長嶺氣田地層壓力計算方法適應(yīng)性評價

任科屹，段永剛，張勇剛，賁井權(quán)，黃勝兵

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·西南石油大學，四川成都610500；2.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司，吉林松原138000）

長嶺氣田地層壓力計算方法適應(yīng)性評價

任科屹*1，段永剛1，張勇剛2，賁井權(quán)2，黃勝兵2

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·西南石油大學，四川成都610500；2.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司，吉林松原138000）

氣藏地層壓力是氣藏驅(qū)動能量的重要標志，為了更加經(jīng)濟準確地判斷并預測氣藏地層壓力的大小，根據(jù)長嶺氣田低孔低滲的特點，分別采用3種不關(guān)井地層壓力評價方法計算長嶺氣田單井地層壓力，并選取了5口具有代表性的單井進行地層壓力適應(yīng)性評價及優(yōu)選。結(jié)果表明，井筒未積液時，采用生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法計算的地層壓力誤差較小；井筒積液時，采用拓展二項式產(chǎn)能方程法計算的地層壓力誤差較小。這對于其他低孔低滲氣藏地層壓力計算也具有指導意義。

地層壓力；生產(chǎn)動態(tài)；適應(yīng)性評價；長嶺氣田

吉林油田長嶺氣田是我國陸上第一個已建成的大型集裂縫性火山巖與致密砂巖于一體的構(gòu)造巖性復合氣藏［1］。其主力層位營城組為火山巖裂縫性氣藏，具有巖性復雜、巖性巖相變化快、儲層裂縫發(fā)育、物性差和非均質(zhì)性強的特點，為低孔低滲氣藏。

氣井地層壓力是氣藏地質(zhì)研究和評價、儲量計算、產(chǎn)能計算和評價動態(tài)分析等重要參數(shù)［2］，要獲得穩(wěn)定、可靠的地層壓力一般需要關(guān)井較長時間，尤其是低滲透氣井［3］。但在當今的經(jīng)濟環(huán)境下，長時間的關(guān)井壓恢測試除了用于一些非常昂貴的探井外，已經(jīng)很少使用［4］。因此，本文采用了3種不關(guān)井地層壓力評價方法計算長嶺氣田單井地層壓力，選取了5口具有代表性的單井進行地層壓力適應(yīng)性評價及優(yōu)選，從而得到適用于吉林油田長嶺氣田的不關(guān)井地層壓力評價方法。

1　不關(guān)井地層壓力評價分析方法

1.1擬穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型法

對于外邊界封閉的儲層或井間干擾形成單井控制擬邊界的情況，當壓力響應(yīng)波及到邊界以后，流動便進入擬穩(wěn)態(tài)［5，6］。在氣井處于擬穩(wěn)定流狀態(tài)，井底流壓的變化與地層壓力的變化趨勢相同，以此為依據(jù)建立井底流壓和累積產(chǎn)量的變化關(guān)系數(shù)學模型：

當累積產(chǎn)量Gp=0時，c值就是原始地層靜壓。

1.2拓展二項式產(chǎn)能方程法

拓展產(chǎn)能二項式方程法計算地層靜壓是基于產(chǎn)能二項式方程進行計算的，該法通過井口壓力疊加不同產(chǎn)量下井筒流動、重力等造成的流動阻力，計算井底流壓，再利用二項式產(chǎn)能方程計算目前地層壓力。

使用平均溫度和平均氣體偏差系數(shù)計算法［7-8］計算井底流壓，即計算中考慮了井口壓力、油管的內(nèi)徑、油管內(nèi)壁絕對粗糙度以及流態(tài)和天然氣的高壓物性隨壓力的變化等因素，降低計算誤差［9］。

式中：Pwf——井底流壓，MPa；

1.3生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法

生產(chǎn)系統(tǒng)分析是以單井整個開采系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)流體在氣層、井筒和地面管線的流動特征，以流量和壓力變化為依據(jù)，科學地分析整個采氣系統(tǒng)在不同條件下的工作狀態(tài)，確定合理的產(chǎn)能和最佳工藝制度。

應(yīng)用常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)分析存在兩大主要問題：一是對氣藏流入動態(tài)的預測，到目前為止，均是采用不考慮氣井的生產(chǎn)方式和氣藏的滲流特征的均質(zhì)氣藏模型半經(jīng)驗關(guān)系；二是采用二項式穩(wěn)態(tài)公式不能描述氣藏開發(fā)過程中地層壓力遞減的情況，不能反映開發(fā)過程中氣藏的狀態(tài)隨時間變化的趨勢。

為了克服目前上述生產(chǎn)系統(tǒng)分析的缺點，必須采用不穩(wěn)態(tài)的氣藏滲流與井筒耦合［10］情況下的生產(chǎn)動態(tài)分析，以新的生產(chǎn)系統(tǒng)分析方法考慮氣藏直井、水平井的滲流特性、氣藏邊界及開發(fā)過程中地層壓力的遞減情況，其技術(shù)路線見圖1。

