利用生产数据计算大牛地气田地层压力可行性分析

蒋 艳 芳

(中石化华北油气分公司石油工程技术研究院， 郑州 450006)



利用生产数据计算大牛地气田地层压力可行性分析

蒋 艳 芳

(中石化华北油气分公司石油工程技术研究院， 郑州 450006)

摘要：大牛地气田属于典型的低压、低孔、低渗致密储层，关井进行压力恢复测试是该气田获取地层压力的主要途径，但该方法关井时间长，影响生产，且部分井压恢测试解释得到的地层压力多解性强。针对该问题，以气藏物质平衡方程为基础，利用生产动态数据计算任意时刻地层压力。实例证明，利用生产数据计算的地层压力与利用静压测试法计算的地层压力相近，说明利用生产数据计算大牛地气田地层压力具有可行性。

关键词：低渗致密储层； 地层压力； 压恢测试； 生产数据

大牛地气田是中国石化华北油气分公司在鄂尔多斯盆地发现的一个大型低渗致密砂岩气田，位于陕西省榆林市和内蒙古鄂尔多斯市交界地区，所在构造位置为鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东段，面积2 003 km2，天然气资源量8 237亿m3。该气田发现于2000年，截至目前已发现盒3、盒2、盒1、山2、山1、太2和太1等7套气层，主要目的层孔隙度介于6.8%～7.9%，渗透率介于(0.325～0.906)×10-3μm2，为低孔低渗储层。目前，大牛地气田主要采用关井测压恢获取地层压力。

1大牛地气田地层压力计算存在的问题分析

大牛地气田主要采用关井测压恢方法求取目前地层压力。截至2014年年底，共进行228井次压力恢复测试，其中直井210次，水平井18次。测试关井时间统一为30 d，关井时间长，影响气田生产，且需要高额的测试费用。

目前压恢测试采用井口关井，井筒储集效应影响大，加之储层致密，关井压力恢复慢，部分井压恢测试双对数曲线表现出了裂缝特征，未出现径向流的直线段，边界特征也未反应出来，用图版拟合法解释多解性强，参数可靠性差[1]，因此亟需开展其他地层压力确定方法研究，以准确获取目前地层压力。

2生产数据计算目前地层压力法分析

用生产动态数据确定单井目前地层压力，不需要关井，减少了压力测试工作量，该方法简便易用，计算精度高。其原理是以封闭气藏正常压力系统的物质平衡方程为基础，结合生产动态数据，利用累计产气量计算气藏地层压力[2]。

常用的定容封闭气藏物质平衡方程(或压降方程)[3-4]为：

(1)

其中：pi、p—— 原始地层压力和目前地层压力，MPa；

Zi、Z—— 原始条件下的偏差系数和目前压力下的偏差系数；

G、Gp—— 原始地质储量和目前累计采出量，104m3。

由式(1)可以看出，对于定容封闭性气藏，视地层压力pZ与累计产气量Gp成直线关系，应用压降方程可以反推地层压力p。

根据渗流力学理论，对于一个有限外边界封闭的油气藏，当地层压力波达到地层外边界一定时间后，地层中的渗流将进入拟稳定流状态，地层中各点压降速度相等且为常数，压降漏斗曲线为一些平行曲线，在井底依然如此，如图1所示。由此得到启示，对于气藏物质平衡方程，若在同一坐标中作视地层压力pZ与Gp的关系曲线和流动压力pwfZ与Gp的关系曲线，它们也应该相互平行[5]。在气井以恒定产量生产且达到拟稳态以后，pwfZ与Gp的关系曲线将平行于pZ与Gp的关系曲线，见图2。在达到拟稳态以后，在坐标系中从(0，piZ)点开始做pwfZ与Gp的关系曲线的平行线，即可得到压降曲线，由此得到对应于不同累计产气量下的地层压力。

图1　拟稳态流示意图

图2　生产数据求解地层压力示意图

(1)井底流压的确定。井底流压通过下入存储式电子压力计实测得到。

(2)天然气偏差系数Z的计算。根据BRW状态方程拟合的Standing-Katz相关经验公式计算[6]：

Z=1+(A1+A2Tr+A3

(A4+A5Tr+

(2)

其中：

ρr=0.27pr(ZTr)

(3)

式中：Z—— 天然气偏差系数，无量纲；

Tr—— 气体拟对比温度，无量纲；

ρr—— 对比气体密度，无量纲；

pr—— 气体拟对比压力，无量纲；

A1～A8—— 系数，分别为0.315 1、-1.046 7、-0.578 3、0.535 3、-0.612 3、-0.104 9、 0.681 6、 0.684 5。

已知pr、Tr计算Z，利用式(2)、式(3)，通过牛顿迭代求解ρr，最后将满足精度要求的ρr迭代回两式中的任何一式，即可求得偏差系数Z。这种算法收敛快，只需迭代5次或更少次数，即可达到令人满意的精度。

