任科屹，段永剛，張勇剛，賁井權(quán)，黃勝兵

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué)，四川成都610500；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司，吉林松原138000）

長(zhǎng)嶺氣田地層壓力計(jì)算方法適應(yīng)性評(píng)價(jià)

任科屹*1，段永剛1，張勇剛2，賁井權(quán)2，黃勝兵2

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué)，四川成都610500；2.中國(guó)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(qū)動(dòng)能量的重要標(biāo)志，為了更加經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確地判斷并預(yù)測(cè)氣藏地層壓力的大小，根據(jù)長(zhǎng)嶺氣田低孔低滲的特點(diǎn)，分別采用3種不關(guān)井地層壓力評(píng)價(jià)方法計(jì)算長(zhǎng)嶺氣田單井地層壓力，并選取了5口具有代表性的單井進(jìn)行地層壓力適應(yīng)性評(píng)價(jià)及優(yōu)選。結(jié)果表明，井筒未積液時(shí)，采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法計(jì)算的地層壓力誤差較??；井筒積液時(shí)，采用拓展二項(xiàng)式產(chǎn)能方程法計(jì)算的地層壓力誤差較小。這對(duì)于其他低孔低滲氣藏地層壓力計(jì)算也具有指導(dǎo)意義。

地層壓力；生產(chǎn)動(dòng)態(tài)；適應(yīng)性評(píng)價(jià)；長(zhǎng)嶺氣田

吉林油田長(zhǎng)嶺氣田是我國(guó)陸上第一個(gè)已建成的大型集裂縫性火山巖與致密砂巖于一體的構(gòu)造巖性復(fù)合氣藏［1］。其主力層位營(yíng)城組為火山巖裂縫性氣藏，具有巖性復(fù)雜、巖性巖相變化快、儲(chǔ)層裂縫發(fā)育、物性差和非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，為低孔低滲氣藏。

氣井地層壓力是氣藏地質(zhì)研究和評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量計(jì)算、產(chǎn)能計(jì)算和評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)分析等重要參數(shù)［2］，要獲得穩(wěn)定、可靠的地層壓力一般需要關(guān)井較長(zhǎng)時(shí)間，尤其是低滲透氣井［3］。但在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)井壓恢測(cè)試除了用于一些非常昂貴的探井外，已經(jīng)很少使用［4］。因此，本文采用了3種不關(guān)井地層壓力評(píng)價(jià)方法計(jì)算長(zhǎng)嶺氣田單井地層壓力，選取了5口具有代表性的單井進(jìn)行地層壓力適應(yīng)性評(píng)價(jià)及優(yōu)選，從而得到適用于吉林油田長(zhǎng)嶺氣田的不關(guān)井地層壓力評(píng)價(jià)方法。

1　不關(guān)井地層壓力評(píng)價(jià)分析方法

1.1擬穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型法

對(duì)于外邊界封閉的儲(chǔ)層或井間干擾形成單井控制擬邊界的情況，當(dāng)壓力響應(yīng)波及到邊界以后，流動(dòng)便進(jìn)入擬穩(wěn)態(tài)［5，6］。在氣井處于擬穩(wěn)定流狀態(tài)，井底流壓的變化與地層壓力的變化趨勢(shì)相同，以此為依據(jù)建立井底流壓和累積產(chǎn)量的變化關(guān)系數(shù)學(xué)模型：

當(dāng)累積產(chǎn)量Gp=0時(shí)，c值就是原始地層靜壓。

1.2拓展二項(xiàng)式產(chǎn)能方程法

拓展產(chǎn)能二項(xiàng)式方程法計(jì)算地層靜壓是基于產(chǎn)能二項(xiàng)式方程進(jìn)行計(jì)算的，該法通過(guò)井口壓力疊加不同產(chǎn)量下井筒流動(dòng)、重力等造成的流動(dòng)阻力，計(jì)算井底流壓，再利用二項(xiàng)式產(chǎn)能方程計(jì)算目前地層壓力。

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

式中：Pwf——井底流壓，MPa；

1.3生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法

生產(chǎn)系統(tǒng)分析是以單井整個(gè)開(kāi)采系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)流體在氣層、井筒和地面管線的流動(dòng)特征，以流量和壓力變化為依據(jù)，科學(xué)地分析整個(gè)采氣系統(tǒng)在不同條件下的工作狀態(tài)，確定合理的產(chǎn)能和最佳工藝制度。

應(yīng)用常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)分析存在兩大主要問(wèn)題：一是對(duì)氣藏流入動(dòng)態(tài)的預(yù)測(cè)，到目前為止，均是采用不考慮氣井的生產(chǎn)方式和氣藏的滲流特征的均質(zhì)氣藏模型半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系；二是采用二項(xiàng)式穩(wěn)態(tài)公式不能描述氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中地層壓力遞減的情況，不能反映開(kāi)發(fā)過(guò)程中氣藏的狀態(tài)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。

為了克服目前上述生產(chǎn)系統(tǒng)分析的缺點(diǎn)，必須采用不穩(wěn)態(tài)的氣藏滲流與井筒耦合［10］情況下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，以新的生產(chǎn)系統(tǒng)分析方法考慮氣藏直井、水平井的滲流特性、氣藏邊界及開(kāi)發(fā)過(guò)程中地層壓力的遞減情況，其技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

圖1　氣藏不穩(wěn)定產(chǎn)能預(yù)測(cè)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)路線

