長慶氣區低滲透非均質氣藏可動儲量評價技術

張明祿

中國石油長慶油田公司

長慶氣區低滲透非均質氣藏可動儲量評價技術

張明祿

中國石油長慶油田公司

張明祿.長慶氣區低滲透非均質氣藏可動儲量評價技術.天然氣工業,2010,30(4):50-53.

氣藏可動儲量是指在現有工藝技術和現有井網開采方式不變的條件下,已開發地質儲量中投入生產直至天然氣產量和波及范圍內的地層壓力降為零時,可以從氣藏中流出的天然氣總量。開展氣藏可動儲量評價,落實開發基礎,是氣田后期開發調整的重要依據。長慶氣區儲層滲透率低、非均質性強,加之氣井排水采氣、冬季用氣高峰期提產等因素,導致利用常規方法評價氣井可動儲量存在地層壓力測試點少、氣井工作制度不穩定等難點。針對上述問題,充分應用氣藏生產動態資料,通過重整壓力和流量將氣井變壓力、變流量生產數據轉換為等效恒壓力或恒流量數據等途徑,在常規壓降法評價的基礎上,形成了產量不穩定分析法、流動物質平衡法、優化擬合法等氣井可動儲量評價方法。應用上述方法全面追蹤評價了長慶氣區靖邊、榆林等氣田單井可動儲量及其變化,為氣田加密井部署、工作制度優化、儲層二次改造井優選等提供了依據,進一步提高了氣田儲量動用程度。

長慶氣區 低滲透氣田 儲量 氣井 生產 動態 產量 分析

0 引言

氣藏可動儲量是指在現有工藝技術和現有井網開采方式不變的條件下,已開發地質儲量中投入生產直至天然氣產量和波及范圍內的地層壓力降為零時,可以從氣藏中流出的天然氣總量[1]。氣藏可動儲量是氣田開發的基礎,是開發方案編制和調整的依據。

評價氣藏可動儲量常規方法主要有壓降法、彈性二相法、壓力恢復法、產量累積法等,其中壓降法被認為是計算可動儲量最準確的方法,該方法適用于滲透性、連通性較好,并能較準確地確定平均地層壓力的封閉氣藏。長慶靖邊、榆林等氣田具有低滲透、強非均質特征,關井壓力恢復速度慢(3～5個月),同時氣田井數多,關井測壓也只能針對部分典型井開展。彈性二相法、壓力恢復法計算氣井可動儲量要求氣井具有穩定的試井資料,這些數據的測取不僅影響氣井生產,而且費用較高。產量累積法是達到一定生產程度的經驗估算法,適用范圍有限。

1 低滲透非均質氣藏可動儲量評價方法

筆者在壓降法的基礎上,立足氣井常規生產動態資料,根據氣井不同工作制度特征,形成了壓降法、流動物質平衡法、產量不穩定分析法等適合長慶低滲非均質特征的可動儲量評價方法[2-8],為氣田可動儲量全面評價提供了技術支持。

1.1 壓降法

對于定容封閉氣藏,壓降方程為:

由此可知,對于定容封閉氣藏,視地層壓力(p/Z)與累計采氣量(Gp)為直線關系。因此,根據不同階段視地層壓力與相應累計采氣量的回歸直線可求得氣井可動儲量:

壓降法要求采出程度大于10%,且至少具有兩個關井壓力恢復測試點。采出程度過低,壓力產量誤差對計算結果影響較大,壓力數據越多,分析更準確。

長慶氣田滲透率低,關井壓力恢復速度慢,實際地層壓力測試值較少。為此,形成了井口壓力折算法、拓展二項式方程法等不關井條件下地層壓力評價方法,可根據生產中短期恢復井口壓力、二項式產能方程等資料,計算氣井地層壓力,有效地補充了地層壓力數據點。長慶靖邊、榆林等氣田目前建立氣井壓降曲線有700余口,跟蹤評價歷年氣井可動儲量變化情況,結果表明大部分氣井可動儲量基本穩定,表現為直線型;有少數氣井壓降曲線后期上偏,分析主要原因為當生產后期氣井井周壓力降低到一定程度后,外圍低滲高壓區對氣井初期泄流范圍產生了能量補給;另有少數氣井壓降曲線后期下偏,分析原因主要為井間干擾。

