求取低滲低壓氣藏地層壓力的一種新方法

陳江萌，喬亞斌，賈連超

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

榆林氣田X 井區儲層總體為一套低孔、低滲-特低滲儲層，主力氣層山2 段，井區單井基質滲透率在0.645~9.49×10-3μm2之間，平均基質滲透率為2.39×10-3μm2；孔隙度為4.8%~10.72%，平均孔隙度為6.2%。該井區氣藏為低含硫、低含CO2干氣氣藏。目前氣田開發處于穩產階段。

目前確定氣藏地層壓力主要方法有：物質平衡法、產量不穩定分析法等[1]。物質平衡法計算地層壓力是利用歷史實測地層壓力數據和對應各階段累積產氣量，通過壓降曲線，計算目前累積產氣量下的地層壓力。然而氣田開發到了中后期，實測壓力數據常因壓力計下入井筒過程中易出現遇阻或壓力計故障導致無法得到或得到的測試數據誤差較大；此外，氣田到了中后期地層壓力下降，要獲得可靠地層壓力，一般需關井數月甚至半年以上時間，這不僅影響氣井正常生產，而且導致測壓成本較高。這些因素造成獲取的實測壓力數據較少，使物質平衡法預測產生較大誤差[2]。產量不穩定分析法[3]是利用氣井日常生產數據資料求得氣藏目前地層壓力，但是，該方法的使用對氣井的日常生產數據質量有較高要求，若由于設備故障、管理等因素導致日常生產數據出現假值或對于開發中后期出現較多的間歇井，利用該方法計算目前地層壓力存在較大誤差。

目前在氣田開發過程中，除正常的動態監測外，礦場往往由于集氣站檢修、工藝技術試驗、間歇生產等多種原因關井，由此可獲得一定量的井口關井壓力恢復資料。結合現場生產實際，本文提出了一種利用關井獲得的井口壓力恢復資料計算目前地層壓力的新方法。

1 方法原理和步驟

1.1 關井井口壓力恢復資料的篩選和診斷

首先需要獲得準確的關井井口壓力恢復資料，即對氣井井口關井壓力恢復資料進行檢查、篩選、診斷，主要包括以下2 點。

1.1.1 選擇連續關井時間大于50 d 以上的關井壓力數據 開發中后期低滲透氣藏地層壓力恢復緩慢，結合區域內不穩定試井經驗（區域內修正等時試井時間通常為45 d）及本次研究成果，認為關井時間大于50 d以上的井口壓力恢復資料才能真實的反映地層壓力的變化。

1.1.2 對井口壓力恢復資料進行診斷，去除異常點 由于多種原因，可能造成井口壓力恢復資料存在異常數據，常見造成異常數據情況主要有：（1）巡井間隔時間較長，造成井口壓力長期持續不變；（2）井口壓力變送器或壓力表故障造成錄取數據異常等。例如，某氣井從關井第10 至第25 d，井口壓力均為10.5 MPa，關井第26 d，井口壓力驟升至10.9 MPa，由生產經驗可知，這期間井口壓力恢復數據存在假值；（3）氣井受井筒效應的影響，氣井剛關井時的油套壓變化不能反映地層壓力的變化，因此，需要去除這部分壓力恢復數據。例如：某井共計關井160 d，該井氣藏中深2 604.3 m，溫度梯度0.027 ℃/m，密度0.7732 g/L，臨界壓力3.59 MPa，臨界溫度92.51 K。若利用從開始關井起160 d 井口壓力恢復數據擬合井口壓力變化規律，根據本文方法，可得井口壓力恢復穩定所需天數為142.7 d，恢復穩定井口壓力為12.5 MPa，但根據實際井口壓力恢復資料，當氣井關井160 d 時，井口壓力為12.6 MPa，與折算壓力存在出入，認為造成誤差的原因是受井筒效應影響[4]，剛關井時壓力恢復數據不能反映地層壓力的變化。因此，結合井口壓力恢復擬合度，選擇關井33 d 后的關井井口壓力恢復數據，得到井口壓力恢復穩定所需天數為173.58 d，得恢復穩定井口壓力為15.256 MPa，折算成恢復穩定井底壓力（即地層壓力）為15.256 MPa。此時，該井實測地層壓力為15.823 MPa，折算求得的地層壓力與實測值誤差為3.58 %。綜上，利用本文方法計算地層壓力時，需根據現場生產情況，對井口壓力恢復數據進行診斷，去除不能反映地層壓力變化的異常點。

1.2 井口穩定關井壓力的求取

對所選取的井口壓力恢復數據做隨時間變化散點圖，擬合數據，可得井口壓力隨時間變化趨勢的擬合方程。對該方程求導，得到井口壓力隨時間的變化率與時間的關系方程。令井口壓力隨時間變化速率為0 時，聯立這兩個方程就可以求得恢復穩定時的井口壓力。

1.3 穩定井底壓力的求取

利用氣體垂直管流法[5]，采用其中井筒靜止氣柱方法計算穩定井口壓力對應井底壓力（即地層壓力）。對多口井，不同時間利用本文方法將穩定井口壓力折算成井底壓力（即地層壓力），可以看出（見表1），本文方法求出的地層壓力和實測地層壓力相差較小，誤差值在-3.58 %~2.77 %，平均誤差值為0.14 %。

