CN111287740A - 基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，包括如下步骤：建立目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式：对异常高压气藏多口单井储层岩心进行取样，进行岩石应力敏感测试，建立岩石孔隙体积与有效应力的对数回归函数，得到适用于目标区块反映岩石综合性质的平均无因次参数b；基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立：根据建立的岩石压缩系数表达式，建立基于真实应变下的动态储量计算模型；异常高压气藏动态储量计算：根据动态储量计算模型，利用监测的平均压力，运用模型压降方程计算区块动储量。本发明较好解决了常规压降法计算动态储量结果偏大和目前异常高压气藏储量计算公式参数取值困难的问题。

Description

基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法

技术领域

本发明涉及一种基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算新方法，是属于油气勘探开发的开发领域。

背景技术

气藏储量计算是一项十分重要的工作，是气藏开发的基础，是气藏综合评价的重要成果，也是气藏试采和开发方案的编制、气藏生产计划和开发设施设计规模及基建投资的基础。对于一个已经投入开发的气藏，人们关心的是气藏动态储量有多大，只有确定这个问题，才能够进行气藏开发动态、开采机理等分析，从而认识和了解气藏的开发状况、及时调整优化单井工作制度，指导气藏科学开发。

目前对气藏动态储量的计算方法主要有三种：一是物质平衡法；二是通过试井所得到的预测方法；三是通过实践所归纳总结的经验法。(1)物质平衡法只需要有两次以上的关井复压数据，就能计算动态储量，计算过程相当易于操作，在目前应用比较广泛。该方法多用于开发早期,方法本身简单、易于操作,但由于地层压力的精确获得比较困难，所以在实际应用中会给计算带来误差。(2)不稳定试井法在一定程度上避开了对地质参数的依赖，仅根据试井测试压力数据、地层压力、产量就可计算动态储量。但在实际工作中由于人工选择直线段的主观性、地层压力难以准确获得、无法保证完全的定压或定产而使储量计算存在不可避免的误差。(3)随着油气藏开发动态资料的积累，通过实践所归纳总结的经验法(产量不稳定法、产量累积法、曲线分析法)是进行的油气藏储量预测的三大方法之一。产量不稳定法利用单井的生产历史数据(产量和流压)进行物质平衡分析，进而计算单井控制动态储量；产量累积法需要产量数据，就可以对储量进行估算，但只能用于长期连续生产且处于开发后期的井；曲线分析法是通过Arps、Fetkovich、Blasingame、A-G等产量递减曲线拟合实际生产数据，作为预测气藏储量结果的一种手段。

异常高压气藏由于其特殊的储层、流体性质，其研究方法与常规气藏存在一定的差别：对于异常高压气藏来说，利用视地层压力与累积产气量之间的压降图确定气藏的地质储量时，常会出现两个斜率明显不同的直线段，需利用第二直线段来确定真实地质储量，否则将引起较大的误差。一般认为，要准确计算异常高压气藏的动态储量，必须达到足够的生产时间，直至出现明确的的第二直线段以后，这影响了气藏开发早期阶段的决策和部署。物质平衡原理推导计算异常高压气藏储量一直是研究基础，但目前的各方法计算所需资料、选取数据段、应用条件等不同，难以普遍采用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法。本发明是基于研究区气藏或单井基本地质条件(气藏内部连通性较好，不为低渗透气藏)，建立了以单井监测压力或气藏平均压力计算气藏开发早期动态储量，较好解决了常规压降法计算动态储量结果偏大和目前异常高压气藏储量计算公式参数取值困难的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、建立目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式：对异常高压气藏多口单井储层岩心进行取样，进行岩石应力敏感测试，建立岩石孔隙体积与有效应力的对数回归函数，得到适用于目标区块反映岩石综合性质的平均无因次参数b；

b、基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立：根据建立的岩石压缩系数表达式，建立基于真实应变下的动态储量计算模型；

c、异常高压气藏动态储量计算：根据动态储量计算模型，利用历次监测的单井或气藏平均压力，运用模型压降方程计算区块动储量。

所述步骤a中，建立的目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式为：

式中：c_f为岩石压缩系数，MPa^—1；V_p为岩石孔隙体积，m³；p_e为有效应力(P＞0)，MPa；b为反映岩石应变的无因次参数；

为等温条件下岩石孔隙体积随有效压力的变化值，cm³/MPa。

所述步骤b中，基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立过程如下：

b1、对于具有天然水侵作用且岩石和流体均为可压缩的非定容气藏或凝析气藏，随着开采过程中地层压力的下降，采出量与压力下降值之间的物质平衡关系用以下方程来描述：

GB_gi＝(G-G_pt)B_g+GB_giC_e(p_i-p)+(W_e-W_pB_w)

