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1、第六讲 物质平衡方法计算储量,主讲：李士伦（教授）,2004年3月,物质平衡方法在异常高压气藏压降储量估算中的应用,主要内容,1 引言2 基本的物质平衡方程通式3 对适用于异常高压气藏的五种物质平衡方法的分析 4 典型实例分析5 结论及认识,1 引 言,异常高压气藏地层压力高于正常的静水柱压力，这增加了气藏动态分析的复杂性，需要采用专门的评价技术。而且储量在全世界沉积盆地中占有较大的比例。所以对适用于异常高压气藏动态分析方法的研究具有重要意义。 本文主要分析了五种目前适用于定容衰竭气藏和水驱异常高压气藏储量计算及动态分析方法，这些方法均基于物质平衡方程。并对典型的实例进行了分析。主要介绍了物质
2、平衡动态分析方法的应用，可供我国大型异常高压气藏今后开发参考。,2 基本的物质平衡方程通式,原始气体储量GBgi,原始气藏压力,现行压力,剩余气,气藏净水侵量,有效地层压缩率,辅助能源,产出气、水,图4-1 异常高压气藏物质平衡示意图,上图的物质平衡原理示意图可由下式给出：,（1）,将四种主要能量类型表达式代入上式得：,（2）,经置换得到如下异常高压气藏物质平衡方程通式：,（3）,图4-2 压力对气体、地层和水的压缩率影响,低压时：可忽略水、油压缩率；高压时：水、油压缩率可能起着主要作用，不能忽略,由上图分析可知，对于中低压气藏，上式可简化为：,（4）,3 对适用于异常高压气藏的五种物质平衡方
3、法的分析,物质平衡方法一 赫迈尔林德尔（Hammerlindll）单点修正法（Single-Point Adjustmeat Method）方法。 可细分为： 平均的体系压缩率(Average-System-Compressibility)法 变气藏体积（Change-in-Reservoir-Volume）法, 平均体系压缩率方法,引入储量校正系数Fc:,其中：,（5）,所以气藏储量为：,Ga由早期的P/ZGp压降曲线外推的视OGIP,（6）, 变气藏体积法,由物质平衡方程式得出储量的校正系数为：,（7）,图4-3 Hammerlindl地层压缩率关联图（压力梯度分别为0.7、0.8psia
4、/ft）,在应用此第一种法时有四个问题要特别注意：1、是否已知地层压缩率的专门表达式？2、是否存在水侵？什么样的强度？3、用作另一个端点的专用正常压力值确定得是否准确？ 4、早期测试资料的质量问题。,物质平衡方法二,我国陈元千专家的公式。若为定容封闭气驱气藏，将通式(2)式经整理可得：,（8）,其中：,对于一个具体的异常高压气藏，由于G、Ce、Pi和Pi/Zi都是常数，（8）式可变为：,（9）,根据实际生产数据Gp和P，以及由P、T和气体组成确定得Z值，利用（9）式进行二元回归分析后，可得a0、a1和a2，a0即为异常高压气藏的原始地质储量。 气藏的有效压缩率为：,原始含气饱和度为：,Rama
5、gost（拉马戈斯特）/Farshad（法尔沙德）公式； 当水侵和辅助能源迟来时，异常高压气藏基本物质平衡方程的通式（1）式转为下式：,物质平衡方法三,（10）,将上式线性化为：,其中：,，,由式,可计算储量G,（11）,物质平衡方法四图解法（Solution-Plot Method）,假定水驱存在，与f（p，t）项无关，地层压缩率值随压力和时间的变化未知，此时通式（1）经整理后可用下式表示：,（12）,将上式线性化为：,其中：,，,由式,可计算出储量G,（13）,图4-4 压力衰竭情况的图解法实例,图4-5 水侵对求解曲线的影响（t2t3时段）,BecerraArteaga（贝赛拉阿尔蒂加）
