-18 編輯 韓曉渝)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.011

Zhang Minglu,professor of senior engineer,was born in1963.He holds a Ph.D degree,being mainly engaged in oil and gas field development and management.He has been awarded many prizes for science and technology progress by CNPC,Shaanxi Province and Changqing Oilfield Company.He is chief geologist of Changqing Oilfield Company.

Add:Changqing Xinglongyuan Residential District,Xi’an,Shaanxi710018,P.R.China

Tel:+86-29-86591593 E-mail:zml_cq@petrochina.com.cn

Evaluation techniques of dynamic reserves:Case history of low-permeability and heterogeneous reservoirs in Changqing gas fields

Zhang Minglu
(Changqing Oilf ield Company,PetroChina,Xi’an,S haanxi710018,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE4,pp.50-53,4/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

Dynamic reserves refers to the gross of the natural gas gained from the reserves when the developed geological reserves have been put on stream until the yields of the natural gas and the formation pressure of related areas decrease to zero,under the conditions of constant process engineering and constant way of exploit on the current gas wells.Carrying out evaluations on dynamic reserves and foundations for the development is an important basis for the adjustment of late-development on the gas fields.The gas fields in Changqing are characterized by low permeability and strong heterogeneity,together with the factors of drainage gas recover-y,production boosting in the high gas consumption period in winter,resulting in the difficulties like lack of the pressure testing data and frequent change of the working system when the dynamic reserves are evaluated by regular methods.To solve these problems, based on the P/Z method and the full use of performance data,we have tried the approaches of reconstructing pressure and flow to change the production data of variable pressure or production rate into equivalent constant pressure or production rate,and have developed the RTA(Rate Transient Analysis)method,FMB(Flow Material Balance)method and optimizing method.Furthermore, all these methods have been applied to trace dynamic reserves of the gas wells in the Jingbian and Yulin gas fields in Changqing.This has offered a significant basis for well infilling,optimizing of working systems,selecting of secondary stimulation wells,and improved the percentage of producing reserves.

Changqing gas fields,low permeability,dynamic reserves,gas well performance,Rate Transient Analysis

book=1,ebook=309

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.011

張明祿,1963年生,教授級(jí)高級(jí)工程師,博士;主要從事油氣田開(kāi)發(fā)研究及管理工作,多次獲中國(guó)石油天然氣總公司和陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),現(xiàn)任中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司總地質(zhì)師。地址:(710018)陜西省西安市長(zhǎng)慶興隆園小區(qū)。電話(huà):(029)86591593。E-mail:zml_cq@petrochina.com.cn