低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下采出程度和供給半徑關(guān)系研究

1、低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下采出程度和供給半徑關(guān)系研究第13卷第3期重慶科技學(xué)院(自然科學(xué)版)2011年6月低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下采出程度和供給半徑關(guān)系研究譚捷唐海呂漸江張朋祥呂棟梁(1.西南石油大學(xué),成都610500;2.長(zhǎng)城鉆探工程測(cè)試公司,北京100101)摘要:低滲透氣藏考慮啟動(dòng)力梯度下的不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型解法十分繁瑣,主要原因是強(qiáng)烈非線性的控制方程.半徑的天系計(jì)算結(jié)果表明,采出程度和供給半徑近似成指數(shù)關(guān)系,啟動(dòng)壓力梯度阻礙了地層能量傳播和流體運(yùn)移,消耗了部分地層能量.啟動(dòng)壓力梯度越大,供給半徑越小.供給半徑的計(jì)算可以為氣藏井網(wǎng)部署提供理論指導(dǎo).關(guān)鍵詞:低滲透氣藏:采m程度;供給

2、半徑;啟動(dòng)壓力梯度;井網(wǎng)部署中圖分類號(hào):TE375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16731980(2011)03003004蘇20井區(qū),由于沙體之間的不連續(xù),各小層儲(chǔ)層井網(wǎng)存在很大的影響.所以,計(jì)算各個(gè)單井的影響半徑對(duì)于加密井網(wǎng),合理開發(fā)蘇20區(qū),提高蘇20區(qū)產(chǎn)量具有重要的作用.透儲(chǔ)層中特殊的滲流特性和規(guī)律引起了人們的重視,研究表明Il_,低滲透油藏的滲流不符合Darey定度與縛束水飽和度之間的關(guān)系f314】.井網(wǎng)的加密是有限制的,一方面,井網(wǎng)越密,越有利于增加油層動(dòng)用程度,提高采收率;另一方面,井網(wǎng)加密又加劇了井間和層問(wèn)干擾,同時(shí),還增加了開發(fā)總投資,從而影響了油氣田的產(chǎn)量和效益目前對(duì)于啟動(dòng)壓力梯

3、度以及經(jīng)濟(jì)極限井網(wǎng)的研究很多,但對(duì)于供給半徑隨采出程度的變化規(guī)律研究很少.本文利用氣藏壓力分布近似表達(dá)式l5l并結(jié)合物質(zhì)平衡方程l61,通過(guò)擬壓力與壓力之間的經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)合半解析解法分析低滲透氣藏不同啟動(dòng)壓力梯度之間的關(guān)系,從而可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,在預(yù)計(jì)采收率的情況下對(duì)井網(wǎng)的部署提供一定的理論參考.1低滲透氣藏不穩(wěn)定滲流半徑解析解1.1考慮啟動(dòng)壓力滲流模型.由于低滲透氣藏不穩(wěn)定滲流邊界隨時(shí)間的推移逐漸增大.于是,任一時(shí)刻油藏在徑向上可分為2個(gè)區(qū)域:壓力波影響到的動(dòng)用區(qū)和沒(méi)有影響到的未動(dòng)用區(qū),動(dòng)用區(qū)的外邊界可認(rèn)為是此時(shí)的供給邊緣.低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下的不穩(wěn)定滲流方程為:m,illEOrr(O

4、r_G)】:吉Ot(1)r鉀式中:r一半徑,m;G一啟動(dòng)壓力梯度,MPa/m;叼一地層導(dǎo)壓系數(shù),m2/s;一時(shí)間,s.令=一G(r),考慮啟動(dòng)壓力梯度的低滲透氣藏不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型為:+:(2)rmdt初始條件:t=0,=,(原始地層擬壓力)邊界條件:(誓一G)r=r-Qg,(警_G)0(3)收稿日期:20110214基金項(xiàng)目:同家科技重大專項(xiàng)"大犁油氣田及煤層氣開發(fā)"(2008ZX05013)作者簡(jiǎn)介:譚捷,男,西南石油大學(xué)往讀碩士研究生,研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā).?30?譚捷,唐海,呂漸江,張朋祥,呂棟梁:低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下采出程度和供給半徑關(guān)系研究式中:一氣體粘

5、度,mPa'S;K一滲透率,I.zm;一儲(chǔ)層厚度,m;r一井半徑,m.定產(chǎn)條件,考慮啟動(dòng)壓力梯度的低滲透氣藏不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型的解為:)=盟4,rrKh一)(4)式中:叼一導(dǎo)壓系數(shù);一(一x)-冪積分函數(shù).式(4)表示無(wú)限大地層距點(diǎn)匯r距離處,f時(shí)刻該一點(diǎn)r及供給半徑(f)處,式(4)可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為:+G(r-rw)=)(5)一4-gn"E斟)j(6)根據(jù)式(5)和(6)得:一(一)j_G-r(7)其中,當(dāng),_0.01時(shí),有:4講n4,-,5r/t得任-uO地層擬壓力分布表達(dá)式:lnr(8)激動(dòng)區(qū)內(nèi)地層加權(quán)平均擬壓力可由下式求出:f(,)21Td,盯(t)-rqh一I)一GR

6、(t)(9)2采出程度與當(dāng)前單井供給半徑的關(guān)系分析假設(shè)氣藏為封閉氣藏,氣藏采出一定氣量()之后,氣藏的壓力從原始地層壓力(P)下降到地層壓力(P),其物質(zhì)平衡方程為:(1_co,ap)(1-Ro)(10)式中:尺l_采出程度,%;ap-p-p,MPa;氣體偏差因子;C_綜合壓縮系數(shù),MPa.經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)于多數(shù)天然氣烴類體系,它們?cè)诘貙訙囟认碌腪乘積與壓力通常具有以下關(guān)系:(1)在低壓范圍內(nèi),氣體肛z幾乎不隨壓力變化.此時(shí),令=.,對(duì)應(yīng)于低壓范同的擬壓力可寫成:lJ-,_=(11)(2)在較高壓力下,氣體乘積近似一一個(gè)常數(shù).此時(shí),令6=,對(duì)應(yīng)于高壓范圍的擬壓力可寫成:q=bp(12)(3)一般情

