苏里格气田苏五区块天然气动态储量的计算_技术研究

摘要

运用气藏开发动态资料，选取与气藏相适应的计算方法就能准确地确定其动态储量，故而筛选不同气藏的动态储量计算方法十分重要。为此，针对鄂尔多斯盆地苏里格低渗透强非均质性气田的生产动态特征，在动态资料不断补充和丰富的基础上，综合运用压降分析法、弹性二相法、广义物质平衡法、不稳定生产拟合法、递减曲线分析法等方法对苏里格气田的可动储量进行了对比计算，分析了各种方法的适应性以及计算结果的可靠性。

摘要运用气藏开发动态资料，选取与气藏相适应的计算方法就能准确地确定其动态储量，故而筛选不同气藏的动态储量计算方法十分重要。为此，针对鄂尔多斯盆地苏里格低渗透强非均质性气田的生产动态特征，在动态资料不断补充和丰富的基础上，综合运用压降分析法、弹性二相法、广义物质平衡法、不稳定生产拟合法、递减曲线分析法等方法对苏里格气田的可动储量进行了对比计算，分析了各种方法的适应性以及计算结果的可靠性。结论认为，苏5区块宜采用压降法和不稳定生产拟合法计算其天然气动态储量，Ⅰ类井平均单井动态储量为2936×10⁴m³，Ⅱ类井平均单井动态储量为1355×10⁴m³，Ⅲ类井平均单井动态储量仅为981×10⁴ m³。所得结果对苏里格气田开发中后期调整方案的制定以及气藏产能的评价具有参考价值。

关键词 鄂尔多斯盆地苏里格气田苏五区块低渗透储集层非均质性动态储量计算方法开发中后期调整方案

气藏可动储量是指在现有工艺技术和现有井网开采方式不变的条件下，已开发地质储量中投入生产直至天然气产量和波及范围内的地层压力降为零时，可以从气藏中流出的天然气总量叫。运用气藏开发动态资料，筛选与之相适应的动态计算方法才能准确确定动态储量^[2-4]，而对不同气藏筛选气藏动态储量的计算方法具有十分重要的意义。苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北侧，是大面积分布的砂岩岩性气藏，主要产层为二叠系下石盒子组盒8段和山西组山1段。该气田储集层条件复杂，具有低丰度、低压、低渗、非均质性严重等特征。针对苏里格气田低渗透、强非均质性特征，笔者分别运用气藏工程压降法、弹性二相法、广义物质平衡法、不稳定生产拟合法、递减曲线分析法对苏里格气田不同开发时期可动储量进行了计算^[5-10]，分析了不同方法的适应性和可靠性，目的是筛选适合于苏里格低渗透强非均质气田可动储量的计算方法，对气田开发中后期调整方案制定以及气藏产能评价提供技术支持，这对苏里格低渗透强非均质气田开发中后期调整方案制定以及气藏产能评价都具有借鉴意义^[11]。

1 动态储量计算方法的选择

1.1压降法

压降法是定容封闭气藏物质平衡法在特定条件下的运用，根据气藏的累积采气量与地层压力下降的关系来推算压力波及储集空间的储量。压降储量的一般计算公式为：

压降法要求采出程度大于10%，且至少具有两个关井压力恢复测试点。采出程度过低，压力产量误差对计算结果影响较大，压力数据越多，分析更准确^[12]。苏里格气田利用井口压力折算法等不关井条件下地层压力评价方法，可根据生产中短期恢复井口压力、二项式产能方程等资料，计算气井地层压力，有效地补充了地层压力数据点。苏5区块大部分气井可动储量基本稳定，表现为直线型。

图1为苏5-X气井的压降储量计算示意图。该井于2006年10月12号投产，截至2010年底已累计采出天然气243.12×10⁴m³，根据曲线可计算得到：G＝530.26×10⁴m³。

对苏5区块的部分气井分3个时间段进行了关井，对气井井口套压得到一定恢复的气井采用压降法计算了气井的动储量。截至2010年底，苏5区块达到压降法计算条件的气井有139口，其中Ⅰ类气井62口，平均单井动储量2604.51×10⁴m³；Ⅱ类气井42口，平均单井动储量1300.52×10⁴m³；Ⅲ类气井35口，平均单井动储量1144.73×10⁴m³，经计算139口气井平均单井动储量为1842×10⁴m³。

1.2 弹性二相法

根据渗流机理，对于有界封闭低渗致密砂岩气藏，气井开井后可分为3个流动阶段：①地层线性流阶段(无限导流垂直裂缝，P_wf²-t^1/2呈直线关系)或裂缝地层双线性流(有限导流垂直裂缝(P_wf²-t^1/4呈直线关系)；②平面径向流动阶段(P_wf²-lgt呈直线关系)；③稳定流动或边界反映阶段(P_wf²-t呈直线关系)，该阶段又称为弹性二相段。井底压力和时间满足如下关系：

