CN1464429A - 一种气藏采收率和可采储量的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种气藏采收率和可采储量的计算方法，其特征在于：考虑了动储量比例、水驱气藏原始与废弃时含气饱和度的差异，提出了计算气藏采收率和可采储量的新方法——“修正容积法”，推导出新计算公式，本发明完善了容积法计算气藏采收率和可采储量的理论，修正了原计算公式，得到可靠的计算结果。提出或明确了“动态储量”、“动储量比例”、“动态储量采收率”、“修正容积法”等对气田开发至关重要的概念。清晰了类似概念的区别与联系，阐明了相关概念的逻辑对应匹配关系，纠正了原类似概念相互混淆、模糊的弊端。

Description

一种气藏采收率和可采储量的计算方法

技术领域

本发明属于气田采收率及可采储量标定方法，是一种气藏工程计算方法。

背景技术

在勘探阶段，现有技术采用容积法计算探明地质储量，并采用容积法计算气藏采收率和可采储量。

容积法是把气藏当作一个容器来计算地质储量，计算结果只是大致反映了气藏中天然气的蕴藏量，其不可避免的存在以下缺点：第一，在探明含油气面积内，探井井数有限、井距大，仅有的探井资料很难预见井间储层的物性变化，且动态测试资料非常有限，因而，容积法探明地质储量误差较大。第二，在气田开发过程中，由于开发井网控制程度、气藏非均质性和连通性、流动波及程度等的影响，使得容积法计算的天然气地质储量并不完全具备流动性，即该储量并不完全可利用和具有贡献作用。第三，尽管随着开发的进程，钻井数不断增多、井网逐步完善、资料的积累越来越多，对诸如含油气面积、构造特征、储层物性、非均质性和连通性、产能、流体特征等的认识程度逐步提高，但是，通常在开发过程中只计算、落实可采储量，却很少落实、校正探明地质储量，致使容积法探明地质储量的误差一直伴随开发的进程，甚至影响整个开发过程。这样把地质储量看作是“静止”的。第四，不同气田的地质特征不同，探井布井方式、井距不同，勘探认识程度各异，因而，不同气田的探明地质储量的准确程度各异，横向可比性较差。

容积法探明地质储量存在的问题，对低渗透气田更为突出。

容积法探明地质储量计算气藏采收率及可采储量存在的问题如下：

据文献《气藏工程》(王鸣华著，石油工业出版社，北京，1997)，对容积法计算气藏采收率和可采储量的原理、公式表述如下：

气藏探明地质储量为： $G=0.01\mathrm{Ah\φ}{S}_{\mathrm{gi}}\frac{T_{\mathrm{SC}}{p}_i}{Z_i{\mathrm{Tp}}_{\mathrm{sc}}}......\left(1\right)$ 废弃时气藏残余地质储量为： $G_a=0.01\mathrm{Ah\φ}{S}_{\mathrm{gi}}\frac{T_{\mathrm{SC}}{p}_a}{Z_a{\mathrm{Tp}}_{\mathrm{sc}}}......\left(2\right)$ 根据物质平衡原理，气藏可采储量为： $G_R=G-G_a=0.01\mathrm{Ah\φ}{S}_{\mathrm{gi}}\frac{T_{\mathrm{SC}}{p}_i}{Z_i{\mathrm{Tp}}_{\mathrm{sc}}}(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i})......\left(3\right)$ 显然，采收率为： $E_R=1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}......\left(4\right)$

分析原计算方法存在的问题：一方面，将容积法探明地质储量与动态储量及两者采收率相混淆，掩盖了容积法探明地质储量存在误差和不完全具备流动性的缺点。尤其气田(藏)视废弃地层压力p_a/Z_a是根据废弃时由各井点视废弃地层压力所做的等压图以面积加权平均求得的，这无形中就掩盖了前面所说的由于井网控制程度、非均质性和连通性、流动波及程度等对视废弃地层压力的影响，即井点废弃地层压力值不可能完全反映井间气层的废弃地层压力，由井点废弃地层压力计算的气田(藏)废弃地层压力必然与气田(藏)实际废弃地层压力存在一定差异，一般前者低于后者。这样，由上式计算的可采储量存在较大误差，通常偏大。特别是非均质性强或低渗透气田(藏)这种情况更为突出。另外，从(4)式来看，采收率是根据原始视地层压力(p_i/Z_i)和废弃视地层压力(p_a/Z_a)来计算的，而地层压力反映的是气藏中可流动气体的动态量，因此，该采收率无疑是指气藏中可渗流或流动的那部分天然气储量(动态储量)的采收率，与动态储量符合一一对应的逻辑匹配关系，而并非容积法探明地质储量的采收率。由此可见，原计算方法实质上是以容积法探明地质储量与动态储量采收率来计算可采储量，这显然违背了“采收率与地质储量应满足一一对应的逻辑匹配关系”基本原则，导致计算结果及认识的错误。

