基于流动数据的气藏动态储量计算

刘欣,李继强,胡世莱,杨棽垚,付德奎

(1.中国石化中原油田普光分公司,四川 达州 635000;2.重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆 401331)

0 引言

气藏动态储量是指储层中参与流动的总气量.准确计算气藏动态储量是正确评价气藏开发效果、准确预测气藏开发动态、做好气藏开发规划的重要前提[1-4].目前,计算气藏动态储量的方法主要包括物质平衡法(压降法)、流动物质平衡法和产量不稳定分析法等[5-7].物质平衡法是计算气藏动态储量最为准确和可靠的方法[8],但需要定期进行长时间的全气藏关井测压[9-11].流动物质平衡法要求气井产量稳定,且必须已知准确的气井投产时的初始地层压力[12].气藏开发实际难以满足物质平衡法和流动物质平衡法的使用条件.产量不稳定分析法是基于生产数据的试井分析方法[13-16],对气井产量不断变化的情况具有很好的适应性[17-19],计算气井动态储量较为准确可靠,但其分析过程较为复杂,需借助专业软件进行分析.

普光气田现有气藏的动态储量计算方法存在算法单一、资料欠缺、使用条件苛刻或分析过程复杂等问题.针对上述问题,提出了一种基于物质平衡法,综合气体渗流过程、垂直管流模型、气井产能方程、物质平衡方程及流动数据确定气藏动态储量的新方法.

1 计算方法

1.1 基本原理

根据气井日产气量、井口压力和井口温度等生产动态监测数据,采用管流压力梯度计算方程(式(1)),计算气井井底流压[20].

根据气井日产气量计算井底流压,采用由气井产能测试确定的二项式产能方程(式(2)),计算得到气井平均地层压力,即为关井恢复后的静压[21].

式中:ψ(p)为气井平均地层压力的拟压力,MPa2/(mPa.s);ψ (pwf)为井底流压的拟压力,MPa2/(mPa.s);qsc为标准状态下气井的日产气量,104m3;a,b为系数.

根据气井累计产气量,计算得到平均地层压力,绘制气井平均地层压力的视压力与累计产气量的关系曲线.当气体流动完全进入边界控制流动阶段后,按照气藏物质平衡方程(式(3)),关系曲线为一直线,可以根据直线的斜率和截距确定气井的动态储量.

气井二项式产能方程是由产能测试确定的,产能测试时要求井底流压稳定.由产能测试确定的气井二项式产能方程代表了边界控制流动阶段平均地层压力、井底流压和气井产量间的数学关系.因此,只有根据已进入边界控制流动阶段的生产动态监测数据确定的动态储量才是可靠的.

当气体流动完全进入边界控制流动阶段后,气井平均地层压力的视压力呈下降的趋势,且气井平均地层压力的视压力与累计产气量呈线性关系.早期不稳定流动阶段的数据会明显偏离这条直线,依此可以确定气体流动进入边界控制流的时间,从而可以将早期不稳定流动阶段的产量数据从回归分析数据中剔除.

根据边界控制流动阶段数据,回归分析得到的截距,反映的是气体流动开始由不稳定流动向边界控制流动过渡时的平均地层压力,并不是气井投产时的初始地层压力.因而,采用上述方法回归分析确定的动态储量,只是气井不稳定流动结束后的动态储量.气井真实的动态储量还应该包括气井在不稳定流动阶段的累计产气量,即:

式中:ttrn为不稳定流动时间,为气井瞬时产量,104m3/d;Gptrn为不稳定流动阶段气井累计产气量,108m3;G为气井动态储量,108m3.

1.2 计算步骤

气藏动态储量计算步骤:

1)准备分析数据.剔除关井期间的生产动态数据,并将日产时间不足24 h的气井折算为24 h日产气量,以确保计算结果的准确性.

2)计算井底流压.根据整理后的气井生产动态数据,采用管流压力梯度计算方程,计算气井井底流压.

3)计算地层静压.根据整理后的气井日产气量和计算的井底流压,采用气井二项式产能方程,计算气井平均地层压力(关井恢复静压).

