CN117291059A - 一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法 - Google Patents
一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,其技术方案是考虑岩石膨胀、束缚水膨胀、地层水膨胀、溶解气及水封气现象,建立高温高压有水气藏物质平衡物理模型,推导高温高压有水气藏物质平衡方程,运用静态法计算水体倍数,并给定水侵常数上下界,通过调整水侵常数,运用加权最小二乘法拟合每年实测无因次相对拟压力,得到水侵常数,并绘制φ‑R曲线,φ‑R曲线图上废弃地层压力下的无因次相对拟压力对应的横坐标与动态储量的积为可采储量。本发明优点在于,能够计算高温高压有水气藏可采储量及水侵参数,实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,属于气藏工程领域。
背景技术
关于可采储量计算方法,目前大多数学者仅考虑部分因素,未进行同时考虑岩石膨胀、束缚水膨胀、地层水膨胀、溶解气及水封气现象计算可采储量相关方面的研究,难以应用于高温高压有水气藏可采储量计算。申请号为201910317922.8的专利申请《岩石孔隙收缩和束缚水膨胀条件下确定水驱气藏参数方法》仅考虑岩石孔隙收缩和束缚水膨胀确定气藏动态储量。申请号为202210659160.1的专利申请《一种高含硫有水气藏水封气量预测方法》、申请号为202011017397.7的专利申请《一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法》仅考虑水封气确定气藏动态储量,且未明晰水封气图版与真实φ-R数据拟合过程。由于高温高压有水气藏生产的复杂性以及生产过程中的中、后期数据更符合气藏生产实际,因此迫切需要一个全面的分析方法来计算高温高压有水气藏可采储量及水侵参数。
发明内容
本发明的目的是:解决现今没有计算高温高压有水气藏可采储量及水侵参数方法的问题,本发明考虑岩石膨胀、束缚水膨胀、地层水膨胀、溶解气及水封气现象,推导高温高压有水气藏物质平衡方程,调整水侵常数,运用加权最小二乘法拟合每年实测无因次相对拟压力,绘制φ-R曲线,结合废弃地层压力下的无因次相对拟压力确定高温高压有水气藏可采储量。
为达到上述目的,本发明提供了一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,该方法包括下列步骤:
S100、推导出高温高压有水气藏物质平衡方程,具体步骤为,
S110、考虑岩石膨胀、束缚水膨胀、地层水膨胀、溶解气及水封气现象,建立高温高压有水气藏物质平衡物理模型,物理模型假设①高温高压有水气藏的圈闭由气藏和水体两部分构成;②水体沿高渗区域侵入气藏形成水封气,水封气不参与流动;③流体流动符合达西定律;④岩石压缩系数为常数;
S120、在高温高压有水气藏中,原始条件下的天然气体积、原始条件下的束缚水体积与原始条件下的水体体积之和,等于剩余气体积、束缚水析出的溶解气体积、束缚水膨胀后的体积、气藏中岩石膨胀的体积、水封气体积、气藏中地层水体积、水体析出的溶解气体积、水体膨胀后的体积和水体中岩石膨胀的体积之和,数学模型为:
其中,G为动态储量,104m3;G B为水封气量,104m3;G p为累产气量,104m3;B g为天然气体积系数,无量纲;B gi为原始条件下天然气体积系数,无量纲;R sw为天然气在水中溶解度,无量纲;R swi为原始条件下天然气在水中溶解度,无量纲;M为水体倍数,无量纲;W p为累产水量,104m3;W e为水侵量,104m3;S wi为束缚水饱和度,无量纲;B w为地层水体积系数,无量纲;B wi为原始条件下地层水体积系数,无量纲;C f为岩石压缩系数,MPa-1;p为地层压力,MPa;p i为原始地层压力,MPa;
