高含硫气井动态储量计算方法的应用实例

张 磊，钟国平，张 容，韩玉春，王浩宇

（1.中国石化西南油气分公司采气二厂，四川阆中 637400；2.四川吉瑞祥能源技术服务有限责任公司，四川德阳 618008；3.四川美丰化工股份有限公司，四川德阳 618000；4.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 610041）

储量的准确计算是气藏高效开发的关键，储量的计算包括静态法和动态法。静态法储量（也称容积法储量）是指在气藏开采之前，采用气藏静态地质参数计算的地下气体所占据孔隙空间的容积。由于超深层高含硫气藏地层属于礁滩型碳酸盐岩气藏、储层平面非均质性强，因此，获取的储层参数通常不准确，导致容积法估算的地质储量精度不高。动态储量是指利用产量、压力等生产动态数据计算在开采过程中储层压力降落波及到的那部分岩石孔隙中气体的容积[1]，动态储量只是反映已射孔且地层压降漏斗已波及到的那部分储量，对于非均质性较强、双重介质或三重介质的情况，动态储量随着气藏开发的进行，动态储量值变化趋势是增加的。采用具有相同参数的不同计算方法联合求解动态储量，在某种意义上虽然弥补了资料不足的困难，但是，需要仔细分析计算结果精度。多种方法同时计算、互相验证，根据气藏实际情况，认真分析后选用合理的动态储量值。

高含硫气藏天然气产出流体中硫化氢含量高、平面与纵向上气体组分分布不均，气藏产出流体相态特征复杂及存在相变，导致传统的动态储量计算方法不再适用于高含硫气藏。目前计算常规气藏动态储量的方法主要有压降法、物质平衡法、不稳定试井分析法、产量递减分析法等12 种方法（见表1）。表1 中的储量计算方法通常都适用于传统常规气藏，不同参数情况和不同的开发阶段应选用不同的计算方法。不同计算方法都有具体特点和各自优缺点，如容积法虽适用各个开发阶段，但对于高含硫气藏，其储层平面非均质性强，导致储层厚度、面积等参数难以准确确定，在气藏开采进入稳产期后，必须采用动态法复核储量；传统物质平衡法建立在质量守恒原理和气体状态方程基础之上，在气藏开采均衡与压降同步的情况下适用。气藏在生产过程中，流体中固硫、液硫的沉积或析出引起高含硫气藏物质平衡方程的准确建立难度较大；不稳定试井分析法确定气井动态储量包括压力恢复曲线法和压降曲线法，其计算值代表了测压波及范围内的控制地质储量，通常小于容积法计算值[2]；现代产量递减分析法是基于经验统计公式，气藏进入递减期的时间越长该方法越适用。

表1 气藏储量计算方法汇总表

针对高含硫气藏，本文采用含超深层高含硫气藏天然气偏差系数值经验公式的压降法，基于Van Everdingen-Hurst 非稳态的高低压分区物质平衡法、Blasingame 现代产量递减分析法，结合D7 礁群开展动态储量计算实例分析，结果表明上述三种方法更适用于高含硫气藏动态储量计算。

1 高含硫气井动态储量计算方法

1.1 压降法

气藏的物质平衡方法是[3]：

采用定容封闭气藏（或气井）的累积采气量与地层压力的下降关系来预测动态储量（即：压降法）。

即有：G=a/b

其中，超深层高含硫气藏天然气偏差系数值的计算公式如下。

式中：PPr＝P/PPc、TPr＝T/TPc。TPc－高含硫天然气临界温度，K；PPc－高含硫天然气临界压力，MPa；PPr－高含硫天然气对比压力，无量纲；TPr－高含硫天然气对比温度，无量纲。

该方法的准确程度依赖于气藏地层压力和高含硫天然气偏差系数值的精确确定（见图1）。

图1 压降法示意图

1.2 Blasingame 现代产量递减分析法

现代产量递减分析法主要是在获取气井实际储层参数、钻完井参数、实际生产动态数据基础上，通过特征图版拟合的方式计算气井动态储量。产量递减分析方法包括：传统Arps 递减方法、Fetkovich 方法、Blasingame 方法、Agarwal-Gardner 方法、流动物质平衡方法。传统Arps 递减方法依据气井产量变化，仅适用于气井定压生产情况，国内气井普遍采用定产降压生产制度；Fetkovich 方法仅适用于气井定井底流压生产的情形，气井井底流压实际是非定压；Agarwal-Gardner方法中的压力导数项对生产数据的精度要求很高，往往造成在图版中的生产数据点较散乱；流动物质平衡方法要求气井生产达到拟稳定流动状态，适用于常规中高渗透性气藏；Blasingame 方法适用于气井变井底流压和变产量条件下的产量递减分析，适用范围相对较广，因此，针对高含硫气井推荐采用Blasingame 方法计算气井动态储量[1]。