不穩(wěn)態(tài)流入動(dòng)態(tài)實(shí)質(zhì)是氣井在某個(gè)瞬時(shí)的流量壓力關(guān)系可以看成是變流壓控制條件下的流量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，利用疊加原理可以從定流壓條件下的流量響應(yīng)導(dǎo)出變流壓響應(yīng)。根據(jù)Duhamel疊加原理，變流壓條件下的流量響應(yīng)等于定流壓的流量響應(yīng)與變流動(dòng)壓力的褶積：

式（4）的離散化計(jì)算形式為：

式中：q——?dú)饩a(chǎn)量m3/d；

B——?dú)怏w體積系數(shù)；

μ——液體粘度，mPa·s；

k——地層滲透率，10-3μm2；

ψ——擬壓力函數(shù)；

tD——無(wú)因次時(shí)間。

在Laplace空間中定壓響應(yīng)與定流量響應(yīng)之間存在一種簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

式中：ψD——無(wú)因次壓力；

qD——無(wú)因次流量。

因此，前述的滲流數(shù)學(xué)模型及其解式可以轉(zhuǎn)換為定壓條件下的流量解式。

氣藏滲流與井筒流動(dòng)藕合模型是將油嘴（氣嘴）控制、井筒流動(dòng)與儲(chǔ)層滲流視為一耦合作用的整體，這實(shí)質(zhì)上是將傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析法與不穩(wěn)態(tài)滲流的試井分析相結(jié)合，預(yù)測(cè)出生產(chǎn)系統(tǒng)在不同時(shí)間下的協(xié)調(diào)狀態(tài)（如圖2所示）。

圖2　“氣藏-井筒-油嘴”流動(dòng)過(guò)程

采用迭代法求解氣井流動(dòng)耦合系統(tǒng)，結(jié)合軟件進(jìn)行擬合，其處理流程見(jiàn)圖3。

圖3　地層壓力預(yù)測(cè)流程

2　計(jì)算方法評(píng)價(jià)及優(yōu)選

2.1W1井計(jì)算結(jié)果

長(zhǎng)嶺氣田W1井是松遼盆地南部中央隆起帶哈爾金構(gòu)造上的一口生產(chǎn)井，分別運(yùn)用以上3種方法計(jì)算其地層壓力。

（1）對(duì)測(cè)試的流壓與對(duì)應(yīng)的累積產(chǎn)量進(jìn)行二項(xiàng)式回歸，得到井底流壓與累積產(chǎn)量的關(guān)系圖（如圖4所示）。

圖4　長(zhǎng)深W1井底流壓與累積產(chǎn)量關(guān)系圖

累積產(chǎn)量為1.04×108m3時(shí)，原始地層壓力42.4MPa，計(jì)算得到此時(shí)地層壓力為31.34 MPa。

（2）統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)深W1井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，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(wěn)定產(chǎn)量為10.63×104m3/d，時(shí)，井口油壓15.6MPa，計(jì)算出此時(shí)井底流壓為20.76MPa，地層壓力35.34MPa。

（3）對(duì)長(zhǎng)深W1井用軟件對(duì)氣藏滲流與井筒流動(dòng)藕合模型進(jìn)行擬合，得到Blasingame圖版（如圖5所示），根據(jù)擬合情況，可以得到地層壓力預(yù)測(cè)圖（如圖6所示），從而計(jì)算地層壓力。

圖5　Blasingame圖

圖6　地層壓力預(yù)測(cè)圖

2.2適應(yīng)性評(píng)價(jià)

以長(zhǎng)深W1井為例，選取吉林油田長(zhǎng)嶺區(qū)塊五口代表性的氣井分別計(jì)算其單井地層壓力，結(jié)果見(jiàn)表1，圖7為不關(guān)井地層壓力計(jì)算誤差對(duì)比分析圖。

表1　不關(guān)井地層壓力計(jì)算對(duì)比

由于使用擬穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型法往往需要大量的實(shí)測(cè)井底流壓點(diǎn)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)不足時(shí)，可能造成較大誤差（如長(zhǎng)深W1井），因此建議不采用該種方法計(jì)算長(zhǎng)嶺氣田地層壓力。

當(dāng)井筒積液時(shí)，采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法計(jì)算的地層靜壓誤差很大（如長(zhǎng)深W5井）；而當(dāng)井筒未積液時(shí)，采用拓展二項(xiàng)式產(chǎn)能方程法和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法都能取得很好的效果。因此可以對(duì)井筒未積液的井采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法，對(duì)井筒積液的井采用拓展二項(xiàng)式產(chǎn)能方程法計(jì)算地層壓力。

圖7　不關(guān)井地層壓力計(jì)算誤差對(duì)比

3　結(jié)論

（1）對(duì)于低滲透氣藏，常規(guī)地層靜壓測(cè)量方法需要關(guān)井較長(zhǎng)時(shí)間，具有一定的局限性，不能滿足開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的需要。

（2）擬穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型法往往需要大量的實(shí)測(cè)井底流壓點(diǎn)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)不足時(shí)，可能造成較大誤差。

（3）井筒未積液時(shí)，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法計(jì)算的地層壓力誤差較小，優(yōu)于拓展二項(xiàng)式產(chǎn)能方程法的計(jì)算結(jié)果；但井筒積液時(shí)，其計(jì)算結(jié)果誤差較大。

綜合考慮，建議吉林油田長(zhǎng)嶺氣田對(duì)井筒未積液的氣井采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料擬合法，對(duì)井筒積液的氣井采用拓展二項(xiàng)式產(chǎn)能方程法計(jì)算地層壓力。

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TE122

A

1004-5716（2016）03-0057-04

2015-03-17

2015-03-18

任科屹（1989-），男（漢族），四川南充人，西南石油大學(xué)石油工程在讀碩士研究生，研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)。