一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法
阅读说明：本技术 一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法 (Method for determining pressure of water-invaded gas reservoir waste stratum ) 是由 熊钰 郭美娟 孙泽威 吴道铭 彭杨 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法,包括以下步骤：拟合地层压力与体积系数之间的关系、以及地层压力与粘度之间的关系；拟合地层压力与累计水侵量之间的关系；对目标水侵气藏的岩样进行气水相对渗透率测试,获得含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系；计算不同压力条件下的平均含水饱和度,并得到其与压力之间的关系；将所述平均含水饱和度代入所述含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系中,获得实际的气水相对渗透率比,并以此获得理论气水相对渗透率比；利用水气比公式,获得水气比、以及压力与水气比之间的关系,并以此确定极限水气比条件下的废弃地层压力。本发明能够获得更符合实际情况的废弃地层压力。(The invention discloses a method for determining the pressure of a water-invaded gas reservoir waste stratum, which comprises the following steps: fitting a relationship between formation pressure and volume coefficient, and a relationship between formation pressure and viscosity; fitting the relation between the formation pressure and the accumulated water invasion; performing gas-water relative permeability test on a rock sample of the target water-invaded gas reservoir to obtain the relation between water saturation and experimental gas-water relative permeability ratio; calculating the average water saturation under different pressure conditions, and obtaining the relation between the average water saturation and the pressure; substituting the average water saturation into the relation between the water saturation and the experimental gas-water relative permeability ratio to obtain an actual gas-water relative permeability ratio and obtain a theoretical gas-water relative permeability ratio; and obtaining the water-gas ratio and the relation between the pressure and the water-gas ratio by using a water-gas ratio formula, and determining the pressure of the waste stratum under the condition of the limit water-gas ratio. The invention can obtain the pressure of the waste stratum which is more in line with the actual situation.)
技术领域
本发明涉及水侵气藏开发技术领域，特别涉及一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法。
背景技术
国外许多学者研究认为，废弃地层压力是指气井具有工业开采价值的极限地层压力，是当气藏产量递减到废弃产量时的压力，主要由气藏埋藏深度、储层非均质性及渗透率、边底水能量等决定；国内学者认为，废弃地层压力是由地质、开采工艺技术、输气压力及经济指标诸因素结合确定，不同类型气藏的废弃条件会有所不同，其大小影响着气藏的可采年限与最终采出程度。
现有技术一般采用经验公式法和经济极限产量法来计算气藏的废弃地层压力。其中，经验公式法未能充分考虑气藏流体的特性和工艺技术等因素，仅根据宽泛的气藏类型选择计算公式进行计算，会使计算结果和实际产生较大误差；经济极限产量法仅考虑了操作成本、未考虑利率、物价上涨等因素，从而导致计算结果比实际偏小。因此，研究一种适用于水侵气藏废弃地层压力的确定方法十分必要。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法。
本发明的技术方案如下：
一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法，包括以下步骤：
获取目标水侵气藏的PVT数据，通过拟合得到地层压力与体积系数之间的关系、以及地层压力与粘度之间的关系；
获取目标水侵气藏的生产动态数据，通过拟合得到地层压力与累计水侵量之间的关系；
对目标水侵气藏的岩样进行气水相对渗透率测试，获得含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系；
根据物质平衡原理，计算得到不同压力条件下所述目标水侵气藏岩样的平均含水饱和度，并得到压力与平均含水饱和度之间的关系；