根据如上关系，可通过绘制气藏弹性二相法压力降落曲线并结合气藏储层岩石和流体的综合压缩系数、地层压力、产量等参数，计算弹性二相法储量。适用条件：压降和产量相对稳定，上下波动不得超过5%。

需要说明的是，苏里格气田气井储集单元具有低渗致密、远端储层物性连续性差、供气边界模糊的特征(很难出现稳定的径向流)，在生产早期出现拟稳定流态的可能性较小，一般不具备利用弹性二相法计算储量的完全条件。苏5区块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ气井的统计资料显示，就平均情况而言，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类气井在生产900d后，仍未出现明显的稳定流动态(压降速度为常数)，只是压降速率在逐步减小，逐步接近拟稳态。

针对致密低渗储层的渗流特征，假定储层远端存在着一个移动的、基本不渗透的(实际上是低渗)模糊边界，当气井稳定生产一段时间后，压力波及会触及到此边界，此时产量、压力会出现“拟稳态”(图2)，在求取P_wf²-t关系曲线(近似直线)斜率后，可利用弹性二相法估算压力波及范围内的可动储量。该储量仅能代表压力波及范围内的可动储量，随着日后生产继续，累积产气量增加，需要重复计算予以进一步核实和校正。实践证明，在不关井情况下，弹性二相法储量具有重要的参考价值。苏5区块达到计算条件的气井有41口，

其中Ⅰ类气井32口，平均单井动储量4525.71×10⁴m³；Ⅱ类气井6口，平均单井动储量1550.16×10⁴m³；Ⅲ类气井3口，平均单井动储量1505.26×10⁴m³，经计算41口气井平均单井动储量3869×10⁴m³。

1.3 广义物质平衡法(也称流动物质平衡法)

渗流力学原理认为，定容封闭消耗式气藏在压降流动过程中，当所有的不渗透边界影响都达到井筒后，气体流动将达到拟稳定状态，此时气藏压力(或压差)随时间的变化率将固定不变，气藏中不同时刻的压力分布曲线彼此平行，压降(压差)与时间的关系呈线性关系。根据当气体流动达到拟稳态后，在产量相对平稳条件下，井底流压与井口套压差值相对稳定的特征，L．Matter提出的用井口拟套压代替广义物质平衡中拟地层压力的思路，将物质平衡方程变形为：

流动物质平衡法最大的优点是可在不关井条件下，求取气井可动储量，该方法计算的储量可作为对压降法储量的检验。该方法适合生产时间较长且工作制度稳定的中高产井。

图3为苏5-X气井采用广义物质平衡法储量计算示意图。该井于2007年10月13号投产，截至2010年底累计采气量达到了2574.21×10⁴m³，2009年12月气体流动达到拟稳定状态，通过线性直线关系得到：G＝14286.36×10⁴m³。

苏5区块目前达到物质平衡法计算条件的气井有52口，其中Ⅰ类气井39口，平均单井动储量4805.31×10⁴m³，Ⅱ类气井10口，平均单井动储量2393.49×10⁴m³，Ⅲ类气井3口，平均单井动储量1914.01×10⁴m³，经计算52口气井平均单井动储量4175×10⁴m³。

1.4不稳定生产拟合法

不稳定生产拟合法是将气井的变压力/变流量生产数据等效转换为定流量生产数据，根据图版拟合生产史确定气井泄流范围属性参数，从而计算气井动储量^[13]。该方法解决了气井工作制度频繁改变而导致评价动储量难度大的问题。目前比较常用的动态分析软件Topaze及RTA就是基于这个原理编制的，简称为不稳定生产拟合法。

1.4.1 Topaze不稳定生产拟合法

运用Topaze动态分析软件分别对苏5区块累计生产时间较长的气井，进行了生产历史的拟合。苏5区块参与拟合气井134口，平均单井动储量1954×10⁴m³。其中：Ⅰ类气井63口，平均单井动储量2929.37×10⁴m³；Ⅱ类气井41口，平均单井动储量1258.51×10⁴m³；Ⅲ类气井30口，平均单井动储量888.4×10⁴m³。

1.4.2 RTA软件不稳定生产拟合法

根据不稳定生产拟合法的原理，应用引进的加拿大Fekete公司开发的RTA软件对生产井压力和产量数据进行分析。软件涵盖了当今世界最实用的储量分析方法，在建模的基础上，引入自动拟合理论，分析和计算各种储层参数，例如泄油半径、渗透率、表皮系数、井筒储集系数、水驱特征等。计算结果具有较好的相对准确性和可靠性。

