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1、第2 9 卷第 9 期 天然气工业 气藏动态储量计算 中的几个关键参数探讨 刘 晓 华 1 中国石油勘探开发研究 院廊坊分院 2 中国地质大学(北 京)能源学 院 刘晓华 气藏动态储 量计算 中的几个关键参 数探 讨 天 然气工业，2 0 0 9，2 9(9)：7 1 7 4 摘 要 传统 的计算方 法以物质平衡公式为基 础，利 用 关井测 压数据 来计 算动 态储量。现今 以“气 井生产 动 态 曲线特征 图版拟合 法”为主 的动态计算储 量方法，特 点是 利用流 动压 力计 算气 井动态储 量。在 对 比分 析这 两种 方法的基础上，结合 国内外 已开发气 田动态储量 计算实例，研 究 了
2、关 井测压 数据 和岩 石有效 压缩 系数对 动态储 量 计算的影响。结果表 明，在没有关井测压资料 的情况 下，利用现今 的方法可 以计 算动态储 量，并能够准确 拟合 生产 历史，但会使 动态储 量计算结果存在很 大的不确 定性。因此关井测压 资料对动 态储 量的准 确计算十 分重要。对 于 异常高压气藏，储 层岩石有效压缩 系数对 动态储 量计算结果 的影 响不可忽视，岩石有效压 缩 系数取值越 小，动 态储 量计算结果越大，在开发早期计算 动态储 量时应该确定可靠 的岩 石有效压缩 系数值。关键词 异 常高压 气藏 储量 动态 分析 计算 测试 岩 石 压 缩系数 D0I：1 0 3
3、7 8 7 j i s s n 1 0 0 0 0 9 7 6 2 0 0 9 0 9 0 1 9 1 气藏 动态储 量计算方法概述 针对不同的气藏类型，以及不 同的开发阶段，都 有 与之相 对应 的 动态储 量 计算 方 法。其 中最 常 用 的 也是最传统的方法就是 以物质平衡为基础 的计算方 法。近期又出现 了以“气井生产动态 曲线特征 图版 拟合法”为主的动态计算储量方法。1 1物质 平衡 法 根据气藏物质平衡通式：G B+W B=G(B B)+W +G B g1()A p 上 式 经过变 化 后得 到【r：参 c 一 E 一 参(一 )其 中：一。为变 容 系数，表 示 岩 石 和束
4、 缚 水 弹 性 膨 胀 所 提供的能量，表达式为：一()p 定容封闭气藏的压 降曲线法、水驱气藏的视地 质储 量法(Ha v l e n a Od e h法)、曲线 拟 合 法 以及 异 常 高压气藏 的视地层压力校正法、Ha mmme r l i n d l 修 正 系数 法。、求 解 图法(R o a c h、P o s t o n等)、B e c e r r a Ar t e a g a压力 图法 等，都 是 基 于上述 物 质平 衡 基 础上 得 来 的。物质 平衡 法计 算储 量 的 关键 是 能 够 获 取气 藏(井)的平 均 地层 压力。1 2气 井 生产 动态 曲线特 征 图
5、版拟 合法 4 “气 井 生 产 动 态 曲 线 特 征 图 版 拟 合 法”又 称“产 量 不 稳 定 分 析(r a t e t r a n s i e n t a n a l y s i s，R TA)”、“高级递减分析(a d v a n c e d d e c l i n e a n a l y s i s)”，是 以气 井生产动态(产量、流动压力等)为基础，引入不稳定 试 井 分 析 的基 本 思 想，对传 统 的产 量 递 减 法 进 行 了 改 进，建 立 了气井 生产 曲线特 征 图 版，把气 井 早 期 的 不 稳 定 流 动段 和 后 期 的边 界 流 动 段 结 合起
6、来，通 过 特征 图版拟合计算储层物性、表皮系数、井控半 径、动态 储 量。主要 分 析特 征 图 版包 括 Ar p s图版、F e t k o v i c h图 版、Ba l a s i n g a me图 版、Ag wa r l Ga r d n e r 图 版、NPI(n o r ma l i z e d p r e s s u r e i n t e g r a t e)图 版、Tr a n s i e n t图 版、流 动 物 质 平 衡(f l o wi n g ma t e r i a l b a l a n c e)等。气井生产动态曲线特征图版拟合法以气井流压 和 产量 为基