另一方面，对于水驱气藏，在开发过程中由于水侵的影响，含气饱和度是变量，并非常量。从上式来看，原方法认为气藏开发过程中含气饱和度是始终保持不变的，这对于无水侵气藏，由于束缚水及岩石膨胀影响较小，可近似认为S_gi≈S_ga，原式是成立的、正确的。但对于水驱气藏，在开发过程中随着地层压力的下降，边、底水不断侵入，使得气藏含水饱和度不断增大，相应地含气饱和度不断降低，尤其原始S_gi与废弃S_ga的差异相对更大，不可忽视。因此，对于水驱气藏，原式应当考虑S_gi与S_ga的差异和区别，否则公式不成立。

显然，原计算气藏采收率和可采储量的容积法在理论上、逻辑上存在缺陷，计算公式有误，类似概念混淆、模糊。导致计算结果及认识误差大、甚至错误。见文献《气藏工程》，王鸣华，石油工业出版社(北京)，1997；或见类似书、刊。

技术内容

本发明的目的在于计算气藏采收率和可采储量中考虑了动储量比例、水驱气藏原始与废弃时含气饱和度的差异，提出了计算气藏采收率和可采储量的新方法——“修正容积法”，推导出新计算公式，完善了原方法理论，得到正确、可靠的计算结果、认识和结论。

动态储量是指设想气藏地层压力降为零时，能够渗流或流动的那部分天然气地质储量，或称可动储量。实际上，任何气藏都存在废弃地层压力和废弃产量，地层压力是不可能降为零的，动态储量只不过是设想地层压力降为零时根据动态法的计算值(类似于气井无阻流量的计算)。由此可见，动态储量既包括了可采储量，又包含了那些已经渗流或流动的非可采储量，是容积法地质储量中的可渗流、可流动部分。只有应用动态资料根据动态法才能确定动态储量。通常计算动态储量的方法有物质平衡法(包括压降法)、模型预测法(包括数值模拟法)、不稳定试井法(或称弹性二相法)、产量递减法、经验法等，这些方法均根据气藏生产动态数据如地层压力、井底流压、产气量等来计算动态储量，因为这些动态资料是气藏中天然气渗流或流动特征的体现，因此对应计算结果自然是气藏中可渗流或流动的地质储量，即动态储量。气藏开发时间越长，积累的动态资料越多，适合计算的方法也越多，计算结果也越准确。显然，落实动态储量是一个漫长的历史过程。动态储量不仅排除了容积法计算储量的各项参数取值的不确定性，而且排除了不可渗流的无效天然气储量，是可靠的地质储量，可比性强，实用性强。

不同气藏的动态储量与容积法地质储量的比例不同。如高渗透、裂缝发育、连通性好的小型气藏，其天然气渗流和流动能力强，动储量比例高，即动态储量接近探明地质储量，但这种情况非常少见。一般低渗透气藏的动态储量比例相对较低。

动态储量与探明地质储量的区别显而易见：第一，由于计算方法和勘探认识程度的影响，探明地质储量存在不可避免的误差和缺点，包含了部分不可利用或不存在的地质储量；而动态储量真实地反映了气藏中实实在在的可利用地质储量，是容积法探明地质储量中可渗流、流动的部分，从原理和计算方法上而言，排除了不可渗流或虚无的无效地质储量。第二，在开发过程中，通常把探明地质储量看作是“静止”不变的，这既不符合气藏实际，又与哲学的“认识论”相抵触；动态储量随着开发的进程、认识程度的提高，计算的结果越来越准确、可靠，符合气藏实际，与“认识论”等哲学观点一致。第三，探明地质储量横向可比性较差，而动态储量不仅准确程度高，而且横向可比性强。

在气藏开发前期或早期，由于缺乏必要的动态资料，无法计算动态储量，主要采用类比法确定动储量比例，由此折算动态储量，保证开发储量的科学性、可靠性，进而得到较为可靠的采收率及可采储量。