对苏5区块，本次采用不稳定生产拟合法计算所参与拟合气井149口，平均单井动储量2149×10⁴m³。其中：Ⅰ类气井67口，平均单井动储量3273×10⁴m³；Ⅱ类气井44口，平均单井动储量1505×10⁴m³；Ⅲ类气井38口，平均单井动储量911×10⁴m³。

2 结果对比分析

根据初步开发方案，苏5区块基本探明地质储量440.14×10⁸m³，已动用储量71．39×10⁸ m³，未动用储量368.75×10⁸m³，储量动用率16.2%。

弹性二相法和广义物质平衡法是在不关井条件下采用的方法，对产量和压力稳定有一定要求，上下波动不得超过5%，同时要求地层流动进入拟稳定状态，该方法适用于生产历史较长的Ⅰ、Ⅱ类气井，Ⅲ类气井由于压力和产量不稳定，应用效果一般较差。对苏里格气田苏5区块，目前一般能达到此计算要求的气井较少，弹性二相法达到要求的气井共41口，其中Ⅲ类气井仅3口，41口气井平均单井动储量3869×10⁴m³；广义物质平衡法达到计算要求的气井共52口，其中Ⅲ类气井仅3口，52口气井平均单井动储量4175×10⁴m³。达到要求的气井多为生产时问较长、生产连续性好，产量、压力较稳定或下降规律较稳定的优类气井，

可看到对满足计算条件的分类气井计算单井动储量，能够计算的样本点较少(Ⅲ类气井最少)且计算的平均结果偏高。

压降法是关井条件下常采用的方法，主要影响因素是井底积液、压力恢复程度等，井底积液影响可以通过环空液面测试进行校正，或是取关井天数相同的点加以排除。该方法适用于生产历史较长的Ⅰ、Ⅱ类气井，Ⅲ类气井由于压力恢复缓慢或是生产时间较短以及井底积液多等因素，应用效果差一些。苏5区块目前达到计算要求的气井共139口，其中Ⅰ类气井62口，Ⅱ类气井42口，Ⅲ类气井35口，平均单井动储量1842×10⁴m³，计算结果较为可靠。

Topaze、RTA软件涵盖的动态分析方法较多，可以计算最终可采储量、储层物性参数、波及泄油半径等，也可以进行气井动态预测，是气井动态分析常用的方法，它的应用依赖于准确的压力和产量计量，如果数据不准，得到的计算结果与实际情况有一定偏差^[14]，苏5区块目前产水的气井比较多，对不能确定单井产液量的产水气井，在采用软件拟合的时候结果偏差较大。苏5区块达到Topaze软件计算法条件的气井共134口，其中Ⅰ类气井63口，Ⅱ类气井41口，Ⅲ类气井30口，平均单井动储量1954×10⁴m³。达到RTA软件计算法条件的气井共149口，其中Ⅰ类气井67口，Ⅱ类气井44口，Ⅲ类气井38口，平均单井动储量

2149×10⁴m³。与初期开发方案相比，其计算结果较可靠。

3 结论

1)气井动态储量受生产时间、压力波及区域、井间干扰、井网调整等因素影响，因此，动态储量是一个与某一特定时间相关的储量，不是一个常量。

2)根据苏5区块分类气井目前的动储量情况，考虑以上4种计算方法的适用性和可计算样本的数量，对苏里格气田苏5区块选择采用压降法和不稳定生产拟合法(Topaze法、RTA法)得到的计算结果。

3)综合分析压降法和不稳定生产拟合法得到的计算结果，苏5区块Ⅰ类井平均单井动储量2936×10⁴m³；Ⅱ类井平均平均单井动储量1355×10⁴m³；而Ⅲ类井平均单井动储量仅为981×10⁴m³。用分类井井数比例加权平均得到苏5区块平均单井动储量1857×10⁴m³。

符号说明

P_i、P分别为原始地层压力和气井生产到某一时刻时的压力，MPa；Z_i、Z分别为气体原始偏差系数和生产某一时刻时的气体偏差系数；G为地质储量，m³；G_p为累计产气量，m³；K为有效渗透率，mD；h为有效厚度，m；C_t为综合压缩系数，MPa^-1；q为气井的产量，10⁴m³/d；T_sc为地面标准温度，K；P_sc为地面标准压力，MPa；μ为地层气体黏度，mPa·s；T为地层温度，K；S为表皮系数；p_wf为井底流压，MPa；p_ci为初始套压，MPa；Pc为套压，MPa；P_e为外界地层压力，MPa；R_e为供给半径，m；r_w为井筒半径，m。