蘇里格氣田蘇五區塊天然氣動態儲量的計算

摘要

運用氣藏開發動態資料，選取與氣藏相適應的計算方法就能準確地確定其動態儲量，故而篩選不同氣藏的動態儲量計算方法十分重要。為此，針對鄂爾多斯盆地蘇里格低滲透強非均質性氣田的生產動態特征，在動態資料不斷補充和豐富的基礎上，綜合運用壓降分析法、彈性二相法、廣義物質平衡法、不穩定生產擬合法、遞減曲線分析法等方法對蘇里格氣田的可動儲量進行了對比計算，分析了各種方法的適應性以及計算結果的可靠性。

摘要運用氣藏開發動態資料，選取與氣藏相適應的計算方法就能準確地確定其動態儲量，故而篩選不同氣藏的動態儲量計算方法十分重要。為此，針對鄂爾多斯盆地蘇里格低滲透強非均質性氣田的生產動態特征，在動態資料不斷補充和豐富的基礎上，綜合運用壓降分析法、彈性二相法、廣義物質平衡法、不穩定生產擬合法、遞減曲線分析法等方法對蘇里格氣田的可動儲量進行了對比計算，分析了各種方法的適應性以及計算結果的可靠性。結論認為，蘇5區塊宜采用壓降法和不穩定生產擬合法計算其天然氣動態儲量，Ⅰ類井平均單井動態儲量為2936×10⁴m³，Ⅱ類井平均單井動態儲量為1355×10⁴m³，Ⅲ類井平均單井動態儲量僅為981×10⁴ m³。所得結果對蘇里格氣田開發中后期調整方案的制定以及氣藏產能的評價具有參考價值。

關鍵詞 鄂爾多斯盆地蘇里格氣田蘇五區塊低滲透儲集層非均質性動態儲量計算方法開發中后期調整方案

氣藏可動儲量是指在現有工藝技術和現有井網開采方式不變的條件下，已開發地質儲量中投入生產直至天然氣產量和波及范圍內的地層壓力降為零時，可以從氣藏中流出的天然氣總量叫。運用氣藏開發動態資料，篩選與之相適應的動態計算方法才能準確確定動態儲量^[2-4]，而對不同氣藏篩選氣藏動態儲量的計算方法具有十分重要的意義。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側，是大面積分布的砂巖巖性氣藏，主要產層為二疊系下石盒子組盒8段和山西組山1段。該氣田儲集層條件復雜，具有低豐度、低壓、低滲、非均質性嚴重等特征。針對蘇里格氣田低滲透、強非均質性特征，筆者分別運用氣藏工程壓降法、彈性二相法、廣義物質平衡法、不穩定生產擬合法、遞減曲線分析法對蘇里格氣田不同開發時期可動儲量進行了計算^[5-10]，分析了不同方法的適應性和可靠性，目的是篩選適合于蘇里格低滲透強非均質氣田可動儲量的計算方法，對氣田開發中后期調整方案制定以及氣藏產能評價提供技術支持，這對蘇里格低滲透強非均質氣田開發中后期調整方案制定以及氣藏產能評價都具有借鑒意義^[11]。

1 動態儲量計算方法的選擇

1.1壓降法

壓降法是定容封閉氣藏物質平衡法在特定條件下的運用，根據氣藏的累積采氣量與地層壓力下降的關系來推算壓力波及儲集空間的儲量。壓降儲量的一般計算公式為：

壓降法要求采出程度大于10%，且至少具有兩個關井壓力恢復測試點。采出程度過低，壓力產量誤差對計算結果影響較大，壓力數據越多，分析更準確^[12]。蘇里格氣田利用井口壓力折算法等不關井條件下地層壓力評價方法，可根據生產中短期恢復井口壓力、二項式產能方程等資料，計算氣井地層壓力，有效地補充了地層壓力數據點。蘇5區塊大部分氣井可動儲量基本穩定，表現為直線型。

圖1為蘇5-X氣井的壓降儲量計算示意圖。該井于2006年10月12號投產，截至2010年底已累計采出天然氣243.12×10⁴m³，根據曲線可計算得到：G＝530.26×10⁴m³。

對蘇5區塊的部分氣井分3個時間段進行了關井，對氣井井口套壓得到一定恢復的氣井采用壓降法計算了氣井的動儲量。截至2010年底，蘇5區塊達到壓降法計算條件的氣井有139口，其中Ⅰ類氣井62口，平均單井動儲量2604.51×10⁴m³；Ⅱ類氣井42口，平均單井動儲量1300.52×10⁴m³；Ⅲ類氣井35口，平均單井動儲量1144.73×10⁴m³，經計算139口氣井平均單井動儲量為1842×10⁴m³。

1.2 彈性二相法

根據滲流機理，對于有界封閉低滲致密砂巖氣藏，氣井開井后可分為3個流動階段：①地層線性流階段(無限導流垂直裂縫，P_wf²-t^1/2呈直線關系)或裂縫地層雙線性流(有限導流垂直裂縫(P_wf²-t^1/4呈直線關系)；②平面徑向流動階段(P_wf²-lgt呈直線關系)；③穩定流動或邊界反映階段(P_wf²-t呈直線關系)，該階段又稱為彈性二相段。井底壓力和時間滿足如下關系：

