大牛地气田D66井区气井动态储量计算

2015-12-28张家伟王贵生刘慧陈志杰

重庆科技学院学报（自然科学版） 2015年4期

张家伟王贵生刘慧陈志杰

(中石化华北分公司第一采气厂，郑州 450006)

气藏动态储量是指当地层压力降为零时能够动用的地质储量［1］。单井控制储量是确定气田合理井网密度并对单井进行合理配产的重要依据。目前，常用的动态储量计算方法有:物质平衡法(也称压降法)、弹性二相法、流动物质平衡法、压差曲线法、不稳定流动法、数值模拟法及产量递减法等［2-4］。大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东段，区块内构造及断裂未发育，总体为北东高、西南低的平缓单斜构造。气藏自上而下发育7套气层，主要产气层位包括下石盒子组、山西组、石炭系太原组，属低孔低渗致密砂岩岩性圈闭气藏。气田储层横向变化较大，非均质性强。为了选择合理的动态储量计算方法，保证计算结果的准确性，本次研究针对大牛地气田低渗透、非均质强的特征，分别利用压降法、流动物质平衡法及不稳定渗流法对D66井区的动态储量进行计算，对比分析各方法的知用性及准确性。

1 气藏动态储量计算方法研究

各种动态储量计算方法都有其相应的适用条件，所需气藏资料均有差别，计算准确性不尽相同。相对而言，压降法、流动物质平衡法、不稳定流动法的适用性相对较强，需要的资料要求亦容易满足，因此本次研究只对这3种方法进行比较。

1.1 压降法

压降法计算控制储量的基本原理建立在物质平衡方程的基础上。定容封闭气藏压降法计算动态储量的公式为:

式中:p—地层压力，MPa;

pi—原始地层压力，MPa;

zi—原始气体偏差系数;

z—气体偏差系数;

Gp—气井累计产气量，m3;

Gd—单井动态控制储量，m3。

图1 压降法原理示意图

图1为压降法原理示意图。可以看出，在直线坐标系上，以累计产气量为x轴，以p/z为y轴，该式是一个斜率为B、截距为A的直线方程。若当前获取的地层压力点越多，用最小二乘法线性回归越能更准确地确定A和B，进而确定线性方程。当p取0时，可得到动态储量

以D66井区的D66井为例，在该井进行5次压恢测试，利用压降法计算其储量。图2为利用压降法计算的D66井动态储量曲线图。累计产气量与视地层压力的关系曲线线性回归得到关系式:y=-0.005 6x+25.307 0，则用压降法算得动态储量

图2 利用压降法计算的D66井动态储量曲线图

压降法要求至少设置2个关井压力恢复测试点，目前D66井区只有5口井进行了2次以上的压恢测试。利用压降法进行计算，平均单井动态储量为0.46 ×108m3。

1.2 流动物质平衡法

根据渗流力学原理，气井达到拟稳态流动时，其视井底流动压力和视套压压力同视地层压力具有相同的变化特征，即三者在坐标轴上的斜率一致。图3为流动物质平衡法原理示意图。

图3 流动物质平衡法原理示意图

首先绘制视流动压力(pwf/z)与累计产气量Gp的关系曲线，拟合得到方程:获得斜率A后，结合B=pi/zi，求得

D66井于2007年11月投产，2010年6月已进入拟稳定状态。该井的原始地层压力为24.29 MPa，视地层压力为26.26 MPa，根据公式求得D66井区的单井动用储量Gd为0.43×108m3。图4为利用流动物质平衡法计算的D66井动态储量示意图。

该方法最大的优点是，可以在不关井的条件下求取气井的动态储量，适合生产时间较长且工作制度稳定的中高产井，并且该方法计算的储量可以作为压降法计算储量的检验标准。D66井区目前达到流动物质平衡法计算条件的气井有134口，平均单井动态储量为0.31×108m3。

