CN116006132A - 一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法，包括：取得地层水，测试其矿化度K_d；取得凝析水，测试其矿化度K_n；配制混合水样，地层水的体积分数f_j，测试混合水样矿化度K_j；作K_j—f_j关系曲线，建立混合水样矿化度K_j与地层水体积分数f_j的关系式；取得该气藏不同生产时间段的生产数据，确定该气藏在不同生产时间段产出的地层水量Q_di；计算气藏的累计地层水产量、累计天然气产量，根据水驱气藏物质平衡方程，绘制F_i/E_gi—G_pi­关系曲线，取早期直线段进行数据回归，该直线与纵轴的交点即为气藏储量G；计算该气藏投产以来在不同生产时间段的水侵量W_ei。本发明可精确得到考虑凝析水影响的水驱气藏的水侵量，对高效开发水驱气藏具有重要意义。

Description

一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法。

背景技术

水驱气藏在油气资源开发中占有相当大的比例，水驱气藏储层的底部或边部一般存在自由水体，生产过程中气藏单井的不同生产阶段会产出不同类型的液态水：当边底水侵入井底之前，地面井口产出水为气相中的凝析水；当气藏中边底水渗流至生产井井底时，地面产出液态水包括地层水和凝析水。

水侵量计算是气藏动态分析的重要内容之一，其中物质平衡理论的动态法是水驱气藏水侵量和储量计算的常用方法之一。该方法的原理为：产出流体(气+水)的体积＝水侵入气层的体积+气体自身弹性膨胀的体积，水驱气藏水侵量计算需要已知气藏生产以来的地层压力、气产量、水产量等数据。然而，现场实际计量的产出水包含气中凝析水和地层水，而反映边底水水侵对水驱气藏储量大小影响的是地层水产出量，因此，水驱气藏水侵量计算时应该把地面产出水中的凝析水量扣除，才是气藏真实产出的地层水量。现有的水驱气藏水侵量计算均未扣除凝析水的影响[李士伦.天然气工程(第二版)，石油工业出版社，2012]，必然导致水驱气藏水侵量计算的误差。

因此，确定水驱气藏产出气中准确的凝析水量是得到可靠水侵量的关键。天然气藏产出气中凝析水的确定主要有Mcketta-Wehe图版法和实验测试方法。Mcketta-Wehe图版法[李士伦.天然气工程(第二版M)，石油工业出版社，2012]是以相对密度为0.6的天然气为基准值，进行气体组分和地层水盐度校正，现场应用不方便。实验测试方法通过测试一定量的实际气体通过冰水(0℃)或低温液氮冷冻(-196℃)分离后得到气中水含量，两种分离方式与现场分离条件有较大差异，仍然难以精准确定现场实际产出气中的凝析水含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法，该方法考虑了现场实际生产条件，原理可靠，操作简便，通过快速确定现场产出水中凝析水量，从而精确得到考虑凝析水影响的水驱气藏的水侵量，对高效开发水驱气藏具有重要的意义。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法，依次包括以下步骤：

(1)至某水驱气藏不产天然气、只产水的典型井，取得地层水，按照行业标准SY/T5523-2016《油田水分析方法》测试地层水矿化度K_d(mg/L)；

(2)至该水驱气藏远离气水界面的典型气井，其生产水气比WGR(m³/10⁴m³)小于该气藏产地层水的临界生产水气比WGR₀(m³/10⁴m³)，取得凝析水，测试凝析水矿化度K_n(mg/L)；

(3)取得一定体积地层水V_dj(ml)和一定体积凝析水V_nj(ml)配制混合水样，地层水在混合水样的体积分数f_j＝V_dj/(V_dj+V_nj)，测试混合水样矿化度K_j(mg/L)；

(4)作K_j—f_j关系曲线，采用多元回归方法建立混合水样矿化度K_j与地层水体积分数f_j的关系式，得到a、b的具体数值：

K_j＝a×K_d ×f_j+ b×K_n ×(1-f_j) (式1)

(5)该气藏天然气原始体积系数为B_g0，取得该气藏不同生产时间段的生产数据，包括产气量Q_gi(10⁴m³)、产水量Q_wi(m³)、气体体积系数B_gi、地层水体积系数B_wi、产出水矿化度K_fi(mg/L)，计算气藏实际生产水气比WGR_i(m³/10⁴m³)＝Q_wi/Q_gi，从而确定该气藏在不同生产时间段产出的地层水量Q_di：

