高含硫氣井動態(tài)儲量計算方法的應用實例

張 磊，鐘國平，張 容，韓玉春，王浩宇

（1.中國石化西南油氣分公司采氣二廠，四川閬中 637400；2.四川吉瑞祥能源技術服務有限責任公司，四川德陽 618008；3.四川美豐化工股份有限公司，四川德陽 618000；4.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都 610041）

儲量的準確計算是氣藏高效開發(fā)的關鍵，儲量的計算包括靜態(tài)法和動態(tài)法。靜態(tài)法儲量（也稱容積法儲量）是指在氣藏開采之前，采用氣藏靜態(tài)地質參數(shù)計算的地下氣體所占據(jù)孔隙空間的容積。由于超深層高含硫氣藏地層屬于礁灘型碳酸鹽巖氣藏、儲層平面非均質性強，因此，獲取的儲層參數(shù)通常不準確，導致容積法估算的地質儲量精度不高。動態(tài)儲量是指利用產量、壓力等生產動態(tài)數(shù)據(jù)計算在開采過程中儲層壓力降落波及到的那部分巖石孔隙中氣體的容積[1]，動態(tài)儲量只是反映已射孔且地層壓降漏斗已波及到的那部分儲量，對于非均質性較強、雙重介質或三重介質的情況，動態(tài)儲量隨著氣藏開發(fā)的進行，動態(tài)儲量值變化趨勢是增加的。采用具有相同參數(shù)的不同計算方法聯(lián)合求解動態(tài)儲量，在某種意義上雖然彌補了資料不足的困難，但是，需要仔細分析計算結果精度。多種方法同時計算、互相驗證，根據(jù)氣藏實際情況，認真分析后選用合理的動態(tài)儲量值。

高含硫氣藏天然氣產出流體中硫化氫含量高、平面與縱向上氣體組分分布不均，氣藏產出流體相態(tài)特征復雜及存在相變，導致傳統(tǒng)的動態(tài)儲量計算方法不再適用于高含硫氣藏。目前計算常規(guī)氣藏動態(tài)儲量的方法主要有壓降法、物質平衡法、不穩(wěn)定試井分析法、產量遞減分析法等12 種方法（見表1）。表1 中的儲量計算方法通常都適用于傳統(tǒng)常規(guī)氣藏，不同參數(shù)情況和不同的開發(fā)階段應選用不同的計算方法。不同計算方法都有具體特點和各自優(yōu)缺點，如容積法雖適用各個開發(fā)階段，但對于高含硫氣藏，其儲層平面非均質性強，導致儲層厚度、面積等參數(shù)難以準確確定，在氣藏開采進入穩(wěn)產期后，必須采用動態(tài)法復核儲量；傳統(tǒng)物質平衡法建立在質量守恒原理和氣體狀態(tài)方程基礎之上，在氣藏開采均衡與壓降同步的情況下適用。氣藏在生產過程中，流體中固硫、液硫的沉積或析出引起高含硫氣藏物質平衡方程的準確建立難度較大；不穩(wěn)定試井分析法確定氣井動態(tài)儲量包括壓力恢復曲線法和壓降曲線法，其計算值代表了測壓波及范圍內的控制地質儲量，通常小于容積法計算值[2]；現(xiàn)代產量遞減分析法是基于經驗統(tǒng)計公式，氣藏進入遞減期的時間越長該方法越適用。

表1 氣藏儲量計算方法匯總表

針對高含硫氣藏，本文采用含超深層高含硫氣藏天然氣偏差系數(shù)值經驗公式的壓降法，基于Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)的高低壓分區(qū)物質平衡法、Blasingame 現(xiàn)代產量遞減分析法，結合D7 礁群開展動態(tài)儲量計算實例分析，結果表明上述三種方法更適用于高含硫氣藏動態(tài)儲量計算。

1 高含硫氣井動態(tài)儲量計算方法

1.1 壓降法

氣藏的物質平衡方法是[3]：

采用定容封閉氣藏（或氣井）的累積采氣量與地層壓力的下降關系來預測動態(tài)儲量（即：壓降法）。

即有：G=a/b

其中，超深層高含硫氣藏天然氣偏差系數(shù)值的計算公式如下。

式中：PPr＝P/PPc、TPr＝T/TPc。TPc－高含硫天然氣臨界溫度，K；PPc－高含硫天然氣臨界壓力，MPa；PPr－高含硫天然氣對比壓力，無量綱；TPr－高含硫天然氣對比溫度，無量綱。

該方法的準確程度依賴于氣藏地層壓力和高含硫天然氣偏差系數(shù)值的精確確定（見圖1）。

圖1 壓降法示意圖

1.2 Blasingame 現(xiàn)代產量遞減分析法

現(xiàn)代產量遞減分析法主要是在獲取氣井實際儲層參數(shù)、鉆完井參數(shù)、實際生產動態(tài)數(shù)據(jù)基礎上，通過特征圖版擬合的方式計算氣井動態(tài)儲量。產量遞減分析方法包括：傳統(tǒng)Arps 遞減方法、Fetkovich 方法、Blasingame 方法、Agarwal-Gardner 方法、流動物質平衡方法。傳統(tǒng)Arps 遞減方法依據(jù)氣井產量變化，僅適用于氣井定壓生產情況，國內氣井普遍采用定產降壓生產制度；Fetkovich 方法僅適用于氣井定井底流壓生產的情形，氣井井底流壓實際是非定壓；Agarwal-Gardner方法中的壓力導數(shù)項對生產數(shù)據(jù)的精度要求很高，往往造成在圖版中的生產數(shù)據(jù)點較散亂；流動物質平衡方法要求氣井生產達到擬穩(wěn)定流動狀態(tài)，適用于常規(guī)中高滲透性氣藏；Blasingame 方法適用于氣井變井底流壓和變產量條件下的產量遞減分析，適用范圍相對較廣，因此，針對高含硫氣井推薦采用Blasingame 方法計算氣井動態(tài)儲量[1]。