因为

若不考虑温度的变化，上式变形为：

式中：

为MPa气藏综合压缩系数，1/Mpa；C_f为岩石孔隙体积压缩系数，1/Mpa；C_w为地层水压缩系数，1/Mpa；S_wi为地层束缚水饱和度；W_e为地层水的累积侵入量，10⁴m³；W_p为地层水的累积采储量，10⁴m³；

b2、假设气藏为定容封闭气藏，即有效应力等于原始地层压力与流体压力的差值，随着开发过程的进行，气藏有效应力逐渐增大，则：

p_e＝p_i-p

式中：p_e为有效应力，MPa；p_i为上覆地层压力，MPa；p为历次监测流体压力，MPa；

b3、对压力变化过程中产生改变的岩石压缩系数求取几何平均数，带入物质平衡方程评价气井动态储量，建立如下基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型：

所述步骤c中，利用历次监测的单井或气藏平均压力时，要求至少有两个压力数据监测点；若气藏连通性较好即用气藏平均压力计算，气藏连通性较差即用单井动储累加。

采用本发明的优点在于：

一、本发明适用于异常高压气藏(区块)动态储量计算，利用多块岩心应力敏感资料回归得到反映异常高压气藏岩石综合性质的平均无因次参数，运用建立的计算模型便能计算气藏(单井)动态储量，有效提高了异常高压气藏开发早期动态储量计算精度。

二、本发明利用岩石在真实地层应力变化下压缩系数的动态变化特征，计算单井或全气藏的储量，有效校正了常规计算方法储量偏大的情况，为下步气藏的科学开发提供井位部署、调整优化单井工作制度等起指导作用。

三、本发明利用少许岩心资料及气藏(区块)生产动态资料就能进行动态储量计算，在异常高压气藏(区块)有很好的推广前景。

四、本发明为异常高压气藏(区块)提供了开发早期计算气藏(区块)动态储量的方法，有效解决了常规压降法计算动态储量结果偏大和目前异常高压气藏储量计算公式参数取值困难的问题。

附图说明

图1为本发明Y井岩心孔隙体积和有效应力回归曲线；

图2为本发明Y气藏动态储量计算结果图。

具体实施方式

实施例1

本发明利用多块岩心应力敏感资料回归得到反映异常高压气藏岩石综合性质的平均无因次参数，运用建立的计算模型便能计算气藏(单井)动态储量，有效提高了异常高压气藏开发早期动态储量计算精度。利用岩石在真实地层应力变化下压缩系数的动态变化特征，计算单井或全气藏的储量，有效校正了常规计算方法储量偏大的情况，为下步气藏的科学开发提供井位部署、调整优化单井工作制度等起指导作用。利用少许岩心资料及气藏(区块)生产动态资料就能进行动态储量计算，在异常高压气藏(区块)有很好的推广前景。

如附图1，随着有效应力的增加，孔隙体积可回归为与有效应力的对数关系；通过建立孔隙体积与有效应力的函数关系，巧解岩石压缩系数定义式，根据气藏地层压力下降时对应的岩石压缩系数的变化计算气藏动态储量：

式中：c_f为岩石压缩系数，MPa^—1；V_p为岩石孔隙体积，m³；p_e为有效应力(P＞0)，MPa；b为反映岩石应变的无因次参数；

为等温条件下岩石孔隙体积随有效压力的变化值，cm³/MPa。

岩石压缩系数C_f是一个关于地层压力及岩石综合系数的函数，随着异常高压气藏开发过程中地层压力逐渐降低，岩石压缩系数是一个动态变化的参数，运用岩心孔隙体积压缩系数随有效应力变化测定实验，可回归得到适用于异常高压气藏开发区域的C_f经验公式。