7、 础，除原 始地 层 压力 外，不 需 要 关井 测 压 数 据。作者简 介：刘晓华，女，1 9 7 1 年生，高级工程师，硕士；主要从 事气 田开发 研究工作。地址：(o 6 5。0 7)河北 省廊坊市 万庄 4 4 号信箱。电话：(O L O)6 9 2 1 3 7 4 5，】3 8 3 3 6 3 2 8 1 0。E ma i l：l x h 6 9 p e t r o c h i n a c o rn a n 71 天然气工业 2 0 0 9 年 9 月 2 关于动态储量计算的几个 问题探讨 2 1 准确 求取地 层压 力是 动态 法储量 计算 的关键 压力是 气藏 能量 大小 的直
8、接体 现。最 准 确 的也 是最传统的确定方法是进行全气藏关井测压，然后 计算气藏平均压力。气田开发历史 比较长 的川渝气 区，基本上每个气 田在生产过程中都要安排数次全 气 藏关井 测压 求动态 储量。但 随着 投 入 开发 气 藏类 型 日趋 复杂化，这一监 测方 式也 受 到 挑 战，比如 对 于 主力气藏 由于供 气需 要，全 气藏 关 井 受到 限 制；对 于 异 常 高压 气 藏 以及 高含 硫气 藏，由于井 下 监 测 风 险 大，可能无法像常规气井那样进行井下测静压；还有 就是 低 渗透 气 藏，需 要 长 时 间 的关 井地 层 压 力 才 能 恢 复，这 些都会 给气 藏压
9、 力分析 带来 影响。近期 出现 的“气 井 生产 动态 曲线 特 征 图 版 拟合 法”可 以在不 需 要 关 井 测压 的情 况 下 计 算 气 井 动 态 储 量，为复杂类 型气 藏动 态分 析提 供 了有 效 手 段，该 方法 的应用也 逐渐 受到 技术 人员 的关 注。值得 强 调 的是，通 过 关井 进 行 静 压 监 测 是 不 可替 代 的。下 面 列举 墨西哥 湾一气 井(G一 1 l 1井，原始 地 层压 力 l 2 2 7 MP a，储 层温 度 1 7 7)的实 例来 说 明静 压 资料 获 取对 动态储 量 计 算 的 重要 性。利用“气 井 生 产 动 态 曲线特征
10、图版拟合法”中的“流动物质平衡”计算井 控储 量 5 3 5 1 0 I l l (图 1)。根 据这 一储 量计 算 结 果，建立单井模型拟合生产历史，井底流压拟合程度 高(图 2)，如果没有关井 压力作参照，可以认为流动 物质平衡计算 的井控储量是可靠 的。但如果参照关 井压力数据，就会发现模型计值静压值偏低，说 明井 控储量计 算存 在误差，根 据这 一情 况，对模 型 中井 控 储量进 行 了调 整，并 考虑 了渗 透 率 的应 力敏 感 性，完 全拟合后，得 到井控储量 为 8 5 l O。r n。由此可 见静压 数据 的获取 对动态 储量 计算 的重要 性。Gp，2 q g t。护
11、。(Ct z p p)(1 0 m )图 1 墨西哥湾某高压气井流动物质平衡法储量计算图 7 2 5O 0 0 40 0 0 g 3 0 0 0 0 0 20 0 0 l0 0 0 5O 0 o 一4 0()o 量 3 0 0 0 0 ：20 0 0 1 0 0 o O 50 0 0 4O o o 30 0 0 兰 2 0 0 0 l O o 0 0 0G =5 3 5 1 ”。=2 36 1 岬 。l 、S：1 O 3-0 7 r 2 0 0 3 0 8 I 2 0 0 3 0 9 I 2 0 0 3 1 0 时间 0 7 I 2 0 0 3 O 8 l 2 o o 3 0 9 l 2 0
12、0 3 1 0 时间 2 0 0 3 0 7I 2 0 0 3 一 O 8 I 2 0 0 3 0 9 I 2 0 0 3 1 O 1 2 0O 0 o 1 0 00 0 0 8 O0 0 O 6 oO o o 1 0 00 0 0 8 O0 0 0 1 0 00 0 0 8 00 0 0 时间 图 2墨西哥湾 G-I l l井生产 历史拟合图 2 2 异 常高 压 气 藏 岩 石 有效 压 缩 系数 对 动 态储 量 计算影响 对异 常高压 气藏，由于储 层 的欠 压实 作 用，使得 岩石有效压缩 系数(C )比常压 气藏高一个数量级，在 4 1 0 6 1 0 MP a ，而表 征 气体
13、弹 性膨 胀 能力的压缩系数 C 值远低于常压情况，其数量级也 在 1 0 MP a 一 ，也就是说在高压阶段 值与 C f 值 数量级相 当，因此在 高压 阶段不 能忽略岩石孔隙压 缩 所 提 供 的 弹性 膨 胀 能量，这 一 特点 使 得 高压 气 藏 的压降 曲线 出现 两段式(见 图 3)，直接 用 高压 阶段 的 压 降 曲线计算 动态 储量 会 导致 结果 偏 高。针 对这 一 情况，异常高压气藏物质平衡法考虑到了岩石有效 压缩系数 C 影响，对压 降曲线进行 了修正。图 4就 是 A气藏压降 曲线 图，根据压降 曲线 回归，传统的 Z G 曲线计 算 动态储 量 为 3 6 1
