河壩1井區飛三氣藏地質儲量及水侵量計算

易 楓,胡常忠,陳華娟,羅國仕

(1.中國石化西南油氣分公司川東北采氣廠,四川成都637400;2.中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院)

河壩1井區飛三氣藏地質儲量及水侵量計算

易 楓1,胡常忠2,陳華娟1,羅國仕1

(1.中國石化西南油氣分公司川東北采氣廠,四川成都637400;2.中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院)

氣藏地質儲量和水侵量是氣藏開發的重要參數。異常高壓有水氣藏地質儲量和水侵量計算又與常規水驅氣藏不同,需考慮異常高壓項和水侵項的影響。水侵量的計算過程繁瑣且帶不確定性,從而導致地質儲量計算結果偏差大。引入視地質儲量法,直接應用生產動態數據計算地質儲量,再根據計算的地質儲量反求水侵量的大小,通過河壩1井區實際應用取得良好效果。

河壩1井區;飛三氣藏;地質儲量;水侵量;計算

河壩飛三氣藏位于四川盆地川東北通南巴構造帶南陽場次級構造上,2007年申報天然氣控制儲量418.85×108m3,氣藏表現出“一深、二低、三高”的地質特征:即“埋藏深(＞4000m);低孔(＜ 5%)、低滲(＜1×10-3μm2);地層壓力高、溫度高(150 ℃)、壓力系數高(2.16～2.28)”的地質特點。河壩1井飛仙關組三段地層壓力111.11MPa,地壓系數2.28,屬于異常高壓,且該井試采過程中表現出典型裂縫性出水特征,為異常高壓有水氣藏。有水氣藏地質儲量和水侵量是確定氣藏開發規模和開發設計的重要參數,一般認為對于異常高壓有水氣藏儲量計算和動態預測必須考慮異常高壓項(儲層壓實和巖石顆粒的彈性膨脹作用)和水侵項,所以必須首先計算這兩項數值,其中異常高壓項可以通過高壓物性實驗獲得(PVT實驗),而對水侵量一般采用van Everdingen和 Hurst提出的方法計算,但是該計算過程繁瑣而又帶有不確定性[1],導致地質儲量的計算也存在很大的偏差。因此,如何選擇有效方法較準確計算有水氣藏地質儲量和水侵量顯得十分重要。

1 理論公式

由氣藏的物質平衡方程,開采到任何一個時刻,剩余天然氣占有的孔隙體積,加上被地層束縛水和巖石彈性膨脹占據的孔隙體積,再加上水侵占據的孔隙體積,應當等于氣藏的原始體積[2],即

令Cc=(CwSwi+Cf)/(1-Swi);ω=We-WpBw)/GBgi;將 Cc的表達式代入(1)式,將方程展開整理后,得

再令Gp=(GpBg+WpBw)/[Bg-Bgi(1-CcΔP)],則 (2)式可以寫成[4]:

(3)式就是氣藏視地質儲量與地層儲量之間的關系方程。繪制氣藏視地質儲量與產氣量的關系曲線,可得到一條視地質儲量變化曲線(圖1)。從(3)式中可以看出,當 Gp→0時,水侵量 We→0,視地質儲量則趨于地質儲量。因此,視地質儲量的變化曲線在縱坐標軸上的極限值為氣藏的地質儲量。

圖1 氣藏視地質儲量曲線

由(3)式可以看出,氣藏視地質儲量與地質儲量的差值,與氣藏的水侵量有關。因此,通過圖1中實線和虛線的垂向距離,就可以計算出氣藏的水侵量,計算公式為[3]:

根據異常高壓氣藏成藏的相關理論,含油氣盆地異常高壓帶反映了儲集空間中的流體在此環境中的停滯與隔絕,也反映了滲流條件的惡化,一般具有封閉的地質環境。與之相連接的異常高壓水體也具有同樣的封閉特征,屬于有限水體。對于有限水體的彈性水驅氣藏,當氣藏在開采過程中所引起的壓力降波及到整個天然水域范圍后,天然氣水域對氣藏的累積水侵量,可視為與時間無關,并表示為[4]

將式(5)變形可得

由于式(5)、(6)的限制條件,判斷壓力波是否傳到水域邊界成為評價整個天然水域水體能量大小的先決條件。由氣藏工程理論可知,當壓力降未能波及到整個天然水域以前,隨著壓力的不斷傳遞,參與氣藏流動的天然水域范圍不斷擴大,其水域體積也不斷增大,此時,應用公式(6)計算的Vpw只為壓力波及水域體積大小而非整個水域大小,且同樣不斷增大,表現為時間的遞增函數。當壓力波達到天然水域范圍邊界以后,其參與氣藏流動的天然水域范圍固定,計算的Vpw也應該恒定,此時,相鄰兩個測壓點計算出的水體體積大小之差等于0,即ΔVpw=0。因此,ΔVpw是否等于0成為判斷壓力波是否傳到邊界的標志。當ΔVpw=0時,由公式(6)計算的水體體積大小即為整個天然水域水體體積大小。