根據如上關系，可通過繪制氣藏彈性二相法壓力降落曲線并結合氣藏儲層巖石和流體的綜合壓縮系數、地層壓力、產量等參數，計算彈性二相法儲量。適用條件：壓降和產量相對穩定，上下波動不得超過5%。

需要說明的是，蘇里格氣田氣井儲集單元具有低滲致密、遠端儲層物性連續性差、供氣邊界模糊的特征(很難出現穩定的徑向流)，在生產早期出現擬穩定流態的可能性較小，一般不具備利用彈性二相法計算儲量的完全條件。蘇5區塊Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ氣井的統計資料顯示，就平均情況而言，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類氣井在生產900d后，仍未出現明顯的穩定流動態(壓降速度為常數)，只是壓降速率在逐步減小，逐步接近擬穩態。

針對致密低滲儲層的滲流特征，假定儲層遠端存在著一個移動的、基本不滲透的(實際上是低滲)模糊邊界，當氣井穩定生產一段時間后，壓力波及會觸及到此邊界，此時產量、壓力會出現“擬穩態”(圖2)，在求取P_wf²-t關系曲線(近似直線)斜率后，可利用彈性二相法估算壓力波及范圍內的可動儲量。該儲量僅能代表壓力波及范圍內的可動儲量，隨著日后生產繼續，累積產氣量增加，需要重復計算予以進一步核實和校正。實踐證明，在不關井情況下，彈性二相法儲量具有重要的參考價值。蘇5區塊達到計算條件的氣井有41口，

其中Ⅰ類氣井32口，平均單井動儲量4525.71×10⁴m³；Ⅱ類氣井6口，平均單井動儲量1550.16×10⁴m³；Ⅲ類氣井3口，平均單井動儲量1505.26×10⁴m³，經計算41口氣井平均單井動儲量3869×10⁴m³。

1.3 廣義物質平衡法(也稱流動物質平衡法)

滲流力學原理認為，定容封閉消耗式氣藏在壓降流動過程中，當所有的不滲透邊界影響都達到井筒后，氣體流動將達到擬穩定狀態，此時氣藏壓力(或壓差)隨時間的變化率將固定不變，氣藏中不同時刻的壓力分布曲線彼此平行，壓降(壓差)與時間的關系呈線性關系。根據當氣體流動達到擬穩態后，在產量相對平穩條件下，井底流壓與井口套壓差值相對穩定的特征，L．Matter提出的用井口擬套壓代替廣義物質平衡中擬地層壓力的思路，將物質平衡方程變形為：

流動物質平衡法最大的優點是可在不關井條件下，求取氣井可動儲量，該方法計算的儲量可作為對壓降法儲量的檢驗。該方法適合生產時間較長且工作制度穩定的中高產井。

圖3為蘇5-X氣井采用廣義物質平衡法儲量計算示意圖。該井于2007年10月13號投產，截至2010年底累計采氣量達到了2574.21×10⁴m³，2009年12月氣體流動達到擬穩定狀態，通過線性直線關系得到：G＝14286.36×10⁴m³。

蘇5區塊目前達到物質平衡法計算條件的氣井有52口，其中Ⅰ類氣井39口，平均單井動儲量4805.31×10⁴m³，Ⅱ類氣井10口，平均單井動儲量2393.49×10⁴m³，Ⅲ類氣井3口，平均單井動儲量1914.01×10⁴m³，經計算52口氣井平均單井動儲量4175×10⁴m³。

1.4不穩定生產擬合法

不穩定生產擬合法是將氣井的變壓力/變流量生產數據等效轉換為定流量生產數據，根據圖版擬合生產史確定氣井泄流范圍屬性參數，從而計算氣井動儲量^[13]。該方法解決了氣井工作制度頻繁改變而導致評價動儲量難度大的問題。目前比較常用的動態分析軟件Topaze及RTA就是基于這個原理編制的，簡稱為不穩定生產擬合法。

1.4.1 Topaze不穩定生產擬合法

運用Topaze動態分析軟件分別對蘇5區塊累計生產時間較長的氣井，進行了生產歷史的擬合。蘇5區塊參與擬合氣井134口，平均單井動儲量1954×10⁴m³。其中：Ⅰ類氣井63口，平均單井動儲量2929.37×10⁴m³；Ⅱ類氣井41口，平均單井動儲量1258.51×10⁴m³；Ⅲ類氣井30口，平均單井動儲量888.4×10⁴m³。

1.4.2 RTA軟件不穩定生產擬合法

根據不穩定生產擬合法的原理，應用引進的加拿大Fekete公司開發的RTA軟件對生產井壓力和產量數據進行分析。軟件涵蓋了當今世界最實用的儲量分析方法，在建模的基礎上，引入自動擬合理論，分析和計算各種儲層參數，例如泄油半徑、滲透率、表皮系數、井筒儲集系數、水驅特征等。計算結果具有較好的相對準確性和可靠性。