本发明的目的是这样实现的：

对容积法计算气藏采收率和可采储量的修正计算公式如下：

原公式(3)中采收率(E_R)实质上为无水侵气藏动态储量采收率(E_Rd)，故将E_R修正为： $E_{\mathrm{Rd}}=1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}$ (仅限定容干气气藏)                 (5)

考虑水驱气藏开发过程中含气饱和度的变化，S_gi不能替代S_ga。那么，修正的气藏动态储量采收率为： $E_{\mathrm{Rd}}=1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}}......\left(6\right)$

令动态储量(G_d)与探明地质储量(G)之比例为k＝G_d/G，则根据修正的动态储量采收率折算探明地质储量采收率为： $E_R^{\′}=k(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}})......\left(7\right)$ 即  E′_R＝kE_Rd                                    (8)这样，修正的计算可采储量公式为： $G_R=\left(0.01\mathrm{Ah\φ}{S}_{\mathrm{gi}}\frac{T_{\mathrm{SC}}{p}_i}{Z_i{\mathrm{Tp}}_{\mathrm{sc}}}\right)\·k\·(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}})$ $=G\·k\·(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}})$ $={\mathrm{GE}}_R^{\′}\·\·\·\·\·\·\left(9\right)$

或  G_R＝G_dE_Rd                                  (10)

由此可见，根据“修正容积法”计算气藏采收率或可采储量时，在确定p_a、Z_a的同时，还必须确定G_d或G_d/G等主要参数，这样才能得到正确的结果。

本发明完善了容积法计算气藏采收率和可采储量的理论，修正了原计算公式，得到可靠的计算结果。提出或明确了“动态储量”、“动储量比例”、“动态储量采收率”、“修正容积法”等对气田开发至关重要的概念。清晰了类似概念的区别与联系，阐明了相关概念的逻辑对应匹配关系，纠正了原类似概念相互混淆、模糊的弊端。

一个气藏在一定形式的井网控制下，动态储量、可采储量是一定的，故动态储量采收率也是一定的。因此，只有动态储量采收率不仅符合气藏实际、科学、合理，而且横向可比性强，才能用来分析、评价、衡量气田的综合开发效果、进行横向对比。但必须明确，动态储量采收率只能与动态储量才满足一一对应的逻辑匹配关系，绝不能将其与探明地质储量采收率相混淆。

严格地说，通常类比取值的采收率是动态储量采收率。对于尚处于未开发或开发早期的气田，必须强调指出，不能完全照搬类似油气田的结果或结论，因为本油气田尚处于开发前期或早期，井数少、井距大，井网不完善，特别是容积法探明地质储量误差较大，存在一定风险，不能直接采用类似油气田的动态储量采收率与本油气田的探明地质储量相乘得到可采储量，否则，就违背了“采收率与地质储量应满足一一对应的逻辑匹配关系”的基本原则，应根据动储量比将动态储量采收率折算为探明地质储量采收率，进而根据探明地质储量得到较为可靠的可采储量。

尽管新方法计算的可采储量准确，但根据动储量比折算的探明地质储量采收率难以反映气藏的实际地质、动态特征，横向可比性差。这是因为通常在开发过程中只落实可采储量，却很少复算、落实探明地质储量，故根据“修正容积法”计算探明地质储量采收率时，又无形中把探明地质储量的误差和缺点转移到了采收率上，即该采收率无法避免的包含了探明地质储量的误差和缺点，如某些物性较好的气田(藏)采收率却低于物性较差者。可见，探明地质储量采收率的用途非常有限，在油气田开发前期或早期，根据“修正容积法”粗略计算的采收率只起到初步计算可采储量的作用(有待进一步落实)；严格地说，不能根据探明地质储量采收率分析、评价油气田的综合开发效果和进行横向对比；在油气田开发中后期，具备了落实可采储量的条件，一般是首先计算可采储量，然后得到采收率，显然，此时的探明地质储量采收率几乎没有什么用途。因此，笔者提议，“重视可采储量、动态储量及其采收率，淡化探明地质储量及其采收率”，这对我国储量管理方式的改革及逐步与国际接轨起到一定启发和引导作用。

具体实施

例1已知某气藏容积法计算探明地质储量G＝368.11×10⁸m³，p_i＝31.9MPa，Z_i＝1.006，S_gi＝80％，还未正式投入开发。根据气藏工程研究k＝G_d/G＝0.8，p_a＝5.0MPa，Z_a＝0.96。由于气藏无边底水，故S_ga≈S_gi。采用容积法求该气藏的采收率及可采储量。