4)划分流动阶段.绘制气井平均地层压力视压力与累计产气量关系曲线,依次确定边界控制流动阶段、不稳定流动阶段、不稳定流动阶段到边界控制流动阶段的过渡段.

5)计算动态储量.根据边界控制的流动阶段数据,采用线性回归法确定直线的斜率和截距,进而计算气井不稳定流动阶段结束后的动态储量,与不稳定流动阶段的累计产气量相加,即可得到气井真实动态储量.

2 实例计算及分析

普光气田主体气藏属于构造-岩性控制的高含硫碳酸盐岩气藏,主要含气层段为三叠系飞仙关组[22].P2011-3井位于气藏构造中部,完钻井深5 780.10 m,射孔段中部深度5 547.90 m,射孔段中部地层温度126.33℃,油管内径0.076 m,油管粗糙度1.524X10-5m.产能测试气井二项式产能方程系数a为104.113 8,系数b为1.998 7.P2011-3井于2010年3月投产,气井稳定产气量50.00X104m3/d(见图1).生产至今,气井生产水气比一直稳定在0.10 m3/(104m3)左右,气井产水为凝析水.

图1 普光气田P2011-3井生产动态监测

根据P2011-3井的生产动态监测数据,计算并绘制了平均地层视压力和累计产气量的关系曲线 (见图2).依据图2,确定2011年3月2日以后,气体流动完全进入边界控制流动阶段,2010年8月14日以前为气体不稳定流动阶段,2010年8月14日-2011年3月2日这一时间段为气体由不稳定流向边界控制流过渡的阶段.根据气体边界控制的流动阶段数据,采用线性回归分析法,确定直线的斜率和截距,计算气井不稳定流动结束后的动态储量为27.22X108m3,气井不稳定流动阶段累计产气量为0.44X108m3,由此确定P2011-3井的动态储量为27.66X108m3.采用Blasingame法、AG法和NPI法等产量不稳定分析法,分别计算P2011-3井的动态储量(见图3-5).上述方法计算的气井动态储量分别为27.59X108,28.05X108,28.28X108m3,平均动态储量27.97X108m3.

图2 P2011-3井平均地层视压力与累计产气量关系

从Blasingame法、AG法和NPI法典型曲线图版拟合结果来看,气井流动已完全进入边界控制流动阶段,产量不稳定分析法的计算结果是可靠的.新方法与产量不稳定分析法确定的P2011-3井动态储量相近,相对偏差-1.11%,说明新方法的计算结果是准确和可靠的.

图3 P2011-3井Blasingame典型曲线拟合图版

图4 P2011-3井AG典型曲线拟合图版

图5 P2011-3井NPI典型曲线拟合图版

为进一步验证本文方法计算结果的准确性及可靠性,采用相同的计算过程,计算普光气田主体气藏P201-4等9口气井的动态储量(见表1).从气井动态储量计算结果来看,本文方法计算结果与不稳定分析法计算结果平均值间的最大相对偏差为4.40%,最小相对偏差为-0.07%,相对偏差在5.0%以内,说明本文方法的计算结果是准确可靠的.而且,计算过程比较简单,有效克服了流动物质平衡法使用条件苛刻和不稳定分析法计算过程复杂的问题.

表1 气井动态储量计算结果

3 结论

1)本文方法基于气井流动数据确定气井动态储量,不需要定期进行长时间的全气藏关井测气井恢复压力,有效解决了物质平衡法在应用过程中资料欠缺的问题.新方法本质上依然是运用气藏物质平衡方程确定气井动态储量,因而继承了物质平衡法计算结果准确可靠、计算过程简单的优点,同时也有效克服了流动物质平衡法使用条件苛刻和不稳定分析法计算过程复杂的问题.

2)实例计算结果表明,本文方法计算结果与不稳定分析法计算结果平均值间的最大相对偏差为4.40%,最小相对偏差为-0.07%,相对偏差在5.0%以内,说明本文方法的计算结果是准确可靠的.