2 河壩1井地質儲量及水侵量計算

河壩1井飛三氣藏的參數為 Pi=111.11MPa,Tf=151℃,Hf=4977m,Swi=10.7%(測井解釋),Zi=1.8252,Bgi=0.002413。由相關經驗公司計算可得 Cc=49.6×10-4MPa-1,不同壓力下的 Bg值由高壓物性實驗內插值獲得,列于表1中。根據生產數據計算視地質儲量 Gp,再根據計算的氣藏視地質儲量與累計產氣量之間的關系繪制到圖2中,采用最小二乘法,擬合成一條曲線,使曲線上各點 Y值與實際值之差的絕對值的平方和最小,通過擬合,得到一條指數式視地質儲量變化曲線。當 Gp→0時,計算出河壩1井井控地質儲量為 G=9.96×108m3。再計算出地質儲量與視地質儲量的差值ΔG,最后運用水侵量計算公式(4)計算氣藏水侵量的值,以上計算結果均列于表1中。

表1 河壩1井飛三氣藏動態數據及儲量、水侵量相關參數計算值

圖2 河壩1井飛三氣藏視地質儲量曲線

根據前面所述理論,由表2中可以看出,序號4、5兩點計算的Vpw相差較小,工程上可視為ΔVpw=0。因此,序號4、5點計算的的水體體積大小為整個天然水域水體體積大小。取最近一次計算值,即Vpw=138.5×104m3。

表2 河壩1井區水體能量計算

3 計算結果驗證

水驅氣藏的物質平衡方程為[4]:

令 PH=(P/z)(1-CcΔP- ω),則 (7)式可以寫成[5]:

根據計算出的水侵量的值(表1),再計算出河壩1井不同地層壓力下的 PH值(表1)。由式(8)可以看出,水驅氣藏的 PH值與累積產氣量 GP呈線性關系,PH與 GP的回歸曲線見圖3。

圖3 河壩1井飛三氣藏生產指示曲線

根據圖3擬合的直線,可以求出G=61.159/6.0945=10.04×108m3。這與視地質儲量法求得的地質儲量9.96×108m3僅相差0.08×108m3,差幅僅0.8%,這說明用視地質儲量法計算的地質儲量和水侵量是可信的。

4 結論

(1)繪制氣藏視地質儲量變化曲線,僅用生產動態數據就可計算井控地質儲量,計算方法簡便。

(2)把計算得到的地質儲量代入視地質儲量計算公式,可反求氣藏水侵量的大小。

(3)通過將視地質儲量法計算的地質儲量與生產指示曲線法計算的結果進行對比,說明視地質儲量法計算結果可信度高。

(4)水侵量計算結果表明,河壩1井地層壓力測試點的水侵量和存水體積系數逐漸增大,說明測試點前氣藏的排水量不夠,水正在加大入侵氣藏。

符號注釋

Bg——天然氣體積系數,m3/m3;Bgi——原始條件下天然氣體積系數,m3/m3;Bw——地層水體積系數,m3/m3;Cc——氣藏容積壓縮系數,MPa-1;Cf——巖石壓縮系數,MPa-1;Cw——地層水壓縮系數,MPa-1;Cf1——水域巖石壓縮系數,MPa-1;Cw1——水域地層水壓縮系數,MPa-1;G——氣藏原始地質儲量,108m3;Gp——累積產氣量,108m3;Gp——氣藏的視地質儲量,108m3;P——氣藏目前地層壓力,MPa;PH——虛設壓力,MPa;Pi——氣藏原始地層壓力,MPa;Swi——束縛水飽和度 ,f;We——水侵量 ,108m3;WP——累積產水量,108m3;Z——目前條件下的偏差因子;Zi——原始條件下的偏差因子;△P=Pi-P——氣藏總壓降,MPa;ω——氣藏存水體積系數;Vpw——水體體積大小,108m3。△Vpw——相鄰兩測壓點計算水體體積大小之差,108m3。

[1] 李傳亮.油藏水侵量計算的簡易新方法[J].新疆石油地質,2004,25(1):53-57

[2] 陳元千.油氣藏工程計算方法(續編)[M].北京:石油工業出版社,1991

[3] 李傳亮.油藏工程原理[M].北京:石油工業出版社,2005:126-131

[4] 丁良成.氣藏有限封閉水體能量的評價方法[J].新疆石油地質.2006,27(5):591-592

[5] 劉世常,李閩.計算水驅氣藏地質儲量和水侵量的簡便方法[J].新疆石油地質,2008,29(1):88-90

編輯:彭剛

TE371

A

2010-03-16;改回日期:2010-08-10

易楓,工程師,1979年生,2003年畢業于西南石油學院石油工程專業,現從事油氣田開發工作。

1673-8217(2010)06-0053-03