1.2 流動物質平衡法

根據滲流力學理論,對于封閉氣藏中定產生產井,當處于擬穩定流動時,在任意一點處有:

若考慮流體物性不隨時間t變化,則上式對t求導可得:

由式(5)可知,當氣井進入擬穩定滲流狀態時,地層各點壓降速率相同,即在不同時刻壓降漏斗是一系列平行曲線,近似認為視井口壓力與視地層壓力變化特征相同,則根據視井口壓力與累計產氣量的關系曲線可確定直線段斜率,然后平移至視原始地層壓力點,該直線與橫軸的交點即為氣井可動儲量。

流動物質平衡法最大的優點是不需要生產后期關井測壓資料,但其難點是判斷氣井是否進入擬穩態及選擇合適的平穩壓力段。該方法適合生產時間較長且工作制度穩定的中高產井。

在實際應用中,在井口壓降曲線中加入采氣曲線,輔助選取壓力段,并選取多個不同工作制度下穩定流動段進行評價,以便減小誤差。即便如此,氣井工作制度的頻繁改變對該方法評價結果準確性影響仍然較大,為此,通過編程將流動物質平衡法進一步用于區塊整體可動儲量評價,將各井視井口壓力產量加權平均作為區塊視井口壓力,解決了地層壓力資料錄取困難、單井制度不穩定導致計算誤差大的問題。

榆林氣田XX井區(井數14口,采出程度11%)于2006年4～7月進行整體關井測壓,測試期末壓力恢復速度遠小于0.01MPa/d。單井壓降法合計評價動制儲量42.3×108m3,區塊整體流動物質平衡法評價可動儲量43.1×108m3,評價精度較高。

1.3 優化擬合法

優化擬合法是根據產能方程和物質平衡方程描述氣井可動儲量與不同時刻氣井產量和井底流壓的關系,通過對氣井生產動態歷史進行擬合來評價氣井可動儲量的一種方法。

假設穩定試井產能方程:

結合式(1),可以導出有限封閉氣藏的儲量計算方程:

由式(7)可知,若給定可動儲量初值(G),則可根據不同時刻的實際產量(q)和累計產量(Gp)計算對應的井底流壓(pwf),若計算的井底流壓曲線與實際井底流壓很接近,說明 G即為所求的氣井可動儲量,若計算井底流壓高于實際井底流壓則說明 G偏大,反之則說明偏小,重新調整初值G重復計算則可得到所求的氣井可動儲量。

優化擬合法要求氣井具有準確的二項式產能方程系數,適用于具有穩定試井和長期生產資料的氣井。

1.4 產量不穩定分析法

產量不穩定分析法是在引入擬等效時間將變壓力(或變產量)生產數據等效為恒壓力(或恒流量)數據基礎上,利用氣井生產歷史數據與典型圖版進行擬合,進而計算可動儲量的方法。目前常用的產量不穩定分析法包括Fetkovich法、Blasingame法、Transient法等。其中Blasingame法應用范圍較廣,適用于徑向流,裂縫,水平井,擬穩態水驅和多井模型,可用于分析不穩定徑向流變井底流壓生產的情形。因此,筆者本文以Blasingame法為例,介紹產量不穩定分析法的原理。

對于定容封閉氣藏,有式(8)對時間(t)求導可得:

同時,對于圓形封閉邊界中心一口單相擬穩定流動氣井,有

對式(10)分離變量求積分得:

式(11)和式(12)聯立求解得:

令:

則

由式(14)可知,Δpp/q與tca在直角坐標系中呈直線關系。因此,根據重整壓力(Δpp/q)與擬等效時間(tca)關系曲線的直線段斜率(ma)可反求氣井可動儲量(G),其表達式如下:

該方法建立在常規的生產動態資料之上(井口產量、壓力),在很大程度上能夠適應氣井工作制度不穩定的情況,對地層壓力測試點的依賴程度也相對較低,對于低滲非均質氣藏具有較大優勢。

2 可動儲量評價在氣田開發中的應用

根據單井具體資料情況及生產特征,綜合應用壓降法、產量不穩定分析法等方法,開展可動儲量評價,為氣田加密井部署、工作制度優化、儲層二次改造井優選等提供了重要依據,進一步提高了氣田儲量動用程度。