對蘇5區塊，本次采用不穩定生產擬合法計算所參與擬合氣井149口，平均單井動儲量2149×10⁴m³。其中：Ⅰ類氣井67口，平均單井動儲量3273×10⁴m³；Ⅱ類氣井44口，平均單井動儲量1505×10⁴m³；Ⅲ類氣井38口，平均單井動儲量911×10⁴m³。

2 結果對比分析

根據初步開發方案，蘇5區塊基本探明地質儲量440.14×10⁸m³，已動用儲量71．39×10⁸ m³，未動用儲量368.75×10⁸m³，儲量動用率16.2%。

彈性二相法和廣義物質平衡法是在不關井條件下采用的方法，對產量和壓力穩定有一定要求，上下波動不得超過5%，同時要求地層流動進入擬穩定狀態，該方法適用于生產歷史較長的Ⅰ、Ⅱ類氣井，Ⅲ類氣井由于壓力和產量不穩定，應用效果一般較差。對蘇里格氣田蘇5區塊，目前一般能達到此計算要求的氣井較少，彈性二相法達到要求的氣井共41口，其中Ⅲ類氣井僅3口，41口氣井平均單井動儲量3869×10⁴m³；廣義物質平衡法達到計算要求的氣井共52口，其中Ⅲ類氣井僅3口，52口氣井平均單井動儲量4175×10⁴m³。達到要求的氣井多為生產時問較長、生產連續性好，產量、壓力較穩定或下降規律較穩定的優類氣井，

可看到對滿足計算條件的分類氣井計算單井動儲量，能夠計算的樣本點較少(Ⅲ類氣井最少)且計算的平均結果偏高。

壓降法是關井條件下常采用的方法，主要影響因素是井底積液、壓力恢復程度等，井底積液影響可以通過環空液面測試進行校正，或是取關井天數相同的點加以排除。該方法適用于生產歷史較長的Ⅰ、Ⅱ類氣井，Ⅲ類氣井由于壓力恢復緩慢或是生產時間較短以及井底積液多等因素，應用效果差一些。蘇5區塊目前達到計算要求的氣井共139口，其中Ⅰ類氣井62口，Ⅱ類氣井42口，Ⅲ類氣井35口，平均單井動儲量1842×10⁴m³，計算結果較為可靠。

Topaze、RTA軟件涵蓋的動態分析方法較多，可以計算最終可采儲量、儲層物性參數、波及泄油半徑等，也可以進行氣井動態預測，是氣井動態分析常用的方法，它的應用依賴于準確的壓力和產量計量，如果數據不準，得到的計算結果與實際情況有一定偏差^[14]，蘇5區塊目前產水的氣井比較多，對不能確定單井產液量的產水氣井，在采用軟件擬合的時候結果偏差較大。蘇5區塊達到Topaze軟件計算法條件的氣井共134口，其中Ⅰ類氣井63口，Ⅱ類氣井41口，Ⅲ類氣井30口，平均單井動儲量1954×10⁴m³。達到RTA軟件計算法條件的氣井共149口，其中Ⅰ類氣井67口，Ⅱ類氣井44口，Ⅲ類氣井38口，平均單井動儲量

2149×10⁴m³。與初期開發方案相比，其計算結果較可靠。

3 結論

1)氣井動態儲量受生產時間、壓力波及區域、井間干擾、井網調整等因素影響，因此，動態儲量是一個與某一特定時間相關的儲量，不是一個常量。

2)根據蘇5區塊分類氣井目前的動儲量情況，考慮以上4種計算方法的適用性和可計算樣本的數量，對蘇里格氣田蘇5區塊選擇采用壓降法和不穩定生產擬合法(Topaze法、RTA法)得到的計算結果。

3)綜合分析壓降法和不穩定生產擬合法得到的計算結果，蘇5區塊Ⅰ類井平均單井動儲量2936×10⁴m³；Ⅱ類井平均平均單井動儲量1355×10⁴m³；而Ⅲ類井平均單井動儲量僅為981×10⁴m³。用分類井井數比例加權平均得到蘇5區塊平均單井動儲量1857×10⁴m³。

符號說明

P_i、P分別為原始地層壓力和氣井生產到某一時刻時的壓力，MPa；Z_i、Z分別為氣體原始偏差系數和生產某一時刻時的氣體偏差系數；G為地質儲量，m³；G_p為累計產氣量，m³；K為有效滲透率，mD；h為有效厚度，m；C_t為綜合壓縮系數，MPa^-1；q為氣井的產量，10⁴m³/d；T_sc為地面標準溫度，K；P_sc為地面標準壓力，MPa；μ為地層氣體黏度，mPa·s；T為地層溫度，K；S為表皮系數；p_wf為井底流壓，MPa；p_ci為初始套壓，MPa；Pc為套壓，MPa；P_e為外界地層壓力，MPa；R_e為供給半徑，m；r_w為井筒半徑，m。