CN116752948B - 一种强水驱气藏的水侵动态分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气藏的动态分析领域，具体涉及一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，根据气藏不同开发阶段的地面关井压力计算地层压力；对地层压力进行筛选剔除，得到可靠地层压力；基于可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积；基于地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力；基于目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律，使气藏工程研究人员可根据气藏静动态资料，及时掌握强水驱气藏的水侵动态规律。本发明不仅适用于强水驱气藏，也适用于常规水驱气藏，有效解决了因气井井筒积液造成的计算地层压力数据不可靠和强水驱气藏水侵动态分析工作开展困难的问题。

Description

一种强水驱气藏的水侵动态分析方法

技术领域

本发明涉及天然气藏的动态分析领域，尤其涉及一种强水驱气藏的水侵动态分析方法。

背景技术

水侵动态分析是水驱气藏开发过程中必须开展的研究工作，对实时掌握水侵动态规律，降低水侵的不利影响、提高气井产量，改善水驱气藏开发效果至关重要。要开展水驱气藏的水侵动态分析工作，必须完整收集目标气藏的静动态资料和流体资料。但受气藏自身运行特征和下游连续供气需求制约，现阶段油田企业很难长时间关井监测气藏不同开发阶段的地层压力。为此，国内外研究者基本采用“地面压力+气井管流+加权计算”的技术思路，间接获取气藏不同开发阶段的地层压力。这类方法简单实用，在常规水驱气藏的水侵动态分析工作中取得了较好的应用效果。

但是，对于强水驱气藏，地层水体异常活跃、水侵强度高，气藏开发过程中气井产水量大、携液能力不足，往往存在严重的井筒积液问题，致使基于现有方法获取的地层压力严重偏离气藏的真实情况，计算的地层压力数据难以有效应用于气藏水侵动态分析工作中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，旨在解决因气井井筒积液造成的计算地层压力数据不可靠和强水驱气藏水侵动态分析工作开展困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，包括以下步骤：

根据气藏不同开发阶段的地面关井压力计算地层压力；

对所述地层压力进行筛选剔除，得到可靠地层压力；

基于所述可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积；

基于所述地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力；

基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律。

其中，所述对所述地层压力进行筛选剔除，得到可靠地层压力，包括：

基于所述地层压力计算气藏在封闭条件下的封闭气藏无因次视压力；

基于所述封闭气藏无因次视压力分析评价所述地层压力可靠性；

基于所述地层压力可靠性对所述地层压力进行剔除，得到可靠地层压力。

其中，所述基于所述可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积，包括：

基于目标水驱气藏的实际情况进行筛选合适的水侵量模型；

基于所述可靠地层压力和地层水体体积计算地层压力对应的气藏水侵量；

基于所述地层压力和所述气藏水侵量计算水驱气藏无因次视压力；

计算所述水驱气藏无因次视压力的累积计算误差，使误差最小，得到地层水体体积。

其中，所述基于所述地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力，包括：

基于目标水驱气藏的产气和产水情况，结合水驱气藏物质平衡方程和所述水侵量模型，计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力。

其中，所述基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律，包括：

基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力计算目标水驱气藏不同开发阶段的水侵量；

对所述目标水驱气藏不同开发阶段的水侵进行分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律。

本发明的一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，包括以下步骤：根据气藏不同开发阶段的地面关井压力计算地层压力；对所述地层压力进行筛选剔除，得到可靠地层压力；基于所述可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积；基于所述地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力；基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律，本方法有效地解决了因气井井筒积液造成的计算地层压力数据不可靠和强水驱气藏水侵动态分析工作开展困难的工程技术难题。采用本发明提供的分析方法，气藏工程研究人员可根据气藏静动态资料，及时掌握强水驱气藏的水侵动态规律。这有利于增加强水驱气藏的水侵伤害治理的措施成功率，降低工程作业成本、提高经济效益。而且本发明不仅适用于强水驱气藏，也适用于常规水驱气藏，能有效解决了因气井井筒积液造成的计算地层压力数据不可靠和强水驱气藏水侵动态分析工作开展困难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是水驱气藏的地层水体体积规划求解流程图。

