河壩1井區(qū)飛三氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量及水侵量計(jì)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(fā)研究院)

河壩1井區(qū)飛三氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量及水侵量計(jì)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(fā)研究院)

氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量和水侵量是氣藏開發(fā)的重要參數(shù)。異常高壓有水氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量和水侵量計(jì)算又與常規(guī)水驅(qū)氣藏不同,需考慮異常高壓項(xiàng)和水侵項(xiàng)的影響。水侵量的計(jì)算過程繁瑣且?guī)Р淮_定性,從而導(dǎo)致地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果偏差大。引入視地質(zhì)儲(chǔ)量法,直接應(yīng)用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量,再根據(jù)計(jì)算的地質(zhì)儲(chǔ)量反求水侵量的大小,通過河壩1井區(qū)實(shí)際應(yīng)用取得良好效果。

河壩1井區(qū);飛三氣藏;地質(zhì)儲(chǔ)量;水侵量;計(jì)算

河壩飛三氣藏位于四川盆地川東北通南巴構(gòu)造帶南陽場次級(jí)構(gòu)造上,2007年申報(bào)天然氣控制儲(chǔ)量418.85×108m3,氣藏表現(xiàn)出“一深、二低、三高”的地質(zhì)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(shù)高(2.16～2.28)”的地質(zhì)特點(diǎn)。河壩1井飛仙關(guān)組三段地層壓力111.11MPa,地壓系數(shù)2.28,屬于異常高壓,且該井試采過程中表現(xiàn)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(zhì)儲(chǔ)量和水侵量是確定氣藏開發(fā)規(guī)模和開發(fā)設(shè)計(jì)的重要參數(shù),一般認(rèn)為對(duì)于異常高壓有水氣藏儲(chǔ)量計(jì)算和動(dòng)態(tài)預(yù)測必須考慮異常高壓項(xiàng)(儲(chǔ)層壓實(shí)和巖石顆粒的彈性膨脹作用)和水侵項(xiàng),所以必須首先計(jì)算這兩項(xiàng)數(shù)值,其中異常高壓項(xiàng)可以通過高壓物性實(shí)驗(yàn)獲得(PVT實(shí)驗(yàn)),而對(duì)水侵量一般采用van Everdingen和 Hurst提出的方法計(jì)算,但是該計(jì)算過程繁瑣而又帶有不確定性[1],導(dǎo)致地質(zhì)儲(chǔ)量的計(jì)算也存在很大的偏差。因此,如何選擇有效方法較準(zhǔn)確計(jì)算有水氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量和水侵量顯得十分重要。

1 理論公式

由氣藏的物質(zhì)平衡方程,開采到任何一個(gè)時(shí)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(jù)的孔隙體積,再加上水侵占據(jù)的孔隙體積,應(yīng)當(dāng)?shù)扔跉獠氐脑俭w積[2],即

令Cc=(CwSwi+Cf)/(1-Swi);ω=We-WpBw)/GBgi;將 Cc的表達(dá)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(zhì)儲(chǔ)量與地層儲(chǔ)量之間的關(guān)系方程。繪制氣藏視地質(zhì)儲(chǔ)量與產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線,可得到一條視地質(zhì)儲(chǔ)量變化曲線(圖1)。從(3)式中可以看出,當(dāng) Gp→0時(shí),水侵量 We→0,視地質(zhì)儲(chǔ)量則趨于地質(zhì)儲(chǔ)量。因此,視地質(zhì)儲(chǔ)量的變化曲線在縱坐標(biāo)軸上的極限值為氣藏的地質(zhì)儲(chǔ)量。

圖1 氣藏視地質(zhì)儲(chǔ)量曲線

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

根據(jù)異常高壓氣藏成藏的相關(guān)理論,含油氣盆地異常高壓帶反映了儲(chǔ)集空間中的流體在此環(huán)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(zhì)環(huán)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(duì)于有限水體的彈性水驅(qū)氣藏,當(dāng)氣藏在開采過程中所引起的壓力降波及到整個(gè)天然水域范圍后,天然氣水域?qū)獠氐睦鄯e水侵量,可視為與時(shí)間無關(guān),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(píng)價(jià)整個(gè)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(dāng)壓力降未能波及到整個(gè)天然水域以前,隨著壓力的不斷傳遞,參與氣藏流動(dòng)的天然水域范圍不斷擴(kuò)大,其水域體積也不斷增大,此時(shí),應(yīng)用公式(6)計(jì)算的Vpw只為壓力波及水域體積大小而非整個(gè)水域大小,且同樣不斷增大,表現(xiàn)為時(shí)間的遞增函數(shù)。當(dāng)壓力波達(dá)到天然水域范圍邊界以后,其參與氣藏流動(dòng)的天然水域范圍固定,計(jì)算的Vpw也應(yīng)該恒定,此時(shí),相鄰兩個(gè)測壓點(diǎn)計(jì)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(biāo)志。當(dāng)ΔVpw=0時(shí),由公式(6)計(jì)算的水體體積大小即為整個(gè)天然水域水體體積大小。