S130、定义无因次相对拟压力为,定义水封气量为,定义综合压缩系数为/>,其中综合水体压缩系数为/>,综合水体体积系数为,整理得到高温高压有水气藏物质平衡方程:
其中,φ为无因次相对拟压力,无量纲;z为偏差系数,无量纲;z i为原始条件下偏差系数,无量纲;A为气藏非均质性常数,无量纲;R为采出程度,累产气量与动态储量之比,无量纲;B为水侵常数,无量纲;C e为综合压缩系数,MPa-1;C tw为综合水体压缩系数,MPa-1;B tw为综合水体体积系数,无量纲;B twi为原始条件下综合水体体积系数,无量纲;
S200、给定水侵常数初值,根据高温高压有水气藏物质平衡方程计算每年的采出程度对应的无因次相对拟压力,具体步骤为,
S210、采用Fetkovich图版法拟合得出高温高压有水气藏的动态储量;
S220、整理气藏每年的累产气量与累产水量,利用每年的累产气量除以动态储量得到每年的采出程度R j,其中下标j表示生产年数,取1,2,…,m,m为生产总年数;
S230、根据气藏试井分析结果确定气藏非均质性常数A,即根据试井分析结果确定弹性储容比与窜流系数,带入计算气藏非均质性常数,其中ω为弹性储容比,无量纲;λ为窜流系数,无量纲;a为形状因子,无量纲;r w为井筒半径,m;
S240、水侵常数初值取5;
S250、根据圈闭构造特征、物性参数,确定水体体积为圈闭的闭合面积和含气面积之差、水体厚度、孔隙度三者的乘积,天然气地下体积为动态储量与天然气体积系数的乘积,水体倍数为水体体积与天然气地下体积的比值;
S260、依次计算采出程度R j对应的无因次相对拟压力φ midj,具体步骤为,
S261、给定最小地层压力p min为0.101MPa,最大地层压力p max为原始地层压力;
S262、计算中间地层压力为p mid=(p min+p max)/2;
S263、根据采出程度分别计算p min、p mid对应的天然气在水中溶解度、综合压缩系数,结合气藏非均质性常数A、水侵常数B,代入高温高压有水气藏物质平衡方程计算φ minj、φ midj;
S264、根据无因次相对拟压力的定义计算最小地层压力p min与中间地层压力p mid对应的、/>;
S265、如果,那么令p max=p mid,否则令p min=p mid;
S266、重复步骤S262~S265直到,求得第j年对应的无因次相对拟压力φ midj。
S300、将计算得到的无因次相对拟压力φ midj与实际生产数据拟合,确定水侵常数,具体步骤为,
S301、利用每年实测地层压力数据,根据无因次相对拟压力的定义计算第j年的无因次相对拟压力φ j;
S302、将生产年数作为每年拟合权重,并利用加权最小二乘法对实际生产数据拟合,通过自动拟合算法调整水侵常数,其中水侵常数上界、下界分别为10和1,重复步骤S261~S266,求解目标函数:
S400、绘制φ-R曲线,结合无因次废弃地层压力确定可采储量,具体步骤为,
S410、在上一次计算的采出程度的基础上增加0.01,根据甲型水驱曲线计算对应的累产水量,重复步骤S261~S266,求得对应的无因次相对拟压力,直到无因次相对拟压力小于等于0;其中甲型水驱曲线为整理气藏每年采出程度R j和与之对应的累产水量W pj,其中下标j表示生产年数,在半对数坐标上绘制W p与R关系曲线,并通过最小二乘法拟合直线段得到lgW p与R关系为lgW p=a+bR,代入采出程度即可求得累产水量;
S420、将步骤S260与步骤S410计算得到的系列采出程度与对应的无因次相对拟压力绘制φ-R曲线,并绘制直线φ=φ a,与φ-R曲线的交点对应的横坐标R a即为最大动态储量采出程度,R a与动态储量G的积为可采储量,其中φ a为无因次废弃地层压力。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:(1)建立了高温高压有水气藏物质平衡方程,为计算高温高压有水气藏可采储量提供依据;(2)利用加权最小二乘法拟合φ-R曲线,更符合气藏实际;(3)同时适用于常压气藏、裂缝性气藏、定容气藏等,可推广性强。