对于具有天然水侵作用且岩石和流体均为可压缩的非定容气藏或凝析气藏来说，随着开采过程中地层压力的下降，采出量与压力下降值之间的物质平衡关系可用以下方程来描述。

GB_gi＝(G-G_pt)B_g+GB_giC_e(p_i-p)+(W_e-W_pB_w)

因为

若不考虑温度的变化，上式可变形为：

式中：

为MPa气藏综合压缩系数，1/Mpa；C_f为岩石孔隙体积压缩系数，1/Mpa；C_w为地层水压缩系数，1/Mpa；S_wi为地层束缚水饱和度；W_e为地层水的累积侵入量，10⁴m³；W_p为地层水的累积采储量，10⁴m³。

假设气藏为定容封闭气藏，即有效应力等于原始地层压力与流体压力的差值(2-25)，随着开发过程的进行，气藏有效应力逐渐增大。

p_e＝p_i-p

式中：p_e为有效应力，MPa；p_i为上覆地层压力，MPa；p为历次监测流体压力，MPa；

对压力变化过程中产生改变的岩石压缩系数求取几何平均数，带入物质平衡方程评价气井动态储量。对于气藏开发早期，忽略水体膨胀、水侵作用的影响，基于真实应变下的动态储量计算新方法的计算表达式为：

基于真实应变下的动态储量计算模型，是利用异常高压气藏岩心孔隙体积压缩系数与有效应力的对数回归式，求得反映异常高压气藏岩石应变的无因次参数，建立研究区块的压降方程，计算气藏动态储量。本方法和异常高压动态储量校正图版法计算结果吻合，与传统方法计算结果相比偏小。

实施例2

本实施例以应用在Y气藏为例对本发明做一步说明。

1、建立目标异常高压气藏(区块)岩石压缩系数表达式。对异常高压气藏多口单井储层岩心进行取样，进行岩石应力敏感测试，建立岩石孔隙体积与有效应力的对数回归函数，得到适用于目标区块反映岩石综合性质的平均无因次参数b，运用本文推导公式建立岩石压缩系数关系式。

运用三块岩心的孔隙体积和有效应力的回归函数，归一化处理实验数据，可得到适用于异常高压Y气藏反映岩石综合性质的平均无因次参数b＝-0.027。

2、基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立。根据建立的岩石压缩系数表达式，在开发早期地层条件下流体不发生相态变化，在不考虑水体膨胀、水侵作用的影响下，建立基于真实应变下的动态储量计算模型。

式中：p为气藏历次监测流体压力，MPa；Z为监测流体压力下的气体偏差系数；Δp为原始地层压力与目前地层压力的差值，MPa；p_e为有效应力，为原始地层压力与流体压力的差值，MPa；s_wi为气藏原始含水饱和度，％；p_i原始地层压力，MPa；Zi为原始地层条件下的气体偏差系数；Gp为天然气累计产量，10⁸m³；G为动态地质储量，10⁸m³。

3、异常高压气藏动态储量计算。根据动态储量计算模型，利用历次监测的单井或气藏平均压力(要求至少有两个压力数据监测点；若气藏连通性较好即用气藏平均压力计算，气藏连通性较差即用单井动储累加)，运用模型压降方程计算区块动储量。

4、计算结果验证(多种方法计算结果对比)。异常高压气藏开发早期动态储量图版法与基于真实应变下的异常高压气藏动态储量法计算结果一致程度高，如附图2，相比未考虑异常高压气藏岩石压缩系数的传统方法相比偏小，提高了动态储量评价精度。

实施例3

一种基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，包括如下步骤：

a、建立目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式：对异常高压气藏多口单井储层岩心进行取样，进行岩石应力敏感测试，建立岩石孔隙体积与有效应力的对数回归函数，得到适用于目标区块反映岩石综合性质的平均无因次参数b；

b、基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立：根据建立的岩石压缩系数表达式，建立基于真实应变下的动态储量计算模型；

c、异常高压气藏动态储量计算：根据动态储量计算模型，利用历次监测的单井或气藏平均压力，运用模型压降方程计算区块动储量。

所述步骤a中，建立的目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式为：

式中：c_f为岩石压缩系数，MPa^—1；V_p为岩石孔隙体积，m³；p_e为有效应力(P＞0)，MPa；b为反映岩石应变的无因次参数；

为等温条件下岩石孔隙体积随有效压力的变化值，cm³/MPa。

所述步骤b中，基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立过程如下：

b1、对于具有天然水侵作用且岩石和流体均为可压缩的非定容气藏或凝析气藏，随着开采过程中地层压力的下降，采出量与压力下降值之间的物质平衡关系用以下方程来描述：

GB_gi＝(G-G_pt)B_g+GB_giC_e(p_i-p)+(W_e-W_pB_w)