2 河壩1井地質(zhì)儲(chǔ)量及水侵量計(jì)算

河壩1井飛三氣藏的參數(shù)為 Pi=111.11MPa,Tf=151℃,Hf=4977m,Swi=10.7%(測井解釋),Zi=1.8252,Bgi=0.002413。由相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公司計(jì)算可得 Cc=49.6×10-4MPa-1,不同壓力下的 Bg值由高壓物性實(shí)驗(yàn)內(nèi)插值獲得,列于表1中。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算視地質(zhì)儲(chǔ)量 Gp,再根據(jù)計(jì)算的氣藏視地質(zhì)儲(chǔ)量與累計(jì)產(chǎn)氣量之間的關(guān)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(diǎn) Y值與實(shí)際值之差的絕對(duì)值的平方和最小,通過擬合,得到一條指數(shù)式視地質(zhì)儲(chǔ)量變化曲線。當(dāng) Gp→0時(shí),計(jì)算出河壩1井井控地質(zhì)儲(chǔ)量為 G=9.96×108m3。再計(jì)算出地質(zhì)儲(chǔ)量與視地質(zhì)儲(chǔ)量的差值ΔG,最后運(yùn)用水侵量計(jì)算公式(4)計(jì)算氣藏水侵量的值,以上計(jì)算結(jié)果均列于表1中。

表1 河壩1井飛三氣藏動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及儲(chǔ)量、水侵量相關(guān)參數(shù)計(jì)算值

圖2 河壩1井飛三氣藏視地質(zhì)儲(chǔ)量曲線

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

表2 河壩1井區(qū)水體能量計(jì)算

3 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證

水驅(qū)氣藏的物質(zhì)平衡方程為[4]:

令 PH=(P/z)(1-CcΔP- ω),則 (7)式可以寫成[5]:

根據(jù)計(jì)算出的水侵量的值(表1),再計(jì)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(qū)氣藏的 PH值與累積產(chǎn)氣量 GP呈線性關(guān)系,PH與 GP的回歸曲線見圖3。

圖3 河壩1井飛三氣藏生產(chǎn)指示曲線

根據(jù)圖3擬合的直線,可以求出G=61.159/6.0945=10.04×108m3。這與視地質(zhì)儲(chǔ)量法求得的地質(zhì)儲(chǔ)量9.96×108m3僅相差0.08×108m3,差幅僅0.8%,這說明用視地質(zhì)儲(chǔ)量法計(jì)算的地質(zhì)儲(chǔ)量和水侵量是可信的。

4 結(jié)論

(1)繪制氣藏視地質(zhì)儲(chǔ)量變化曲線,僅用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)就可計(jì)算井控地質(zhì)儲(chǔ)量,計(jì)算方法簡便。

(2)把計(jì)算得到的地質(zhì)儲(chǔ)量代入視地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算公式,可反求氣藏水侵量的大小。

(3)通過將視地質(zhì)儲(chǔ)量法計(jì)算的地質(zhì)儲(chǔ)量與生產(chǎn)指示曲線法計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,說明視地質(zhì)儲(chǔ)量法計(jì)算結(jié)果可信度高。

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

符號(hào)注釋

Bg——天然氣體積系數(shù),m3/m3;Bgi——原始條件下天然氣體積系數(shù),m3/m3;Bw——地層水體積系數(shù),m3/m3;Cc——?dú)獠厝莘e壓縮系數(shù),MPa-1;Cf——巖石壓縮系數(shù),MPa-1;Cw——地層水壓縮系數(shù),MPa-1;Cf1——水域巖石壓縮系數(shù),MPa-1;Cw1——水域地層水壓縮系數(shù),MPa-1;G——?dú)獠卦嫉刭|(zhì)儲(chǔ)量,108m3;Gp——累積產(chǎn)氣量,108m3;Gp——?dú)獠氐囊暤刭|(zhì)儲(chǔ)量,108m3;P——?dú)獠啬壳暗貙訅毫?MPa;PH——虛設(shè)壓力,MPa;Pi——?dú)獠卦嫉貙訅毫?MPa;Swi——束縛水飽和度 ,f;We——水侵量 ,108m3;WP——累積產(chǎn)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——?dú)獠乜倝航?MPa;ω——?dú)獠卮嫠w積系數(shù);Vpw——水體體積大小,108m3。△Vpw——相鄰兩測壓點(diǎn)計(jì)算水體體積大小之差,108m3。

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

[2] 陳元千.油氣藏工程計(jì)算方法(續(xù)編)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1991

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

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

[5] 劉世常,李閩.計(jì)算水驅(qū)氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量和水侵量的簡便方法[J].新疆石油地質(zhì),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(yè)于西南石油學(xué)院石油工程專業(yè),現(xiàn)從事油氣田開發(fā)工作。

1673-8217(2010)06-0053-03