式中各項參數(shù)的定義和單位制詳見參考文獻[1]。

1.3 Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法

在氣井產生水侵情況下，常規(guī)的計算動態(tài)儲量的方法必須考慮水侵量大小的影響，因此，產水井必須在準確計算動態(tài)水侵量的前提下，才能準確確定出氣井的動態(tài)儲量。

含水層水侵同時也是影響高含硫礁灘型氣藏生產動態(tài)的重要因素，計算水侵量的方法有Hurst 修正穩(wěn)態(tài)、Carter-Tracy 等多種方法[4－10]。這些水侵量計算模型在精度上都比以前的方法有了很大的提高。從氣藏工程目前的理論進展來看，非穩(wěn)態(tài)方法是最嚴格的氣井水侵量計算方法，結合氣藏的實際地質情況，可以確定動態(tài)儲量、水侵量、入侵角、滲透率、孔隙度和厚度等參數(shù)。

Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法計算水侵量公式如下。

式中：We-累積水侵量，m3；BR-水侵系數(shù)，m3/MPa；ΔP-氣水界面處壓降，MPa；WeD-無因次水侵量，無量綱。

高含硫有水氣藏高低壓分區(qū)物質平衡方程為[11]：

（1）當P≥40 MPa 時，CX 氣藏的P/μZ=常數(shù)，物質平衡方程為：

（2）當P＜40 MPa 時，CX 氣藏物質平衡方程為：

2 實例分析

D7 礁群屬于典型超深高含硫定容封閉氣藏，底水不活躍，礁相儲層均厚65 m，容積法計算的地質儲量約160×108m3，該礁群東南端底部含水。該礁群含有D103H、D1-1H、D103-1H、D101-1H 共4 口氣井，其中，D103H、D1-1H、D103-1H 這3 口氣井屬于D7 礁群的D7-103 井區(qū)。

2.1 壓降法

D7-103 井區(qū)含有D103H、D1-1H、D103-1H 共3口氣井，分別假設該礁群連通或不連通，開展動態(tài)儲量計算（見圖2～圖5、表2），在不連通情況下3 口井動態(tài)儲量合計98.60×108m3，在連通情況下計算的動態(tài)儲量是101.41×108m3，兩種情況下G103H 礁群的動態(tài)儲量計算結果相差2.81×108m3，壓降法計算結果對比G103H 礁群地質儲量的相對誤差小于3%，在不考慮硫沉積和水侵影響的情況下，通過實測地層壓力和準確計算偏差系數(shù)，采用壓降法計算該類氣藏（單井或礁群）的動態(tài)儲量是可靠的。

表2 壓降法動態(tài)儲量計算結果表

圖2 D103H 礁群連通情況下壓降法動態(tài)儲量

圖3 D1-1H 井不連通情況下壓降法動態(tài)儲量

圖4 D103H 井不連通情況下壓降法動態(tài)儲量

圖5 D103-1H 井不連通情況下壓降法動態(tài)儲量

2.2 Blasingame 現(xiàn)代產量遞減分析法

在準確獲取氣井日產量數(shù)據(jù)及考慮氣井PVT 數(shù)據(jù)隨壓力的變化情況下，可以采用Blasingame 遞減曲線圖版開展氣井動態(tài)儲量預測。D7-103 井區(qū)中的D103H、D1-1H、D103-1H 的3 口氣井采用Blasingame遞減曲線圖版預測的動態(tài)儲量結果（見表3），該方法預測的動態(tài)儲量與實測壓降法的結果相差約2.2×108m3，但是，D103H 井兩種方法計算的動態(tài)儲量結果基本一致，說明該方法預測的動態(tài)儲量值可靠[12-15]。

表3 D103 井區(qū)Blasingame 現(xiàn)代產量遞減分析法與壓降法動態(tài)儲量計算結果對比表

2.3 Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法

基于精細的物質平衡方程（見公式（6）～公式（8）），采用IPM 軟件MBAL 模塊開展D101-1H 井的水侵量、動態(tài)儲量計算分析（見圖6、表4）。

圖6 D101-1H 井動態(tài)儲量計算結果

表4 D101-1H 井動態(tài)儲量計算結果表

實例計算分析表明D101-1H 的水體相對較小，該井儲層很可能發(fā)育微裂縫（具有高滲帶特征），進而溝通了水體，導致氣井產水[16-20]。

3 結論

（1）通過實例分析，認為超深層高含硫氣井采用壓降法、Blasingame 現(xiàn)代產量遞減分析方法、Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法計算動態(tài)儲量較為準確。

（2）由于受到超深層高含硫氣井生產制度、生產數(shù)據(jù)獲取精度有限、儲層滲透性不高及非均質性強的限制，針對超深高含硫氣井，現(xiàn)代產量遞減分析方法中Blasingame 方法更適用。

（3）超深高含硫產水氣井，基于精細的物質平衡方程，采用Van Everdingen-Hurst 非穩(wěn)態(tài)方法計算水侵量，進而確定產水氣井的動態(tài)儲量更可靠。