式中各项参数的定义和单位制详见参考文献[1]。

1.3 Van Everdingen-Hurst 非稳态方法

在气井产生水侵情况下，常规的计算动态储量的方法必须考虑水侵量大小的影响，因此，产水井必须在准确计算动态水侵量的前提下，才能准确确定出气井的动态储量。

含水层水侵同时也是影响高含硫礁滩型气藏生产动态的重要因素，计算水侵量的方法有Hurst 修正稳态、Carter-Tracy 等多种方法[4－10]。这些水侵量计算模型在精度上都比以前的方法有了很大的提高。从气藏工程目前的理论进展来看，非稳态方法是最严格的气井水侵量计算方法，结合气藏的实际地质情况，可以确定动态储量、水侵量、入侵角、渗透率、孔隙度和厚度等参数。

Van Everdingen-Hurst 非稳态方法计算水侵量公式如下。

式中：We-累积水侵量，m3；BR-水侵系数，m3/MPa；ΔP-气水界面处压降，MPa；WeD-无因次水侵量，无量纲。

高含硫有水气藏高低压分区物质平衡方程为[11]：

（1）当P≥40 MPa 时，CX 气藏的P/μZ=常数，物质平衡方程为：

（2）当P＜40 MPa 时，CX 气藏物质平衡方程为：

2 实例分析

D7 礁群属于典型超深高含硫定容封闭气藏，底水不活跃，礁相储层均厚65 m，容积法计算的地质储量约160×108m3，该礁群东南端底部含水。该礁群含有D103H、D1-1H、D103-1H、D101-1H 共4 口气井，其中，D103H、D1-1H、D103-1H 这3 口气井属于D7 礁群的D7-103 井区。

2.1 压降法

D7-103 井区含有D103H、D1-1H、D103-1H 共3口气井，分别假设该礁群连通或不连通，开展动态储量计算（见图2～图5、表2），在不连通情况下3 口井动态储量合计98.60×108m3，在连通情况下计算的动态储量是101.41×108m3，两种情况下G103H 礁群的动态储量计算结果相差2.81×108m3，压降法计算结果对比G103H 礁群地质储量的相对误差小于3%，在不考虑硫沉积和水侵影响的情况下，通过实测地层压力和准确计算偏差系数，采用压降法计算该类气藏（单井或礁群）的动态储量是可靠的。

表2 压降法动态储量计算结果表

图2 D103H 礁群连通情况下压降法动态储量

图3 D1-1H 井不连通情况下压降法动态储量

图4 D103H 井不连通情况下压降法动态储量

图5 D103-1H 井不连通情况下压降法动态储量

2.2 Blasingame 现代产量递减分析法

在准确获取气井日产量数据及考虑气井PVT 数据随压力的变化情况下，可以采用Blasingame 递减曲线图版开展气井动态储量预测。D7-103 井区中的D103H、D1-1H、D103-1H 的3 口气井采用Blasingame递减曲线图版预测的动态储量结果（见表3），该方法预测的动态储量与实测压降法的结果相差约2.2×108m3，但是，D103H 井两种方法计算的动态储量结果基本一致，说明该方法预测的动态储量值可靠[12-15]。

表3 D103 井区Blasingame 现代产量递减分析法与压降法动态储量计算结果对比表

2.3 Van Everdingen-Hurst 非稳态方法

基于精细的物质平衡方程（见公式（6）～公式（8）），采用IPM 软件MBAL 模块开展D101-1H 井的水侵量、动态储量计算分析（见图6、表4）。

图6 D101-1H 井动态储量计算结果

表4 D101-1H 井动态储量计算结果表

实例计算分析表明D101-1H 的水体相对较小，该井储层很可能发育微裂缝（具有高渗带特征），进而沟通了水体，导致气井产水[16-20]。

3 结论

（1）通过实例分析，认为超深层高含硫气井采用压降法、Blasingame 现代产量递减分析方法、Van Everdingen-Hurst 非稳态方法计算动态储量较为准确。

（2）由于受到超深层高含硫气井生产制度、生产数据获取精度有限、储层渗透性不高及非均质性强的限制，针对超深高含硫气井，现代产量递减分析方法中Blasingame 方法更适用。

（3）超深高含硫产水气井，基于精细的物质平衡方程，采用Van Everdingen-Hurst 非稳态方法计算水侵量，进而确定产水气井的动态储量更可靠。