7、況,運(yùn)用"梯形法"計(jì)算擬壓力:)=二老=jl2p_.+()j-d(p-Pj_)(13)由式(10),我們可以根據(jù)已知的求出p,由=2J,從而求出,代人式(9),即可計(jì)算不同采出程度下的氣井供給半徑.3實(shí)例分析計(jì)算以蘇里格20區(qū)A井為例,原始地層壓力為31.8MPa,地層溫度105oC,儲(chǔ)層厚度為10m,滲透率為0.3xlOm,日產(chǎn)量3O00m3/d,綜合壓縮系數(shù)lX10,不產(chǎn)水.圖1至圖3分別是,Z_P,p-Z2:問(wèn)的關(guān)系曲線.由圖1和圖2可知,低于5MPa可視為低壓條件,此時(shí)_I=0=O.077;高于18MPa可視為高壓,此時(shí)b=關(guān)系式:Z=O.o02p-0.0036p+

8、0.9494.10x8x46×x2×p/MPa圖1ltZ/pp關(guān)系曲線由已知條件可以得出不同采出程度下的壓力和供給半徑(見(jiàn)表1).?31?譚捷.唐海,呂漸江,張朋祥,呂棟梁:低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下采出程度和供給半徑關(guān)系研究邑p/MPa圖2I,tZ-p關(guān)系曲線0204O608Op/MPa圖3pZ關(guān)系曲線表1不同采出程度下的壓力和供給半徑25_2】5-2根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)顯示.當(dāng)A井生產(chǎn)15a,采出程度達(dá)到60%的時(shí)候,在新鉆井B井所測(cè)得的壓力為26MPa,在新鉆井C井所測(cè)得的壓力為31.8MPa,其中B井距離A井有186m,C井距離A井312m(如圖4所示),也就是說(shuō)此時(shí)A

9、井的供給半徑在186312m之間,通過(guò)本文的計(jì)算方法得到的半徑為273.09m,符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際.預(yù)計(jì)A井的單井采收率能達(dá)到80%,供給半徑能達(dá)到444.9m,則可以判斷A井的單井控制?32?圖4蘇20區(qū)部分井位部署圖半徑為444.9m.40皇R踏掣O204O6O80100采出程度,%圖5采出程度和平均地層壓力關(guān)系曲線由圖5可以看出平均地層壓力隨采出程度的增加呈直線下降趨勢(shì),圖6,圖7分別為不同啟動(dòng)壓力梯度下的供給半徑與采出程度,平均地層壓力的關(guān)系曲線.5004003002001000g050100采出程度/%圖6采出程序與供給半徑的關(guān)系圖7平均地層壓力和供給半徑的關(guān)系(1)采出程度和供給半徑近似

10、成指數(shù)關(guān)系;啟動(dòng)壓力梯度越大,在相同采出程度下,供給半徑越小;在供給半徑不變的情況下,啟動(dòng)壓力梯度越大,采出程度越大.(2)地層平均壓力和供給半徑近似成指數(shù)關(guān)系;啟動(dòng)壓力梯度越大,相同平均地層壓力下,供給半徑越小;在供給半徑不變的情況下,啟動(dòng)壓力梯度越大,地層平均壓力越小,因?yàn)閴毫Σ跋嗤秶牡哪芰扛?大,單井的控制半徑越小.9%0m加如如加譚捷,唐海,呂漸江,張朋祥,呂棟梁:低滲透氣藏考慮啟動(dòng)壓力梯度下采出程度和供給半徑關(guān)系研究4結(jié)論(1)通過(guò)建立低滲透氣藏不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型,利用氣藏壓力分布半解析解表達(dá)式,得出平均壓力與供給半徑之間的關(guān)系,結(jié)合氣藏物質(zhì)平衡方程的平均壓力與采出程度之

11、間的關(guān)系,得出了采出程度與供給半徑之間的關(guān)系.(2)低滲透氣藏供給半徑的計(jì)算可為開發(fā)井網(wǎng)的部署提供理論參考.參考文獻(xiàn)算的流動(dòng)單元方法研究J.巖性油氣藏,2007(4):HorizontalWells.JournalofPetroleumTechnology,l988,40(6):729739.【J.石油,2001,22(3):6770.不穩(wěn)定滲流模型JJ.石油鉆采工藝,2006,28(5):5860.5】葛家理.現(xiàn)代油藏滲流力學(xué)原理M.北京:石油工業(yè)出版社.2003:l42147.6】李傳亮.油藏工程原理M.北京:石油工業(yè)出板社,2005:l22.【7李曉平.地下油氣滲流力學(xué)M.北京:石油工業(yè)

12、出版社,2008:l18RelationResearchbetweenRecoveryDegreeandSupplyRadiusinLowPermeabilityReservoirunderStart.upPressureGradient/veTANGHai'LVJi-jiangZHANGPeng-xiang2LVDong-liang(1.SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu610500;2.TestingCompanyofGreatWallDrillingCompany,Beijing100101)Abstract:Forsimplifiedcalculation,byusinggasreservoirpressuredistributionisderived,accordingtotheprincipleofmaterialbalance,usinganalyticmethod,producedbytheresearchdifferentstartuppressuregradientsupplyr