图2是C气藏地面关井压力监测情况图。

图3是C气藏依据地面关井压力直接计算地层压力情况图。

图4是计算地层压力可靠性评价图。

图5是可靠的气藏计算地层压力图。

图6是计算PHD与理论PHD间的差异图。

图7是C气藏不同开发阶段的计算地层压力图。

图8是C气藏水侵动态变化规律图。

图9是本发明提供的一种强水驱气藏的水侵动态分析方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1至图9，本发明提供一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，包括以下步骤：

S1根据气藏不同开发阶段的地面关井压力计算地层压力；

所述地层压力采用的计算模型为管流模型。

具体的，计算地层压力：根据气藏不同开发阶段的地面关井压力，采用管流模型计算对应的地层压力p。计算公式为：

式中：p为气藏中深的地层压力，MPa；p_ss为地面关井压力，MPa；z_f为气藏中部深度海拔，m；z_s为地面海拔，m。

S2对所述地层压力进行筛选剔除，得到可靠地层压力；

S21基于所述地层压力计算气藏在封闭条件下的封闭气藏无因次视压力；

具体的，基于目标水驱气藏的实际情况进行筛选合适的水侵量模型，井筒积液后，根据地面关井压力计算得到的地层压力将逐渐偏离真实情况。

S22基于所述封闭气藏无因次视压力分析评价所述地层压力可靠性；

具体的，基于所述地层真实情况计算得到的地层压力的可靠性越差，因此要将这部分不可靠的压力予以剔除。

S23基于所述地层压力可靠性对所述地层压力进行剔除，得到可靠地层压力。

具体的，筛选剔除不可靠计算地层压力的基本原理：对于水驱气藏，当气藏未发生水侵或水侵程度较低时，水驱的气藏地层压力变化规律类似于封闭气藏；而当气藏发生明显水侵(气藏水侵量W_e＞＞0)后，水驱气藏的地层压力变化规律就会逐渐正向偏离封闭气藏的地层压力变化规律，且地层水体越活跃、水侵强度越高，正向偏离越明显。

据此，剔除不可靠计算地层压力的界限标准：封闭气藏的无因次视压力<(1-气藏采出程度)

封闭气藏的无因次视压力定义式为：

气藏采出程度定义式为：

式中：PFD为封闭气藏的无因次视压力；Z为气藏地层压力p对应的天然气偏差因子；Z_i为气藏原始地层压力p_i对应的天然气偏差因子；C_p为气藏岩石压缩系数，MPa^-1；C_w为地层水压缩系数，MPa^-1；S_wc为气藏束缚水饱和度；R_g为气藏采出程度；G_p为气藏累积产气量，m³；G为气藏地质储量，m³。

S3基于所述可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积；

所述气藏水侵量采用的计算模型为水侵量模型。

S31基于所述可靠地层压力和地层水体体积计算地层压力对应的气藏水侵量；

具体的，假设一个目标水驱气藏的地层水体体积，作为规划求解的初值，根据筛选剔除后剩余的可靠计算地层压力，结合地层水体体积，采用优选的适合目标水驱气藏的水侵量模型，计算前述地层压力对应的气藏水侵量。

S32基于所述地层压力和所述气藏水侵量计算水驱气藏无因次视压力；

具体的，根据筛选剔除后剩余的可靠计算地层压力和气藏水侵量，计算与之对应的水驱气藏无因次视压力，其定义式为：

式中：PHD为水驱气藏的无因次视压力；W_e为气藏地层压力p对应的水侵量，m³；W_p为气藏累积产水量，m³；B_w为地层水的体积系数；B_gi为气藏地层压力p_i对应的天然气体积系数。

S33计算所述水驱气藏无因次视压力的累积计算误差，并使误差最小，得到地层水体体积。

具体的，计算水驱气藏无因次视压力的累积计算误差，计算公式为：

ε＝∑[(1-R_g)-PHD]² (5)

式中：(1-R_g)的值即为理论水驱气藏无因次视压力。

若水驱气藏无因次视压力的累积计算误差不是最小，则调整地层水体体积，重复步骤S31～S32，直至计算得到符合水驱气藏无因次视压力的累积计算误差最小的地层水体体积。输出目标水驱气藏的地层水体体积。

S4基于所述地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力；

基于目标水驱气藏的产气和产水情况，结合水驱气藏物质平衡方程和所述水侵量模型，计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力。