将所述平均含水饱和度代入所述含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系中，获得实际的气水相对渗透率比、以及压力与实际气水相对渗透率比之间的关系，并根据所述压力与实际气水相对渗透率比之间的关系，计算获得理论气水相对渗透率比；
根据不通过压力条件下的体积系数、粘度、水侵量、以及理论气水相对渗透率比，结合水气比公式，获得水气比、以及压力与水气比之间的关系；
根据所述压力与水气比之间的关系，确定极限水气比条件下的废弃地层压力。
作为优选，对目标水侵气藏的岩样进行气水相对渗透率测试时，采用稳态法进行测试。
作为优选，采用稳态法进行测试时，每块岩样测试三次，取三次的平均实验结果作为最终的实验结果。
作为优选，所述平均含水饱和度通过下式进行计算：
式中：Sw为平均含水饱和度，％；We为累积水侵量，m3；Swi为Pi压力条件下的含水饱和度，％；G为气藏的地质储量，m3；Bgi为Pi压力条件下的体积系数，m3/m3。
作为优选，所述水气比通过下式进行计算：
式中：Rs为水气比，无量纲；Krg/Krw为气水相对渗透率比，无量纲；μg为气相粘度，mPa·s；μw为液相粘度，mPa·s；Bg为气相体积系数，m3/m3；Bw为液相体积系数，m3/m3。
本发明的有益效果是：
本发明通过考虑有水气藏的水侵特征以及实际气藏流体的PVT特性，同时结合了室内气水相对渗透率测试实验，能够获得更符合实际情况的水侵气藏废弃地层压力；同时，本发明解决了利用常规方法计算水侵气藏废弃地层压力而造成计算结果误差较大的问题，且相比现有技术，本发明原理更为简单，易于操作，更适用于确定水侵气藏的废弃地层压力。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例地层压力与体积系数之间的关系示意图；
图2为本发明一个具体实施例地层压力与粘度之间的关系示意图；
图3为本发明一个具体实施例地层压力与累计水侵量之间的关系示意图；
图4为本发明一个具体实施例含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系示意图；
图5为本发明一个具体实施例压力与平均含水饱和度之间的关系示意图；
图6为本发明一个具体实施例压力与实际气水相对渗透率比之间的关系示意图；
图7为本发明一个具体实施例压力与水气比之间的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明提供一种水侵气藏废弃地层压力的确定方法，包括以下步骤：
S1：获取目标水侵气藏的PVT数据，所述PVT数据包括生产过程中实时监测的温度、压力、体积系数、粘度等数据，通过拟合得到地层压力与体积系数之间的关系、以及地层压力与粘度之间的关系。
S2：获取目标水侵气藏的生产动态数据，所述生产动态数据包括生产过程中实时监测的压力和累计水侵量，通过拟合得到地层压力与累计水侵量之间的关系。
S3：对目标水侵气藏的岩样进行气水相对渗透率测试，获得含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系。
在一个具体的实施例中，对目标水侵气藏的岩样进行气水相对渗透率测试时，采用稳态法进行测试。可选地，采用稳态法进行测试时，每块岩样测试三次，取三次的平均实验结果作为最终的实验结果。
需要说明的是，除了上述实施例选用的稳态法进行气水相对渗透率测试外，本发明也可采用非稳态法对所述气水相对渗透率进行测试。
S4：根据物质平衡原理，通过式(1)计算得到不同压力条件下所述目标水侵气藏岩样的平均含水饱和度，并得到压力与平均含水饱和度之间的关系；
式中：Sw为平均含水饱和度，％；We为累积水侵量，m3；Swi为Pi压力条件下的含水饱和度，％；G为气藏的地质储量，m3；Bgi为Pi压力条件下的体积系数，m3/m3。
S5：将所述平均含水饱和度代入所述含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系中，获得实际的气水相对渗透率比、以及压力与实际气水相对渗透率比之间的关系，并根据所述压力与实际气水相对渗透率比之间的关系，计算获得理论气水相对渗透率比；
S6：根据不通过压力条件下的体积系数、粘度、水侵量、以及理论气水相对渗透率比，结合式(2)所示的水气比公式，获得水气比、以及压力与水气比之间的关系；
式中：Rs为水气比，无量纲；Krg/Krw为气水相对渗透率比，无量纲；μg为气相粘度，mPa·s；μw为液相粘度，mPa·s；Bg为气相体积系数，m3/m3；Bw为液相体积系数，m3/m3。
S7：根据所述压力与水气比之间的关系，确定极限水气比条件下的废弃地层压力。
在气藏的开发过程中，气藏的可采年限以及最终采出程度受到废弃地层压力的影响，而不同类型气藏废弃地层压力的影响因素不同。本发明通过考虑气藏流体性质以及开采过程中水侵量对废弃地层压力的影响，使其更具针对性，获得的废弃地层压力结果更符合水侵气藏的实际情况。
在一个具体的实施例中，以某水侵气藏为例，采用本发明确定该水侵气藏的废弃地层压力，具体包括以下步骤：
(1)获取目标水侵气藏的PVT数据，结果如表1所示：
表1目标水侵气藏的PVT数据(43.4℃)
压力(MPa)
体积系数(10<sup>-3</sup>m<sup>3</sup>/m<sup>3</sup>)
粘度(10<sup>-3</sup>mPa·s)
34.474
3.188
33.90
27.579
3.719
26.15
20.684
4.719
20.46
13.789
7.014
16.24
10.342
9.475
14.54
6.895
14.630
13.07
5.729
17.853
12.61
4.826
21.420
12.28
3.792
27.653
11.91
2.758
38.230
11.55
2.310
45.762
11.40
对表1的数据进行拟合，得到如图1所示的地层压力与体积系数之间的关系、以及如图2所示的地层压力与粘度之间的关系。
从图1可以看出，压力与体积系数呈幂函数关系，压力为2.310MPa时，体积系数最大为45.76210-3m3/m3；在压力小于10MPa时，随着压力增大，体积系数急剧下降；在压力大于10MPa后，体积系数随压力增大缓慢减小；压力为34.474MPa时，体积系数最小为3.18810- 3m3/m3。