附图说明
图1是本方法技术路线图。
图2是高温高压有水气藏物质平衡物理模型图。
图3是某高温高压有水气藏试井解释结果图。
图4是某高温高压有水气藏φ-R曲线图。
具体实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供了一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,图1为本方法技术路线图,针对国内某高温高压有水气藏,实施以下步骤:
S100、推导出高温高压有水气藏物质平衡方程,具体步骤为,
S110、考虑岩石膨胀、束缚水膨胀、地层水膨胀、溶解气及水封气现象,建立高温高压有水气藏物质平衡物理模型,如图2所示,物理模型假设①高温高压有水气藏的圈闭由气藏和水体两部分构成;②水体沿高渗区域侵入气藏形成水封气,水封气不参与流动;③流体流动符合达西定律;④岩石压缩系数为常数;
S120、在高温高压有水气藏中,原始条件下的天然气体积、原始条件下的束缚水体积与原始条件下的水体体积之和,等于剩余气体积、束缚水析出的溶解气体积、束缚水膨胀后的体积、气藏中岩石膨胀的体积、水封气体积、气藏中地层水体积、水体析出的溶解气体积、水体膨胀后的体积和水体中岩石膨胀的体积之和,数学模型为:
其中,G为动态储量,104m3;G B为水封气量,104m3;G p为累产气量,104m3;B g为天然气体积系数,无量纲;B gi为原始条件下天然气体积系数,无量纲;R sw为天然气在水中溶解度,无量纲;R swi为原始条件下天然气在水中溶解度,无量纲;M为水体倍数,无量纲;W p为累产水量,104m3;W e为水侵量,104m3;S wi为束缚水饱和度,无量纲;B w为地层水体积系数,无量纲;B wi为原始条件下地层水体积系数,无量纲;C f为岩石压缩系数,MPa-1;p为地层压力,MPa;p i为原始地层压力,MPa;
S130、定义无因次相对拟压力为,定义水封气量为,定义综合压缩系数为/>,其中综合水体压缩系数为/>,综合水体体积系数为,整理得到高温高压有水气藏物质平衡方程:
其中,φ为无因次相对拟压力,无量纲;z为偏差系数,无量纲;z i为原始条件下偏差系数,无量纲;A为气藏非均质性常数,无量纲;R为采出程度,累产气量与动态储量之比,无量纲;B为水侵常数,无量纲;C e为综合压缩系数,MPa-1;C tw为综合水体压缩系数,MPa-1;B tw为综合水体体积系数,无量纲;B twi为原始条件下综合水体体积系数,无量纲;
S200、给定水侵常数初值,根据高温高压有水气藏物质平衡方程计算每年的采出程度对应的无因次相对拟压力,具体步骤为,
S210、采用Fetkovich图版法拟合得出高温高压有水气藏的动态储量,某高温高压有水气藏动态储量为75300×104m3;
S220、整理气藏每年的累产气量与累产水量,利用每年的累产气量除以动态储量得到每年的采出程度R j;
S230、根据气藏试井分析结果确定气藏非均质性常数A,即根据试井分析结果确定弹性储容比与窜流系数,弹性储容比为0.09,窜流系数为1.07×10-9,如图3所示,带入计算气藏非均质性常数,其中ω为弹性储容比,无量纲;λ为窜流系数,无量纲;a为形状因子,无量纲,实例中取1;r w为井筒半径,m,实例中取0.1m;计算得到某高温高压有水气藏非均质性常数A为10;
S240、水侵常数初值取5;
S250、根据圈闭构造特征、物性参数,确定水体体积为圈闭的闭合面积和含气面积之差、水体厚度、孔隙度三者的乘积,天然气地下体积为动态储量与天然气体积系数的乘积,水体倍数为水体体积与天然气地下体积的比值,某高温高压有水气藏水体倍数为6;