具体的，计算水驱气藏不同开发阶段的地层压力：根据目标水驱气藏的产气、产水情况，结合水驱气藏物质平衡方程和S3中的水侵量模型，计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力。水驱气藏不同开发阶段的地层压力满足：

S5基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律。

S51基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力计算目标水驱气藏不同开发阶段的水侵量；

具体的，计算水驱气藏不同开发阶段的水侵量：在步骤S4的基础上，采用步骤S3中的水侵量模型，计算目标水驱气藏不同开发阶段的水侵量。

S52对所述目标水驱气藏不同开发阶段的水侵量进行分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律的变化。

具体的，分析目标水驱气藏的水侵量动态规律的变化。

实例实施：

C气藏为底水裂缝型气藏，地层水体能量活跃。受强水侵影响，井筒积液严重，气藏开发效果差，亟需开展水侵动态分析，弄清水侵动态规律，为C气藏的水侵伤害治理提供可靠依据。气藏基本信息如表1所示，地面关井压力监测情况如图2所示。

表1C气藏基本信息

计算地层压力：

筛选剔除井筒积液后的不可靠压力数据：

如图4，对角线下方的数据点代表PFD<(1-Rg)，其对应的计算地层压力属于不可靠压力数据，应该予以剔除。筛选剔除后，剩余的可靠计算压力数据如图5所示。

计算水驱气藏的地层水体体积：实例采用Pot水体水侵量模型计算水侵量，通过规划求解，得到水驱气藏无因次视压力的累积计算误差最小值为0.0021，如图6所示，从而确定与之对应的C气藏的地层水体体积为7.5921×10⁷m³。

计算水驱气藏不同开发阶段的地层压力：根据目标水驱气藏的产气、产水情况，结合水驱气藏物质平衡方程和Pot水体水侵量模型，计算气藏不同开发阶段的地层压力，如图7所示。

计算水驱气藏不同开发阶段的水侵量：根据目标水驱气藏不同开发阶段的计算地层压力，采用Pot水体水侵量模型计算气藏水侵量，如图8所示。水侵量计算结果表明，2014年以前C气藏水侵速度很快，而后逐渐减慢，截至2022年12月气藏累积水侵量460238m³。

以上所揭露的仅为本发明一种强水驱气藏的水侵动态分析方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据气藏不同开发阶段的地面关井压力计算地层压力；

对所述地层压力进行筛选剔除，得到可靠地层压力，包括：基于所述地层压力计算气藏在封闭条件下的封闭气藏无因次视压力；基于所述封闭气藏无因次视压力分析评价所述地层压力可靠性；基于所述地层压力可靠性对所述地层压力进行剔除，得到可靠地层压力；

所述封闭气藏的无因次视压力定义式为：

式中：/>为封闭气藏的无因次视压力；/>为气藏地层压力/>对应的天然气偏差因子；/>为气藏原始地层压力/>对应的天然气偏差因子；/>为气藏岩石压缩系数，MPa^-1；/>为地层水压缩系数，MPa^-1；/>为气藏束缚水饱和度；

基于所述可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积；

基于所述地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力；

基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律。

2.如权利要求1所述的一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，其特征在于，

所述基于所述可靠地层压力计算水驱气藏的地层水体体积，包括：

基于所述可靠地层压力和地层水体体积计算地层压力对应的气藏水侵量；

基于所述地层压力和所述气藏水侵量计算水驱气藏无因次视压力，

其定义式为：

式中：/>为水驱气藏的无因次视压力；/>为气藏地层压力/>对应的水侵量，m³；/>为气藏累积产水量，m³；/>为地层水的体积系数；/>为气藏原始地层压力/>对应的天然气体积系数，/>为气藏地质储量，m³；

计算所述水驱气藏无因次视压力的累积计算误差，并使误差最小，得到地层水体体积。

3.如权利要求2所述的一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，其特征在于，

所述基于所述地层水体体积和生产情况计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力，包括：

基于目标水驱气藏的产气和产水情况，结合水驱气藏物质平衡方程和水侵量模型，计算目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力。

4.如权利要求3所述的一种强水驱气藏的水侵动态分析方法，其特征在于，

所述基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力进行计算分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律，包括：

基于所述目标水驱气藏不同开发阶段的地层压力计算目标水驱气藏不同开发阶段的水侵量；

对所述目标水驱气藏不同开发阶段的水侵量进行分析，得到目标水驱气藏的水侵动态规律。