圖1　氣藏不穩(wěn)定產(chǎn)能預測和生產(chǎn)動態(tài)分析技術(shù)路線

不穩(wěn)態(tài)流入動態(tài)實質(zhì)是氣井在某個瞬時的流量壓力關(guān)系可以看成是變流壓控制條件下的流量動態(tài)預測，利用疊加原理可以從定流壓條件下的流量響應(yīng)導出變流壓響應(yīng)。根據(jù)Duhamel疊加原理，變流壓條件下的流量響應(yīng)等于定流壓的流量響應(yīng)與變流動壓力的褶積：

式（4）的離散化計算形式為：

式中：q——氣井產(chǎn)量m3/d；

B——氣體體積系數(shù)；

μ——液體粘度，mPa·s；

k——地層滲透率，10-3μm2；

ψ——擬壓力函數(shù)；

tD——無因次時間。

在Laplace空間中定壓響應(yīng)與定流量響應(yīng)之間存在一種簡單的對應(yīng)關(guān)系：

式中：ψD——無因次壓力；

qD——無因次流量。

因此，前述的滲流數(shù)學模型及其解式可以轉(zhuǎn)換為定壓條件下的流量解式。

氣藏滲流與井筒流動藕合模型是將油嘴（氣嘴）控制、井筒流動與儲層滲流視為一耦合作用的整體，這實質(zhì)上是將傳統(tǒng)的節(jié)點分析法與不穩(wěn)態(tài)滲流的試井分析相結(jié)合，預測出生產(chǎn)系統(tǒng)在不同時間下的協(xié)調(diào)狀態(tài)（如圖2所示）。

圖2　“氣藏-井筒-油嘴”流動過程

采用迭代法求解氣井流動耦合系統(tǒng)，結(jié)合軟件進行擬合，其處理流程見圖3。

圖3　地層壓力預測流程

2　計算方法評價及優(yōu)選

2.1W1井計算結(jié)果

長嶺氣田W1井是松遼盆地南部中央隆起帶哈爾金構(gòu)造上的一口生產(chǎn)井，分別運用以上3種方法計算其地層壓力。

（1）對測試的流壓與對應(yīng)的累積產(chǎn)量進行二項式回歸，得到井底流壓與累積產(chǎn)量的關(guān)系圖（如圖4所示）。

圖4　長深W1井底流壓與累積產(chǎn)量關(guān)系圖

累積產(chǎn)量為1.04×108m3時，原始地層壓力42.4MPa，計算得到此時地層壓力為31.34 MPa。

（2）統(tǒng)計長深W1井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，e/d=3.2×10-4，Tˉ= 369.5K，rg=0.8，D=0.062m，μ=0.032mPa·s，Z=0.98，H=3700.5m，穩(wěn)定產(chǎn)量為10.63×104m3/d，時，井口油壓15.6MPa，計算出此時井底流壓為20.76MPa，地層壓力35.34MPa。

（3）對長深W1井用軟件對氣藏滲流與井筒流動藕合模型進行擬合，得到Blasingame圖版（如圖5所示），根據(jù)擬合情況，可以得到地層壓力預測圖（如圖6所示），從而計算地層壓力。

圖5　Blasingame圖

圖6　地層壓力預測圖

2.2適應(yīng)性評價

以長深W1井為例，選取吉林油田長嶺區(qū)塊五口代表性的氣井分別計算其單井地層壓力，結(jié)果見表1，圖7為不關(guān)井地層壓力計算誤差對比分析圖。

表1　不關(guān)井地層壓力計算對比

由于使用擬穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型法往往需要大量的實測井底流壓點，當測點不足時，可能造成較大誤差（如長深W1井），因此建議不采用該種方法計算長嶺氣田地層壓力。

當井筒積液時，采用生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法計算的地層靜壓誤差很大（如長深W5井）；而當井筒未積液時，采用拓展二項式產(chǎn)能方程法和生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法都能取得很好的效果。因此可以對井筒未積液的井采用生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法，對井筒積液的井采用拓展二項式產(chǎn)能方程法計算地層壓力。

圖7　不關(guān)井地層壓力計算誤差對比

3　結(jié)論

（1）對于低滲透氣藏，常規(guī)地層靜壓測量方法需要關(guān)井較長時間，具有一定的局限性，不能滿足開發(fā)和生產(chǎn)動態(tài)的需要。

（2）擬穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型法往往需要大量的實測井底流壓點，當測點不足時，可能造成較大誤差。

（3）井筒未積液時，生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法計算的地層壓力誤差較小，優(yōu)于拓展二項式產(chǎn)能方程法的計算結(jié)果；但井筒積液時，其計算結(jié)果誤差較大。

綜合考慮，建議吉林油田長嶺氣田對井筒未積液的氣井采用生產(chǎn)動態(tài)資料擬合法，對井筒積液的氣井采用拓展二項式產(chǎn)能方程法計算地層壓力。

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TE122

A

1004-5716（2016）03-0057-04

2015-03-17

2015-03-18

任科屹（1989-），男（漢族），四川南充人，西南石油大學石油工程在讀碩士研究生，研究方向：油氣田開發(fā)。