A、当WGR_i<WGR₀时，产出水均为凝析水，地层水量为Q_di＝0；

B、当WGR_i≥WGR₀时，产出水为凝析水与地层水，地层水在产出水的体积分数为f_i；通过混合水样矿化度K_j与地层水体积分数f_j的关系式，得到f_j＝(K_j-bK_n)/(aK_d-bK_n)，从而得到f_i＝(K_fi-bK_n)/(aK_d-bK_n)，则产出水中的地层水量根据下式计算：

Q_di＝ Q_wi×f_i (式2)

(6)计算气藏的累计地层水产量W_pi(10⁴m³)＝10^-4ΣQ_di、累计天然气产量G_pi(10⁴m³)＝ΣQ_gi，根据水驱气藏物质平衡方程[李士伦.天然气工程(第二版)，石油工业出版社，2008，P154]，在不考虑储层岩石孔隙和水相弹性膨胀的条件下，有下式：

GB_g0 ＝ (G - G_pi)B_gi +(W_ei -W_piB_wi) (式3)

式中W_ei为水侵量(10⁴m³)，G为气藏储量(10⁴m³)；

采用视地质储量计算方法，令F_i＝B_gi*G_pi+B_wi*W_pi、E_gi＝B_gi-B_g0，绘制F_i/E_gi—G_pi关系曲线，取早期直线段进行数据回归，该直线与纵轴的交点即为气藏储量G；

(7)通过下式计算该气藏投产以来在不同生产时间段的水侵量W_ei：

W_ei＝G(B_g0-B_gi)+ B_gi*G_pi+ B_wi*W_pi (式4)

与现有技术相比，本发明考虑了地面产出水中的凝析水量，通过气藏真实产出的地层水量计算水驱气藏的水侵量，计算过程简便易行，计算结果更加符合工程实际，对开发水驱气藏起到重要的指导作用，具有重大的理论价值和现实意义。

附图说明

图1为混合水样矿化度K_j与地层水体积分数f_j的关系曲线。

图2为(B_gi*G_pi+B_wi*W_pi)/(B_gi-B_g1)与G_pi的关系曲线。

具体实施方式

下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。

一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法，依次包括以下步骤：

1)至某水驱气藏不产天然气、只产水的典型井，取得200ml地层水，按照行业标准SY/T5523-2016《油田水分析方法》测试地层水矿化度K_d＝65000mg/L。

2)该气藏产地层水的临界生产水气比WGR₀＝0.05m³/10⁴m³，典型气井远离气水界面、生产水气比WGR＝0.01m³/10⁴m³，小于该气藏产地层水的临界生产水气比WGR₀＝0.05m³/10⁴m³；取得200ml凝析水样，按照行业标准SY/T5523-2016《油田水分析方法》测试凝析水矿化度K_n＝5000mg/L。

3)取得一定体积地层水V_dj(ml)和一定体积凝析水样V_nj(ml)配制混合水样，地层水体积分数f_j＝V_dj/(V_dj+V_nj)，测试混合水样矿化度K_j(mg/L)，测试结果见表1：

表1地层水与凝析水不同体积比混合样矿化度测试结果

<![CDATA[V<sub>dj</sub>(ml)]]>	<![CDATA[V<sub>nj</sub>(ml)]]>	<![CDATA[f<sub>j</sub>]]>	<![CDATA[K<sub>j</sub>(mg/L)]]>
				0	20	1	65000
2	18	0.9	58800
				4	16	0.8	52500
6	14	0.7	46700
				8	12	0.6	39800
10	10	0.5	34700
				12	8	0.4	28570
14	6	0.3	23540
				16	4	0.2	16700
18	2	0.1	9950
				20	0	0	5000

4)根据表1的测试数据，采用多元回归建立混合水样矿化度K_j与f_j的方程(如图1所示)，其中a、b为方程系数：

K_j＝a×K_d ×f_j+ b×K_n ×(1-f_j) ＝ 0.977 K_d ×f_j+1.012 K_n ×(1-f_j) (式1)

5)该气藏天然气原始体积系数为B_g0＝000450，取得该气藏连续生产10个月的月生产动态数据：产气量Q_gi(10⁴m³)、产水量Q_wi(m³)、气体体积系数B_gi、地层水体积系数B_wi、产出水矿化度K_fi(mg/L)，计算气藏实际生产水气比WGR_i(m³/10⁴m³)＝Q_wi/Q_gi，按照下述条件确定该气藏生产10个月内的月产出地层水量Q_di：

