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
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：
上式经过变化后得到[1]：
Ep为变容系数，表示岩石和束缚水弹性膨胀所提供的能量，表达式为：
定容封闭气藏的压降曲线法、水驱气藏的视地质储量法(Havlena-Odeh法)、曲线拟合法以及异常高压气藏的视地层压力校正法[2]、Hammmerlindl修正系数法[3]、求解图法(Roach、Poston等)、Becerra-Arteaga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版拟合法[4～6]
“气井生产动态曲线特征图版拟合法”又称“产量不稳定分析(rate transient analysis，RTA)”、“高级递减分析(advanced decline analysis)”，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Arps图版、Fetkovich图版、Balasingame图版、Agwarl-Gardner图版、NPI(normalized pressure integrate)图版、Transient图版、流动物质平衡(flowing material balance)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础，除原始地层压力外，不需要关井测压数据。
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-气井(G-111井，原始地层压力122.7MPa，储层温度177℃)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图版拟合法”中的“流动物质平衡”计算井控储量5.35×108m3(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8.5×108m3。由此可见静压数据的获取对动态储量计算的重要性。
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(Cf)比常压气藏高一个数量级，在4×10-6×10-3MPa-1，而表征气体弹性膨胀能力的压缩系数Cg值远低于常压情况，其数量级也在10-3MPa-1，也就是说在高压阶段Cg值与Cf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Cf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p/Z-Gp曲线计算动态储量为3616×108m3，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2412×108m3，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。
实验分析表明，对于同一个气藏，Cf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，从中可以看出，Cf与储层渗透率有关，高渗储层Cf值低，低渗储层Cf值高，对于该气田不同渗透率岩样，Cf的变化范围为2×10-3～10×10-3MPa-1。针对不同的Cf值，动态储量计算结果也不同，Cf值越大，动态储量计算结果越小；Cf值越小，动态储量计算结果越大。
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，在其他参数相向、流压和关井压力完全拟合的情况下，不同的Cf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Cf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。
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。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(p/Z-Gp曲线)具有多段特征[7～8](见图7)。如果利用早期的压降曲线，会导致动态储量计算结果偏低。
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
pi为原始地层压力，MPa；p为地层压力，MPa；△p为地层压降，MPa；pwf为井底流运压力，MPa；G为原始地质储量，104m3；Gp为累产气量，104m3；Bgi、Bi分别为对应压力pi和p时气体体积系数；Bw为地层水体积系数；We为累积水侵量，104m3；Wp为累产水量，104m3；Zi、Z分别为对应压力pi和p时气体压缩因子；Cf为岩石有效压缩系数，MPa-1；Cg、Cw分别为天然气、地层水压缩系数，MPa-1；Swi为原始含水饱和度，小数。
参考文献
[1] 李士伦.天然气工程[M].北京：石油工业出版社，2000.
[2] 陈元千，李璗.现代油藏工程[M].北京：石油工业出版社，2008.
[3] POSTON S W，B ERG R R. Overpressured gas reservoirs[M].Texas，U.S.A.：Society of Petroleum Engineers，Inc. Richardson，1997.
[4] MATTAR L，ANDERSON D.M.A Systematic and comprehensive methodology for advanced analysis of production data[C∥SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Denver，Colorado：SPE，2003.
[5] ANDERSON D，MATTAR L. Practical diagnostics using production data and flowing pressures[C]∥SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Houston，Texas：SPE，2004.
[6] ANDERSON D M，MATTARET L. Practical diagnostics using production data and flowing pressures[C]∥SPE Annual Technical Conference and Exhibition，San Antonio，Texas，USA：SPE，2006.
[7] 郝玉鸿，许敏，徐小蓉.正确计算低渗透气藏的动态储量[J].石油勘探与开发，2002，29(5)：66-68.
[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，2005，27(6)：33-35.
[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[J].天然气工业，1995，15(5)：28-31.
(本文作者：刘晓华1，2 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)
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