14、 6 1 0 m。，是 容 积法 储 量 的 1 3倍，考 虑 到岩 石 有 效压 缩 系 数 的情 况下，经过修正后的压降曲线计算动态储量为 2 4 1 2 1 0 r n。，与容积法储量基本符合。由此可见对异 常高压气藏，岩石弹性膨胀为气体的采 出提供了不 可忽 视 的能量。2 1 1【(时 T f 一 一 一，(p g各【1，暑 第2 9 卷第9 期 天然气工 业 曼 0 G 口(1 0 m )图 3典型异 常高压 气藏压降 曲线示意 图 图 4 A气藏压 降法储量计 算图 实验分析表明，对于同一个气藏，C 值与其他物 性参数一样，也同样具有非均质性。图 5为 A 气藏 岩心分 析结果，
15、从 中可以看 出，C 与储层渗透 率有 关，高渗储层 c 值低，低渗储层 c 值 高，对 于该 气 田不 同 渗透率 岩 样，C f 的 变 化 范 围 为 2 1 0 1 O 1 0 MP a _。针 对不 同的 C f 值，动 态 储量 计 算 结 果也不同，C f 值越大，动态储量计算结果越小；C 值 越小，动态储量计算结果越大。(1 0 一 B m。)图 5 A气藏岩石 有效 压缩 系数与储层渗透 率关系图 0 0 在数值模 拟中，岩石压缩系数作 为已知参数输 入到模型 中，其取值会给历史拟合过程 中储量 的拟 合带来影响，在其他参数相同、流压 和关井压力完全 拟合的情况下，不同的 G
16、 值对应 不 同拟合储量(见 图 6)，从 另一 个 角度 来看，对 于一 个未 投入 开 发异 常 高压气藏，以容积法储量为基础进行生产动态预测 时，不同的 c 值会得到不 同的早期 压力变化趋势。由此可见，对于异常高压气藏，获得可靠的岩石压缩 系数值对早期 动态 储量计 算和生 产特征认 识非 常 重 要。l 2O 0 o n c 80 0 0 40 0 0 O 1 2O x】圣8 0 0 0 40 0 0 O ，(d)t(d)图 6 A 1 0井不 同 C f 值情 况下地质储量 的拟合 图 舍 皂 连 2 3 动态 储 量发 生变 化 的情 况 由于动态储量代表的是 参与流动的地质储量
17、。在 有些 情况 下，气藏 中的流 动 供给 发 生 了变化，也会 导致动态法计算的储量发生变 化，比较常见 的是非 均 质性 很 强 的低渗 气藏 和具 有边 底 水 的气藏。对 于 非 均 质 性 比较 强 的 低 渗 气 藏，储层 中 的 流 动存 在着 启 动 压 力。在 开采 初 期，参 与 流 动 的 主要 是 渗 透率 相对 较 高 的或缝 洞 比较 发 育 的储 层 中 的气 体，随着天然气的采出，储层中的压降漏斗进一步增 大，低渗储层中的天然气也开始参与流动。这类气 藏的压降曲线(z G 曲线)具有多段特征 刮(见 图 7)。如 果 利用早 期 的 压 降 曲线，会 导 致动
18、 态 储 量 计 算 结果 偏低。G p 00 i n )图 7 低 渗气 藏压降 曲线特征 图 对于具有边底水气藏，地层水沿裂缝或高渗层 侵入 气 藏(气 井)后，占据 了 流动 通道，封存 了部分 天 7 3 天然气工业 2 0 0 9 年 9 月 然气储量，使参与流动的天然气储量降低，从而导致 动态储 量减 少 9 。3 结 论 1)动态储量计算方法在传统的物质平衡方法 的 基 础上，近 期 又出现 了 以单 井 生产 历史 为 基 础 的“流 动物质平衡法”和“气井生产动态曲线特征图版拟合 法”动态储量计算方法。针对 日趋 复杂的气藏类型，新方法的出现提供了有利的分析手段。2)要 获
19、得 可靠 的动 态 储 量计 算 结果，关井 测 压 资料是 必不可 少的。3)针对 异 常 高 压气 藏进 行 动 态 法 储 量 计算 时，必须获得准确的岩石有效压缩系数值。4)气藏 的流动 供给发 生 变化 会 导致 动 态储 量 发 生变化。符号说 明 P 为原 始地层 压力，MP a；P为地层压 力，MP a；A p为地 层压降，MP a；声 为井 底流运压 力，MP a；G为原始地质 储量，1 0 m。；G 为累产气量，1 0 m。；B B 分别 为对应压力 户 和 P时气体体 积系数；B 为地层 水体积 系数；W 为累积 水侵 量，1 0 m。；W。为累产水量，1 0 m；Z i