A、当WGR_i<WGR₀时，产出水均为凝析水，地层水量为Q_di＝0；

B、当WGR_i≥WGR₀时，产出水中地层水体积分数f_i＝(K_fi-bK_n)/(aK_d-bK_n)，地层水量通过式(2)计算：

Q_di＝ Q_wi×(K_fi-bK_n) /(aK_d-bK_n) ＝Q_wi×(K_fi-1.012K_n) /(0.977K_d-1.012K_n) (式2)

具体计算结果见表2。

表2计算气藏连续生产10个月生产动态数据表

6)计算气藏的累计地层水产量W_pi(10⁴m³)＝10^-4ΣQ_di、累计产天然气产量G_pi(10⁴m³)＝ΣQ_gi，根据水驱气藏物质平衡方程，在不考虑储层岩石孔隙和水相弹性膨胀条件下，有下式：

GB_g0＝(G-G_pi)B_gi+(W_ei-W_piB_wi) (式3)

式中W_ei为水侵量(10⁴m³)，G为气藏储量(10⁴m³)；

采用视地质储量计算方法，令F_i＝B_gi*G_pi+B_wi*W_pi、E_gi＝B_gi-B_g0，绘制F_i/E_gi与G_pi关系曲线(如图2所示)，取早期直线段数据回归，该直线与纵轴的交点即为该气藏储量G＝320876(10⁴m³)。

7)根据下式确定气藏不同生产时间段的水侵量：

W_ei＝G(B_g0-B_gi)+ B_gi*G_pi+ B_wi*W_pi (式4)

水侵量计算结果见表3。

表3气藏地质储量与水侵量计算数据表

Claims (2)

1.一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法，依次包括以下步骤：

(1)至某水驱气藏不产天然气、只产水的典型井，取得地层水，测试地层水矿化度K_d；

(2)至该水驱气藏远离气水界面的典型气井，取得凝析水，测试凝析水矿化度K_n；

(3)取得一定体积地层水V_dj和一定体积凝析水V_nj配制混合水样，地层水在混合水样的体积分数f_j＝V_dj/(V_dj+V_nj)，测试混合水样矿化度K_j；

(4)作K_j—f_j关系曲线，采用多元回归方法建立混合水样矿化度K_j与地层水体积分数f_j的关系式，得到a、b的具体数值：

K_j＝a×K_d×f_j+b×K_n×(1-f_j)；

(5)该气藏天然气原始体积系数为B_g0，取得该气藏不同生产时间段的生产数据，包括产气量Q_gi、产水量Q_wi、气体体积系数B_gi、地层水体积系数B_wi、产出水矿化度K_fi，计算气藏实际生产水气比WGR_i＝Q_wi/Q_gi，该气藏的临界生产水气比WGR₀，确定该气藏在不同生产时间段产出的地层水量Q_di：

A、当WGR_i<WGR₀时，产出水均为凝析水，地层水量Q_di＝0；

B、当WGR_i≥WGR₀时，产出水为凝析水与地层水，地层水在产出水的体积分数f_i＝(K_fi-bK_n)/(aK_d-bK_n)，产出水中的地层水量Q_di＝Q_wi×f_i；

(6)计算气藏的累计地层水产量W_pi＝10^-4ΣQ_di、累计天然气产量G_pi＝ΣQ_gi，根据水驱气藏物质平衡方程，在不考虑储层岩石孔隙和水相弹性膨胀的条件下：

GB_g0＝(G-G_pi)B_gi+(W_ei-W_piB_wi)

式中W_ei为水侵量，G为气藏储量；

令F_i＝B_gi*G_pi+B_wi*W_pi、E_gi＝B_gi-B_g0，绘制F_i/E_gi—G_pi关系曲线，取早期直线段进行数据回归，该直线与纵轴的交点即为气藏储量G；

(7)通过下式计算该气藏投产以来在不同生产时间段的水侵量W_ei：

W_ei＝G(B_g0-B_gi)+B_gi*G_pi+B_wi*W_pi。

2.如权利要求1所述的一种水驱气藏考虑气中凝析水影响的水侵量计算方法，其特征在于，步骤(2)所述典型气井，是指生产水气比WGR小于该气藏产地层水的临界生产水气比WGR₀。

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