S260、依次计算采出程度R j对应的无因次相对拟压力φ midj,其中下标j表示生产年数,取1,2,…,m,m为生产总年数,具体步骤为,
S261、给定最小地层压力p min为0.101MPa,最大地层压力p max为原始地层压力;
S262、计算中间地层压力为p mid=(p min+p max)/2;
S263、根据采出程度分别计算p min、p mid对应的天然气在水中溶解度、综合压缩系数,结合气藏非均质性常数A、水侵常数B,代入高温高压有水气藏物质平衡方程计算φ minj、φ midj;
S264、根据无因次相对拟压力的定义计算最小地层压力p min与中间地层压力p mid对应的、/>;
S265、如果,那么令p max=p mid,否则令p min=p mid;
S266、重复步骤S262~S265直到,求得第j年对应的无因次相对拟压力φ midj。
S300、将计算得到的无因次相对拟压力φ midj与实际生产数据拟合,确定水侵常数,具体步骤为,
S301、利用每年实测地层压力数据,根据无因次相对拟压力的定义计算第j年的无因次相对拟压力φ j;
S302、将生产年数作为每年拟合权重,并利用加权最小二乘法对实际生产数据拟合,通过自动拟合算法调整水侵常数,其中水侵常数上界、下界分别为10和1,重复步骤S261~S266,求解目标函数:
S400、绘制φ-R曲线,结合无因次废弃地层压力确定可采储量,具体步骤为,
S410、在上一次计算的采出程度的基础上增加0.01,根据甲型水驱曲线计算对应的累产水量,重复步骤S261~S266,求得对应的无因次相对拟压力,直到无因次相对拟压力小于等于0;其中甲型水驱曲线为整理气藏每年采出程度R j和与之对应的累产水量W pj,其中下标j表示生产年数,在半对数坐标上绘制W p与R关系曲线,并通过最小二乘法拟合直线段得到lgW p与R关系为lgW p=-0.0277+9.4603R,代入采出程度即可求得累产水量;
S420、将步骤S260与步骤S410计算得到的系列采出程度与对应的无因次相对拟压力绘制φ-R曲线,并绘制直线φ=φ a,如图4所示,与φ-R曲线的交点对应的横坐标R a即为最大动态储量采出程度,R a与动态储量G的积为可采储量,无因次废弃地层压力φ a为0.18,交点横坐标R a为0.46,可采储量为34638×104m3。
对于本领域的技术人员而言,对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
S100、推导出高温高压有水气藏物质平衡方程,具体步骤为,
S110、考虑岩石膨胀、束缚水膨胀、地层水膨胀、溶解气及水封气现象,建立高温高压有水气藏物质平衡物理模型,物理模型假设①高温高压有水气藏的圈闭由气藏和水体两部分构成;②水体沿高渗区域侵入气藏形成水封气,水封气不参与流动;③流体流动符合达西定律;④岩石压缩系数为常数;
S120、在高温高压有水气藏中,原始条件下的天然气体积、原始条件下的束缚水体积与原始条件下的水体体积之和,等于剩余气体积、束缚水析出的溶解气体积、束缚水膨胀后的体积、气藏中岩石膨胀的体积、水封气体积、气藏中地层水体积、水体析出的溶解气体积、水体膨胀后的体积和水体中岩石膨胀的体积之和,数学模型为:
其中,G为动态储量,104m3;G B为水封气量,104m3;G p为累产气量,104m3;B g为天然气体积系数,无量纲;B gi为原始条件下天然气体积系数,无量纲;R sw为天然气在水中溶解度,无量纲;R swi为原始条件下天然气在水中溶解度,无量纲;M为水体倍数,无量纲;W p为累产水量,104m3;W e为水侵量,104m3;S wi为束缚水饱和度,无量纲;B w为地层水体积系数,无量纲;B wi为原始条件下地层水体积系数,无量纲;C f为岩石压缩系数,MPa-1;p为地层压力,MPa;p i为原始地层压力,MPa;