从图2可以看出，压力与粘度呈指数关系，压力为2.310MPa时，粘度最小为11.410- 3mPa·s，压力为34.474MPa时，粘度最大为33.910-3mPa·s，且随着压力的不断增大，粘度增长幅度越来越大。
(2)获取目标水侵气藏的生产动态数据，结果如表2所示：
表2目标水侵气藏的生产动态数据
压力(MPa)
累计水侵量(10<sup>4</sup>m<sup>3</sup>)
压力(MPa)
累计水侵量(10<sup>4</sup>m<sup>3</sup>)
9.8
0
8.21
390.5962799
9.77
0.019595102
7.71
732.8741569
9.75
0.051152652
7.5
734.1375754
9.74
0.117752967
7.2
1205.429709
9.73
0.206013602
6.84
1809.168971
9.26
23.89148283
6.87
1854.180522
8.71
124.7002288
6.75
2036.73387
8.45
127.1780511
6.44
2443.534462
8.27
343.9967337
6.13
3123.161035
8.25
345.4120492
5.87
3698.928299
8.21
390.5962799
5.83
3700.251343
对表2的数据进行拟合，得到如图3所示的地层压力与累计水侵量之间的关系。
从图3可以看出，累积水侵量与压力呈二次方关系，该地层原始地层压力9.8MPa，刚开始时地层水侵较弱，当压力降低至9.26MPa时，水侵量开始增大，当压力降低至5.83MPa时，累积水侵量已达到3700.2513×104m3。
(3)采用稳态法对目标水侵气藏的岩样进行气水相对渗透率测试，测试结果如表3所示：
表3气水相对渗透率测试结果
含水饱和度(％)
实验K<sub>rg</sub>/K<sub>rw</sub>
26.35
217.75
38.36
100.35
51.79
25.125
61.5
0.694117647
76.38
0.004012036
对表3的数据进行拟合，得到如图4所示的含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系。
从图4可以看出，含水饱和度与气水相对渗透率比呈幂函数关系，在含水饱和度较小时，气水相渗比较大，随着含水饱和度的增加，气水相对渗透率急剧下降，在含水饱和度为60％时，相对渗透率接近于0。
(4)根据式(1)计算不同压力条件下所述目标水侵气藏岩样的平均含水饱和度，需要说明的是，在本实施例中，目标水侵气藏的地质储量为67.48×108m3，计算结果如表4所示：
表4平均含水饱和度计算结果
压力(MPa)
平均含水饱和度(％)
6.895
0.446322782
5.729
0.692390642
4.826
0.949377556
3.792
1.314851086
2.758
1.756345251
2.31
1.971234979
对表4的数据进行拟合，得到如图5所示的压力与平均含水饱和度之间的关系。
从图5可以看出，平均含水饱和度与压力呈对数关系，随着压力的不断降低，平均含水饱和度逐渐逐渐升高，体现了水侵过程。
(5)将步骤(4)得到的平均含水饱和度代入步骤(3)获得的含水饱和度与实验气水相对渗透率比之间的关系中，获得实际的气水相对渗透率比，结果如表5所示：
表5实际与理论气水相对渗透率比的计算结果
压力(MPa)
实际K<sub>rg</sub>/K<sub>rw</sub>
理论K<sub>rg</sub>/K<sub>rw</sub>
6.895
8.015041447
4.981549323
5.729
0.120711011
0.137450744
4.826
0.00591389
0.008523596
3.792
0.000263292
0.000353119
2.758
1.65598E-05
1.46291E-05
2.31
5.49638E-06
3.68245E-06
对表5的数据进行拟合，得到如图6所示的压力与实际气水相对渗透率比之间的关系，根据所述压力与实际气水相对渗透率比之间的关系，计算获得理论气水相对渗透率比，结果如表5所示。
(6)根据式(2)计算不同压力条件下的水气比，结果如表6所示：
表6水气比计算结果
压力(MPa)
理论K<sub>rg</sub>/K<sub>rw</sub>
μ<sub>g</sub>(10<sup>-3</sup>mPa·s)
B<sub>g</sub>(10<sup>-3</sup>m<sup>3</sup>/m<sup>3</sup>)
水气比
6.895
4.981549323
13.12521172
14.86488619
0.391654816
5.729
0.137450744
12.62094
17.92012917
16.45453984
4.826
0.008523596
12.24376147
21.30605599
306.051887
3.792
0.000353119
11.8256883
27.17468533
9100.604831
2.758
1.46291E-05
11.42189057
37.46994514
292551.6322
对表6的数据进行拟合，得到如图7所示的压力与水气比之间的关系。
(7)根据步骤(6)得到的压力与水气比之间的关系，确定极限水气比条件下的废弃地层压力。
在本实施例中，当水气比的取值为30×104m3/m3时，计算得到的废弃地层压力值为4.6984MPa，可采年限为5.118年；当水气比的取值为20×104m3/m3时，计算得到的废弃地层压力值为4.8305MPa，可采年限为4.52年；由于不加泡沫举升时，水气比很难达到30×104m3/m3，按照30计算的极限压力显然偏小，因此取水气比为20×104m3/m3的值作为极限水气比，该水气比计算的废弃地层压力4.8305MPa为最终的废弃地层压力结果。
需要说明的是，不同目标水侵气藏的极限水气比不同，具体的极限水气比值为本领域技术人员根据目标气藏的矿区、井类型、施工条件等进行确定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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