因为

若不考虑温度的变化，上式变形为：

式中：

为MPa气藏综合压缩系数，1/Mpa；C_f为岩石孔隙体积压缩系数，1/Mpa；C_w为地层水压缩系数，1/Mpa；S_wi为地层束缚水饱和度；W_e为地层水的累积侵入量，10⁴m³；W_p为地层水的累积采储量，10⁴m³；

b2、假设气藏为定容封闭气藏，即有效应力等于原始地层压力与流体压力的差值，随着开发过程的进行，气藏有效应力逐渐增大，则：

p_e＝p_i-p

式中：p_e为有效应力，MPa；p_i为上覆地层压力，MPa；p为历次监测流体压力，MPa；

b3、对压力变化过程中产生改变的岩石压缩系数求取几何平均数，带入物质平衡方程评价气井动态储量，建立如下基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型：

所述步骤c中，利用历次监测的单井或气藏平均压力时，要求至少有两个压力数据监测点；若气藏连通性较好即用气藏平均压力计算，气藏连通性较差即用单井动储累加。

Claims (4)

1.一种基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、建立目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式：对异常高压气藏多口单井储层岩心进行取样，进行岩石应力敏感测试，建立岩石孔隙体积与有效应力的对数回归函数，得到适用于目标区块反映岩石综合性质的平均无因次参数b；

b、基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立：根据建立的岩石压缩系数表达式，建立基于真实应变下的动态储量计算模型；

c、异常高压气藏动态储量计算：根据动态储量计算模型，利用历次监测的单井或气藏平均压力，运用模型压降方程计算区块动储量。

2.根据权利要求1所述的基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，其特征在于：所述步骤a中，建立的目标异常高压气藏岩石压缩系数表达式为：

式中：c_f为岩石压缩系数，MPa^—1；V_p为岩石孔隙体积，m³；p_e为有效应力(P＞0)，MPa；b为反映岩石应变的无因次参数；

为等温条件下岩石孔隙体积随有效压力的变化值，cm³/MPa。

3.根据权利要求2所述的基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，其特征在于：所述步骤b中，基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型的建立过程如下：

b1、对于具有天然水侵作用且岩石和流体均为可压缩的非定容气藏或凝析气藏，随着开采过程中地层压力的下降，采出量与压力下降值之间的物质平衡关系用以下方程来描述：

GB_gi＝(G-G_pt)B_g+GB_giC_e(p_i-p)+(W_e-W_pB_w)

因为

若不考虑温度的变化，上式变形为：

式中：

为气藏综合压缩系数，1/Mpa；C_f为岩石孔隙体积压缩系数，1/Mpa；C_w为地层水压缩系数，1/Mpa；S_wi为地层束缚水饱和度；W_e为地层水的累积侵入量，10⁴m³；W_p为地层水的累积采储量，10⁴m³；

b2、假设气藏为定容封闭气藏，即有效应力等于原始地层压力与流体压力的差值，随着开发过程的进行，气藏有效应力逐渐增大，则：

p_e＝p_i-p

式中：p_e为有效应力，MPa；p_i为上覆地层压力，MPa；p为历次监测流体压力，MPa；

b3、对压力变化过程中产生改变的岩石压缩系数求取几何平均数，带入物质平衡方程评价气井动态储量，建立如下基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算模型：

4.根据权利要求3所述的基于真实应变下的异常高压气藏动态储量计算方法，其特征在于：所述步骤c中，利用历次监测的单井或气藏平均压力时，要求至少有两个压力数据监测点；若气藏连通性较好即用气藏平均压力计算，气藏连通性较差即用单井动储累加。

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