6、压力曲线法,物质平衡方法五,该方法的基础是：在高压下P与Z呈线性关系（如图6所示），这样描述PZ关系的直线方程可写成：,（14）,图4-6 体系温度对p/Z关系的影响（气体相对密度0.7）,对于无水侵情况，其物质平衡方程为：,（15）,图4-7 异常高压气藏的衰竭开发p/Z、p曲线比较,外插早期P/Z曲线会对OGIP产生一个过高的估计，如上图Go所示；而外插早期地层压力p数据会对OGIP产生一个过低的估计，如Gu所示。,正确的OGIP值应位于Gu、Go之间，其关系式为：,经简化为：,（16）,（17）,将上式线性化为：,其中：,，,（18）,图4-8 系数与 和 关联曲线,两种求解的方法： 方
7、法1：用式 和 计算的每个数据点作图，画出一条最佳直线，外推到x轴，与其交点即为OGIP值； 方法2：将式整理成如下所示的式子，对每个数据计算OGIP值，选出最佳的平均值。,（19）,4 典型实例分析,（1）美国Osscem异常高压气田NS2S单元 用早期地层压降和累计产气量资料外推得到的储量为6.19109m3（220109Scf）； 而用单点修正法的平均体系压缩率法（H1）和变气藏体积法（H2）计算，H1法得到的储量为3.192109m3（114109Scf），H2法得到的储量为3.192109m3（114109Scf）。,两法所得的结果相同，气体储量几乎偏大了一倍。 在运用单点修正法时，
8、要特别注意四个问题：是否已知地层压缩率的专门表达式；是否存在水侵以及何种强度；用作端点的正常压力值是否准确以及早期测试资料的质量问题。,（2）美国Anderson L异常高压气藏,基本情况： 美国Anderson L为异常高压、低渗气藏、原始状态的压力梯度为0.0198MPa/m（0.85Psi/ft），泥岩水侵影响很小，基本上为压力衰竭气藏，原始气储量69109scf=1.932109m3。气藏的生产史见表1。 =24%；Swi=35%；水压缩率Cw=3.4106psi1；气藏埋深11167ft（3405.9m）；原始气藏压力Pi= 67.41MPa（9507psia）；岩石压缩率Cf=2.
9、8310-6 kPa-1（19.5106psi1）。,表4-1 Anderson L 气藏数据及计算结果, R/F方法得到的气体储量为： 1.904109m3 （ 68109scf ）； 图解法得到的值为： 2.036109m3 （ 72.7109scf ）， 另一作者计算的值为73109scf； B/A法的第一种计算值为： 2.016109m3 （ 72109scf ）。 详见图9所示。,储量计算结果对比：,图4-9 p/Z和R/F方法比较（Anderson L异常高压气藏）,5 结论及认识,1. 在运用第一种方法时，要注意四个问题：地层压缩率的专门表达式是否已知；水侵是否存在，什么样的强度
10、；用作端点的正常压力值是否准确；早期测试资料的质量是否可靠。对于R/F方法，如果地层压缩率已知，当水侵和辅助能量滞后时，那么该方法也能用于异常高压气藏的分析。图解法（由Roach-Ooston-Cheu等人提出）有定地层压缩率、变地层压缩率（降或升）和水驱三种典型曲线类型。B/A方法比较简单，但目前还未广泛应用。,2. 异常高压对气藏参数的影响，如对孔隙度、渗透率、压缩率和其他参数的影响，对气井和气藏生产来说是很重要的，为此要取好有代表性岩样和做好必要的实验。,3. 将各种形式的物质平衡方程具体应用到储量核实和驱动方式确定等气藏动态分析中的问题值得重视。为此，必须首先取全取准有关压力、产量资料，尤其是开发早期的静、动态资料，要特别重视资料录取的质量问题。此外，对气藏压降动态曲线分析还要与地质、试井中及其他生产动态资料结合，进行综合研究，这样才能得出可靠和符合客观实际的结论。,谢谢！,