表1 折算結果對比表

1.4 目前地層壓力的求取

在求得多個不同時間地層壓力的基礎上，利用物質平衡法（壓降曲線法）[4]，即可求得某對應累積產量下的地層壓力。

2 應用實例

榆X，生產情況（見圖1）,其生產層位山2段，無阻流量21.8×104m3/d，有效厚度15.9 m，孔隙度4.8%，基質滲透率0.845 0×10-3μm2，含氣飽和度83.2 %，目前配產5.0×104m3/d，累積產氣量：927 9.166 3×104m3，目前油、套壓分別為13.6 MPa、14 MPa，平均壓降速率0.018 2 MPa/d，氣井生產較平穩。

（1）數據選取：氣井剛剛關井時，井口壓力變化受井筒效應影響較大。因此，利用本文方法時，盡量選擇關井后期井口壓力恢復數據。該井選擇關井最后50 d井口壓力恢復數據，然后去除異常點。

圖1 榆X 井生產曲線

（2）數據擬合:做井口壓力隨時間變化散點圖（見圖2），擬合井口恢復壓力隨時間變化數據點，得井口壓力隨時間變化擬合方程如式（1）所示，得該擬合相關系數為0.953，表明擬合方程相關度高。

圖2 井口壓力恢復散點圖

（3）計算穩定時的井口壓力:對方程（1）求導，可得井口壓力變化率與時間的關系如式（2）所示，認為當井口壓力變化速率為0 時，地層壓力恢復達到穩定。計算表明，該井井口壓力變化速率為0 時，所需恢復天數為142.86 d，將此數據，帶入式（1），即可求得該井恢復穩定時井口壓力為16.99 MPa。

（4）利用靜氣柱垂直管流法計算地層壓力：根據靜氣柱垂直管流法原理[4]，將穩定井口壓力折算成地層壓力。該井氣藏中深2 790.78 m，井口溫度20 ℃，溫度梯度0.027 ℃/m，天然氣密度0.65 g/L，臨界溫度168.55 K，臨界壓力4.4 MPa。計算得該井穩定井口壓力為16.99 MPa時，對應地層壓力為20.48 MPa。本此折算，沒有考慮到井底積液等因素的影響。

（5）求所需目前地層壓力：通過上述方法，求出多個時間段井口壓力恢復穩定后對應的地層壓力（見表2），做對應視地層壓力和累積氣量散點圖（見圖3），得該氣層對應物質平衡方程如式（3）所示。

表2 榆X 井不同時間地層壓力與累積氣量數據表

圖3 榆X 井利用折算地層壓力壓降曲線

將該井2012 年5 月14 日累積氣量10 294.798 6×104m3，代入式（3），可求得目前視地層壓力為20.41 MPa，進而根據目前偏差因子0.931 7，可求得對應地層壓力為21.91 MPa。

3 與其他方法對比

3.1 物質平衡法

利用該井歷史實測壓力（見表3），做對應視地層壓力和累積氣量散點圖（見圖4），求得壓降曲線[5]如式（4）。

表3 物質平衡法參數統計表

圖4 榆X 井實測地層壓力壓降曲線

該井2012 年5 月14 日累計氣量為10 294.798 6×104m3，將其代入壓降曲線式（4），可求得目前視地層壓力為20.505，進而根據偏差因子0.931 7，可求得對應地層壓力為22.01 MPa。

3.2 產量不穩定分析法計算地層壓力

將該井的高壓物性參數、井身結構參數、氣井日常生產氣量、套壓等基礎數據導入產量不穩定分析相關軟件，經軟件處理數據得，氣藏2012 年5 月14 日目前地層壓力為20.783 4 MPa。

3.3 方法對比結果分析

將本文方法與其他兩種方法對比（見表4），以井口壓恢資料計算地層壓力結果為標準，可以看出與物質平衡方法和產量不穩定法的計算結果偏差分別為7.47 %、1.46 %，認為偏差較小，三種結果計算地層壓力結果基本一致。由此可見，利用井口壓恢資料計算地層壓力是一種可行而實用的方法。

表4 榆X 井不同方法求取地層壓力結果對比

4 結論

（1）利用關井井口壓力恢復資料計算地層壓力時，要考慮到井筒和近井地帶的影響，嚴格篩選、診斷井口壓力數據，去除不能反映地層壓力變化的異常點。

（2）利用本文方法，計算多口井不同時間地層壓力，通過與實測法結果進行對比，可以看出，本文方法具有較高準確性。

（3）利用井口關井壓力恢復資料求取封閉低滲氣藏或中后期封閉低滲氣藏目前地層壓力是一種簡便可行的方法。

［1］ 王怒濤，等.實用氣藏動態分析方法［J］.北京：石油工業出版社，2011：130-268.

［2］ 郝玉鴻，等.正確計算低滲透氣藏的動態儲量［J］.石油勘探與開發，2002，29（5）：66-68.

［3］ D.M.Anderson，G..W.J.Stotts，and L.Mattar.，Production Data Analysis-Challenges，Pitfalls, Diagnostics.SPE102048.

［4］ 李士倫，等.天然氣工程［M］.北京: 石油工業出版社，2000，231-232，235-237.

［5］ 王鳴華.氣藏工程［M］.北京:石油工業出版社，1997:23-27.