该气藏动态储量G_d的采收率： $E_{\mathrm{Rd}}=1-\frac{P_a/Z_a}{P_i/Z_i}=1-\frac{5/0.96}{31.9/1.006}=83.6\%$ 折算容积法探明地质储量采收率：

E′_R＝kE_Rd＝0.8×0.836＝66.88％于是，该气藏可采储量为：

G_R＝GE′_R＝368.11×0.6688＝246.2(10⁸m³)

若按传统计算方法来说，动态储量采收率83.6％即为容积法探明地质储量的采收率，这样得到的可采储量为：

G_R＝GE_R＝368.11×0.836＝307.74(10⁸m³)比“修正容积法”计算的可采储量高出61.54×10⁸m³，造成很大误差。

例2，某一不活跃水驱气藏，容积法探明地质储量460.81×10⁸m³，已知p_i＝26.7MPa，Z_i＝0.98，S_gi＝82.9％，投入开发不久。气藏工程研究k＝G_d/G＝82.41％，p_a＝5.5MPa，Z_a＝0.95，S_ga＝68.3％。以容积法求该气藏的采收率及可采储量。

计算该气藏动态储量采收率： $E_{\mathrm{Rd}}=1-\frac{P_a/Z_a}{P_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}}=1-\frac{5.5/0.95}{26.7/0.98}\·\frac{0.683}{0.829}=82.49\%$ 折算容积法探明地质储量采收率为：

E′_R＝kE_Rd＝0.8241×0.8249＝67.98％该气藏的可采储量为：

G_R＝GE′_R＝460.81×0.6798＝313.26(10⁸m³)如果按原方法计算探明地质储量采收率为： $E_R=1-\frac{P_a/Z_a}{P_i/Z_i}=1-\frac{5.5/0.95}{26.7/0.98}=78.75\%$ 比修正方法所计算采收率高10.77％，对应的可采储量为：

G_R＝GE_R＝460.81×0.7875＝362.89(10⁸m³)比修正方法所计算的可采储量高出49.63×10⁸m³。

显然，原容积法计算气藏采收率和可采储量的误差很大，且探明地质储量采收率又无法避免的包含了探明地质储量的误差和缺点，不能反映气藏实际特征，除开发初期可由此初步计算可采储量，至开发中后期几乎没有实用价值和意义。

                        符号注释G-天然气容积法探明地质储量，10⁸m³；G_a-残余天然气容积法地质储量，10⁸m³；G_d-天然气动态储量，10⁸m³；G_R-天然气可采储量，10⁸m³；k-修正系数(动储量比)；p_i、p_a-原始、废弃地层压力，MPa；p_cs-地面标准压力，MPa；T_sc-地面标准温度，K；Z-天然气偏差系数；p_i/Z、p_R/Z_a-原始、废弃视地层压力，MPa；E_Rd-动态储量采收率，％；E_R-采收率，％；E′_R-修正的采收率，％；A-含气面积，km²；h-有效厚度，m；Φ-孔隙度，f；S_gi、S_ga-原始、残余含气饱和度，f。

Claims (1)

1.一种气藏采收率和可采储量的计算方法，其特征步骤为：

①确定容积法计算出的气藏地质探明储量采收率 $E_R=1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}$ 为无水侵气藏动态储量采收率 $E_{\mathrm{Rd}}=1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i};$

②考虑水驱气藏开发过程中含气饱和度的变化后，修正的气藏动态储量采收率为 $E_{\mathrm{Rd}}=1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}};$

③确定气藏动态储量(G_d)与探明地质储量(G)之比例为k＝G_d/G；

④根据修正的气藏动态储量采收率折算探明地质储量采收率为： $E_R^{\′}=k(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}}),$ 即  E′_R＝kE_Rd

⑤修正的计算可采储量公式为： $G_R=\left(0.01\mathrm{Ah\φ}{S}_{\mathrm{gi}}\frac{T_{\mathrm{SC}}{p}_i}{Z_{i}T{p}_{\mathrm{sc}}}\right)\·k\·(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}})$ $=G\·k\·(1-\frac{p_a/Z_a}{p_i/Z_i}\·\frac{S_{\mathrm{ga}}}{S_{\mathrm{gi}}})$ $={\mathrm{GE}}_R^{\′}$ 或G_R＝G_dE_Rd