20、、Z分别 为对应压力 P 和 P时气体压缩 因子；C r 为 岩石有 效压缩 系数，MP a；C 、分别为天然气、地层 水压缩 系数，MP a ；S 为原始 含水 饱 和 度，小 数。参 考 文 献 1 李土伦 天然气工程 M 北京：石油工业 出版社，2 0 0 0 2 陈元 千，李 现代 油藏 工程 E M3 北京：石 油 工业 出版 社，2 0 0 8 r 3 POS TON S W，B ERG R R Ov e r p r e s s u r e d g a s r e s e r v o i r s M Te x a s，U S A：S o c i e t y o f P e t r
21、o l e u m E n g i n e e r s，I n c Ri c ha r ds on，1 99 7 r 4 MATTAR L，ANDERS ON DMA S y s t e ma t i c a n d c o mp r e h e n s i v e me t h o d o l o g y f o r a d v a n c e d a n a l y s i s o f p r o d u c t i o n d a t a r c S P E An n u a l Te c h n i c a l C o n f e r e n c e a n d Ex hi bi t
22、i o nDe n ve r，Col or a do：S PE，2 00 3 r 5 ANDERS 0N D，MATTAR L P r a c t i c a l d i a g n o s t i c s U s i n g p r o d u c t i o n d a t a a n d f l o wi n g p r e s s u r e s C S P E Ann ua l Te c h ni c a l Co nf e r e nc e a nd Ex hi b i t i o n Hous t on，Te xa s：SPE，2 0 04 r 6 ANDERS ON D M，M
23、ATTARET L Pr a c t i c a l d i a g n o s t i c s u s i n g p r o d u c t i o n d a t a a n d f l o wi n g p r e s s u r e s c SPE Ann ua l Te c hni c a l Co nf e r e n e e a nd Exh i b i t i o n，Sa n Ant oni o，Te x as，USA：SPE，2 006 E 7 郝 玉鸿，许 敏，徐小 蓉 正确计算低 渗透气 藏的动态 储量 L J 石油勘探与开发，2 0 0 2，2 9(5)：6 6 6
24、 8 E 8 邓绍强，黄全华，肖莉，等 低渗透气藏储量早期预测 J 西南石油学 院学报，2 0 0 5，2 7(6)：3 3 3 5 9 王玉文 中坝气 田须二气 藏排水 采气开 发效果分析 及开 发前景展望C J 天然气工业，1 9 9 5，1 5(5)：2 8 3 1 (收稿 日期2 0 0 9 0 7 2 O 编辑韩晓渝)天然气成为大庆油 田的“第二支柱 2 0 0 8年哈尔滨 4 O万户居 民置换 了天然气，2 0 0 9年计划置换 5 o万户。大庆 当地 2 0 0 9年新增 天然气用 户 4万户。至此，大庆有 1 7万户 居民用上了天然气。有大油 田必有大气 田，这是定律。大庆油
25、田 1 9 5 9年发现后，中国一直 在这里寻找 天然气，但是直到 2 0 0 2年才通过 破解“火 山岩气藏储层预测”这一世界级技术难 题，发现 了火山岩气藏。目前已经 预测 地质储量 1 1 0”m。以上。这一重大发现使大庆油 田成为继塔里木盆地、柴达木 盆地、陕甘 宁盆 地和 四川 盆地之后 中国内陆第五 大气 田，也使 大庆 油田改变 4 O 余年石油“一枝独 秀”的格局，进入 了油气并举的新时代。大庆油 田的天然气 产量迅速攀升，2 0 0 8年达到 2 8 l 0。m。，2 0 0 9年上半 年达 到 1 5 1 0。m，天然气正在 成为大庆油 田的“第二支柱”。按照今年 6 月完成 的 大庆油 田可持续发展纲要 ，到 2 0 2 0 年 油田油气 当量保持在 4 0 0 0 i O t 以上，其 中天然 气产量(8 0-1 0 0)1 0 m。，占油气总量的 2 O 2 5 。7 4 (谭蓉蓉摘编 自新 华网 h t t p：W WW x i n h u a n e t c o rn)