2.1 為氣田加密井部署提供指導

由容積法氣井可動儲量計算公式:N = πr2hφSg/Bg,可得氣井泄流半徑計算公式:

靖邊氣田XX井區初期井網部署選取正南正北向不規則面積井網,以適應氣藏平面非均質變化特征,初期井距1.5～2.5km,平均2km。2005年對該井區進行可動儲量評價,井均可動儲量為1.83×108m3,氣井控制范圍有限,平均控制半徑僅為0.76km,部分地區井網不完善,根據評價結果對該區進行加密,加密井地層壓力接近區塊平均原始壓力,獲得較好效果。

2.2 為氣田生產制度優化提供依據

長慶氣田XX井區,2004年根據氣井可動儲量評價結果計算泄流半徑,井區基本連通,其中X-1和X-2井控制范圍覆蓋了儲層物性較差的X-3井,2005年5月將X-3井關閉,在不影響區塊產氣量的情況下,設為觀察井,對區塊生產制度進行優化,減少了操作成本。

2.3 為重復改造井優選提供依據

根據氣井可動儲量評價結果,為重復改造井優選提供依據,取得了較好效果。

選取可動儲量較大,產氣量偏低的氣井重復改造。X-4井通過評價可動儲量為1.8×108m3,產氣量僅1.1×104m3/d;2004年11月對該井進行二次酸壓改造,產氣量提高到2.3×104m3/d(圖1)。

圖1 X-4井壓降及生產動態曲線圖

選取儲層物性好,可動儲量偏低的氣井重復改造,提高儲量動用程度。X-5井測井解釋儲層物性相對較好,有效厚度7m,滲透率0.33×10-3μm2,孔隙度5.8%,初期產氣1.0×104m3/d,只能間歇生產,評價可動儲量僅1.13×108m3;2004年10月對該井進行二次酸壓改造,產氣提高到2.0×104m3/d,評價該井可動儲量為2.34×108m3(圖2)。

圖2 X-5井壓降及生產動態曲線圖

3 結論

1)針對長慶氣田氣井可動儲量評價面臨測試壓力點少、氣井工作制度不穩定等難點,立足氣藏生產動態資料,在壓降法的基礎上,形成了產量不穩定分析法、流動物質平衡法、優化擬合法等適合長慶氣田低滲非均質特征的氣井可動儲量評價方法,為長慶氣田氣井可動儲量全面評價提供了技術支持。

2)利用氣田可動儲量評價成果,開展氣田加密井部署、優化氣田工作制度、優選儲層二次改造井等工作,取得了較好效果,進一步提高了氣田儲量動用程度。

符 號 說 明

pi、p分別為原始地層壓力和氣井生產到某一時刻時的壓力,MPa;Zi、Z分別為氣體原始偏差系數和生產某一時刻時的氣體偏差系數;G為地質儲量,m3;Gp為累計產氣量,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,1/MPa;Cg為氣體壓縮系數,1/MPa;q(t)為流體速度;qg為氣井的穩定產量,104m3/d;Tsc為地面標準溫度,K; psc為地面標準壓力,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.關于可動儲量的概念及確定經濟可采儲量的方法[J].天然氣勘探與開發,1996,19(4):75-76.

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

[3]李士倫.天然氣工程[M].北京:石油工業出版社,2000.

[4]黃炳光.氣藏工程與動態分析方法[M].北京:石油工業出版社,2004.

[5]張嘯楓,唐俊偉,位云生,等.蘇里格氣田單井生產動態分析與管理[J].西南石油大學學報,2009,31(3):110-114.

[6]阿普斯.生產動態分析理論與實踐[M].雷群,譯.北京:石油工業出版社,2008.

[7]陳偉,段永剛,嚴小勇,等.低滲氣藏單井非穩態產能分析及控制儲量評價[J].西南石油大學學報,2007,29(2):34-36.

[8]李欣.應用瞬態物質平衡法計算氣藏儲量[J].天然氣工業,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,教授級高級工程師,博士;主要從事油氣田開發研究及管理工作,多次獲中國石油天然氣總公司和陜西省科學技術獎,現任中國石油長慶油田公司總地質師。地址:(710018)陜西省西安市長慶興隆園小區。電話:(029)86591593。E-mail:zml_cq@petrochina.com.cn