S130、定义无因次相对拟压力为,定义水封气量为,定义综合压缩系数为/>,其中综合水体压缩系数为/>,综合水体体积系数为,整理得到高温高压有水气藏物质平衡方程:
其中,φ为无因次相对拟压力,无量纲;z为偏差系数,无量纲;z i为原始条件下偏差系数,无量纲;A为气藏非均质性常数,无量纲;R为采出程度,累产气量与动态储量之比,无量纲;B为水侵常数,无量纲;C e为综合压缩系数,MPa-1;C tw为综合水体压缩系数,MPa-1;B tw为综合水体体积系数,无量纲;B twi为原始条件下综合水体体积系数,无量纲;
S200、给定水侵常数初值,根据高温高压有水气藏物质平衡方程计算每年的采出程度对应的无因次相对拟压力,具体步骤为,
S210、采用Fetkovich图版法拟合得出高温高压有水气藏的动态储量;
S220、整理气藏每年的累产气量与累产水量,利用每年的累产气量除以动态储量得到每年的采出程度R j,其中下标j表示生产年数,取1,2,…,m,m为生产总年数;
S230、根据气藏试井分析结果确定气藏非均质性常数A;
S240、水侵常数初值取5;
S250、根据圈闭构造特征、物性参数运用静态法确定水体倍数M;
S260、依次计算采出程度R j对应的无因次相对拟压力φ midj,具体步骤为,
S261、给定最小地层压力p min为0.101MPa,最大地层压力p max为原始地层压力;
S262、计算中间地层压力为p mid=(p min+p max)/2;
S263、根据采出程度分别计算p min、p mid对应的天然气在水中溶解度、综合压缩系数,结合气藏非均质性常数A、水侵常数B,代入高温高压有水气藏物质平衡方程计算φ minj、φ midj;
S264、根据无因次相对拟压力的定义计算最小地层压力p min与中间地层压力p mid对应的、/>;
S265、如果,那么令p max=p mid,否则令p min=p mid;
S266、重复步骤S262~S265直到,求得第j年对应的无因次相对拟压力φ midj;
S300、将计算得到的无因次相对拟压力φ midj与实际生产数据拟合,确定水侵常数,具体步骤为,
S301、利用每年实测地层压力数据,根据无因次相对拟压力的定义计算第j年的无因次相对拟压力φ j;
S302、将生产年数作为每年拟合权重,并利用加权最小二乘法对实际生产数据拟合,通过自动拟合算法调整水侵常数,其中水侵常数上界、下界分别为10和1,重复步骤S261~S266,求解目标函数:
S400、绘制φ-R曲线,结合无因次废弃地层压力确定可采储量,具体步骤为,
S410、在上一次计算的采出程度的基础上增加0.01,根据甲型水驱曲线计算对应的累产水量,重复步骤S261~S266,求得对应的无因次相对拟压力,直到无因次相对拟压力小于等于0;
S420、将步骤S260与步骤S410计算得到的系列采出程度与对应的无因次相对拟压力绘制φ-R曲线,并绘制直线φ=φ a,与φ-R曲线的交点对应的横坐标R a即为最大动态储量采出程度,R a与动态储量G的积为可采储量,其中φ a为无因次废弃地层压力。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,其特征在于,步骤S230所述的根据气藏试井分析结果确定气藏非均质性常数A,为根据试井分析结果确定弹性储容比与窜流系数,带入计算气藏非均质性常数,其中ω为弹性储容比,无量纲;λ为窜流系数,无量纲;a为形状因子,无量纲;r w为井筒半径,m。
3.根据权利要求1所述的一种高温高压有水气藏可采储量及水侵参数计算方法,其特征在于,步骤S250所述的运用静态法确定水体倍数,即水体体积与天然气地下体积的比值作为水体倍数,其中,水体体积为圈闭的闭合面积和含气面积之差、水体厚度、孔隙度三者的乘积,天然气地下体积为动态储量与天然气体积系数的乘积。
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