图4 利用流动物质平衡法计算的D66井动态储量曲线图

1.3 不稳定流动法

不稳定流动法又可细分为Blasingame法、Agarwal-Gardner法、NPI法、Transient法等4种常用方法。利用单井的历史生产数据(套压和产气量)分析，可建立单井储层模型，拟合模型理论数据和实测数据得到储层参数，通过经验公式求得单井动态储量。目前主要应用FAST和TOPAZE软件进行动态储量计算。

运用不稳定流动法计算动态储量时，必须已知气井的日产气量和相应的井底流压。井底流压可以通过井底压力计直接测量，但考虑到工艺和经济的可行性，绝大多数井不能实现超长时间的井底流压监测。可以将油压或者套压数据折算到气层中深的压力作为井底流压，然后用不稳定流动分析方法计算单井动态储量、储层渗透率和表皮系数等。在此基础上建立气藏的地质和数学模型，并调整动储量、渗透率和表皮系数等参数，使计算出来的单井生产历史与实际生产历史相吻合，此时的参数基本上反映了地层的实际情况。

利用Topaze软件建立地质和渗流模型，输入D66井的日产气量和套压数据，通过微调各项参数(如渗透率、表皮系数和动储量等)，使得计算所得的压力值与气井实际的压力历史数据相吻合，最后得到的动态储量为0.47×108m3。图5为Topaze方法计算的D66井动态储量曲线图。

不稳定流动分析方法主要是利用单井的生产动态历史数据(即产量和流压)，进行物质平衡分析，进而计算单井动用储量。其特点是只需要连续的单井日产气量数据，并不需要进行定产量或者定压生产，也不需要关井测压，气井产气量与井底压力可以变化，因而对产量和流压数据没有特殊要求。D66井区目前达到流动物质平衡法计算条件的气井有204口，平均单井动态储量为0.28×108m3。

图5 Topaze方法计算的D66井动态储量曲线图

2 计算结果对比分析

目前，大牛地气田D66井区探明储量614.01×108m3，动用储量 531.12 × 108m3，未动用储量为82.89×108m3，动用率为 86.5%。但采出程度较低，只有4.98%。根据无阻流量将D66井区的气井分为3类:Ⅰ类井无阻流量大于10×104m3;Ⅱ类井无阻流量大于5×104m3;Ⅲ类井无阻流量小于5×104m3。本区主要是以Ⅱ、Ⅲ类井为主，Ⅲ类井控制的动储量比例最大，但平均动态储量只有0.24×108m3，平均控制半径是131 m。图6为各类井比例及动态储量比例图。

图6 各类井数量及动态储量比例图

压降法是关井条件下最常用的方法，主要受井底积液和压力恢复程度的影响。因此应用于Ⅲ类井中压力恢复较慢、井底有积液的气井时效果会差一些。D66井区只有5口井进行了2次以上的压恢测试，其中I类井3口，Ⅱ类井2口，Ⅲ类井1口，平均动态储量0.46×108m3。由于能够计算的样本点较少，计算的平均结果偏高。

流动物质平衡法是在不关井条件下采用的方法，适用于生产时间较长并且气层流动已经进入拟稳定状态的气井。该方法用于有较长生产历史的Ⅰ、Ⅱ类井效果较好，而用于压力、产量不稳定的Ⅲ类井效果较差。D66井区达到流动物质平衡法计算要求的气井共有134口，其中Ⅰ类井10口，Ⅱ类井39口，Ⅲ类井85口，平均动态储量0.25×108m3，计算结果较为准确。

不稳定流动法(利用Topaze、FAST等软件)的运用依赖于准确的压力和产量计量，如果数据不准确，得到的计算结果和实际值就有一定的偏差。目前，D66井区能达到Topaze软件计算条件的气井有204口，其中Ⅰ类井12口，Ⅱ类井56口，Ⅲ类井136口，平均动态储量0.28×108m3。与初期的开发方案相对比，计算结果较为准确。