(3)利用生产数据计算目前地层压力求解步骤：

①根据压力、温度求偏差系数Z；

②绘制pwfZ与Gp的关系曲线;

③求取拟稳态时pwfZ与Gp关系曲线中直线段的斜率b；

④根据斜率b和原始地层压力点，求得视地层压力pZ与Gp关系方程；

⑤最后根据视地层压力与累计产量，求得目前地层压力。

3可行性分析

在大牛地气田选取4口有代表性的井，利用生产数据分别计算单井目前地层压力，并将计算结果与实测井底静压结果进行对比，分析利用生产数据计算大牛地气田目前地层压力的可行性。

以大16井为例，原始地层压力为25.93 MPa。该井于2004年1月1日投产，2005年6月5日、2006年6月3日进行了静压测试，测试获得的地层压力分别为24.29、23.43 MPa。

过原始地层压力点，作视井底流压与累计产量曲线的平行线，即可得到视地层压力与累计产气量关系曲线(图3)。

图3　大16井井底流压降落曲线

通过视地层压力与累计产气量关系式，可求得任意时刻目前地层压力为：

(4)

由于压恢实测获得的地层压力数据比较准确，为了对生产数据计算地层压力可行性进行分析，将实测压力采用上面相同的方法，作视地层压力与累计产气量关系曲线(图4)，得到累计产气量与视地层压力关系方程：

(5)

截至2015年6月1日，大16井累计产气量为 3 479.935×104m3，利用式(4)和式(5)，计算的地层压力值分别为15.8、15.2 MPa，两者相对误差仅3.8%。

其他3口井采用与大16井相同的方法，得到地层压力计算关系曲线(图5 — 图10)。

图6　D1-2-2井地层压力降落曲线

根据生产数据法和静压测试法分别计算4口井2015年6月1日的地层压力，计算结果对比见表1。

图7　大15井井底流压降落曲线

图8　大15井地层压力降落曲线

图9　D1-2-11井井底流压降落曲线

图10　D1-2-11井地层压力降落曲线

从表1可知，利用生产数据法得到的压力值与静压测试法得到的压力值较接近，说明利用生产数据计算大牛地气田地层压力具有可行性，该方法不需要关井测试，不影响生产，节约测试费用，得到的地层压力值准确度较高。

表1　地层压力计算结果对比表

4结语

(1)实例证明，用生产数据计算的地层压力与静压测试法计算的地层压力相近，说明利用生产数据法计算大牛地气田地层压力具有可行性。

(2)用生产数据法计算地层压力避免了长时间关井进行压力恢复对生产的影响，节约了测试费用，在大牛地气田具有较高的推广价值。

参考文献

[1] 岳君,李义军,李志超,等.苏里格气井目前地层压力计算方法研究[J].石油化工应用，2014,33(10):15-19.

[2] 王富平,黄全华,杨海波,等.利用生产数据计算气井地层压力方法优选[J].断块油气田，2009,16(1):66-68.

[3] 陈进娥,何顺利,门成全.靖边气田地层压力评价方法适用性研究[J].油气藏评价与开发，2013,3(1)：27-30.

[4] 何亚宁,高远,乔玉龙,等.几种不同求取地层压力的方法对比[J].石油化工应用，2010,29(12)：63-66.

[5] 王曼.靖边气田地层压力系统研究[D].西安：西安石油大学，2009：30-32.

[6] 杨继盛.采气工艺基础[M].北京：石油工业出版社,1992:25-26.

Feasibility Analysis of Calculating Formation Pressure with the Production Data in Daniudi Gas Field

JIANGYanfang

(Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec North China Oil and Gas Company,Zhengzhou 450006, China)

Abstract:Daniudi gas field belongs to low pressure, poor porosity and low permeability tight reservoir, so pressure build-up test is the main method to obtain formation pressure in the gas field. Because of the reservoir characteristics, the pressure build-up test takes long days, which affects the production; and some of the well pressure build-up tests are interpreted to multiple solutions. To solve this problem, based on the material balance equation of gas reservoir, we advocated a new method by using the production data to calculate formation pressure. It is proved that the calculated formation pressure based on production data is similar to that of the static pressure test method. It is feasible to calculate the formation pressure of the gas field with the production data.

Key words:tight gas reservoir; formation pressure; pressure build-up test; production data

收稿日期：2015-10-19

基金项目：国家重大专项“鄂尔多斯盆地大牛地致密低渗气田开发示范工程”(2011ZX05045)

作者简介：蒋艳芳(1985 — )，女，硕士，助理工程师，研究方向为油气藏增产理论与测试技术。

中图分类号：TE33

文献标识码：A

文章编号：1673-1980(2016)03-0030-04