超深层碳酸盐岩气藏流动物质平衡新方法.pdf

断块油气田第30 卷第4 期FAULT-BLOCK OIL&GAS FIELDdoi:10.6056/dkyqt2023040182023年7 月超深层碳酸盐岩气藏流动物质平衡新方法蔡珺君1,彭先1,余平2,李隆新1,刘微1,王蓓1,毛正林1,李军3,胡怡1（1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川成都6 10 0 4 1;2.重庆页岩气勘探开发有限责任公司，重庆4 0 112 1；3.中国石化中原油田分公司技术监测中心，河南濮阳4 5 7 0 0 1)基金项目：中国石油天然气股份有限公司重大专项“大型碳酸盐岩气田控水提高采收率技术研究(2 0 2 1DJ1505)摘要超深层碳酸盐岩气藏一般具有压力高、含硫、非均质性强等特点，动态监测风险较高。为提升动态资料在气藏动态诊断中的作用，文中通过对考虑岩石弹性能量的物质平衡方程和气井拟压力形式的稳定渗流方程联合求解，推导了超深层常压一高压气藏拟压力形式的流动物质平衡方程。在此基础上，建立了水侵、井间干扰和动态储量增加影响下的流动物质平衡方程修正式，并提出结合动态资料建立气井生产诊断图版以及水侵量、动态储量变化量的图解方法。四川盆地超深层碳酸盐岩气藏的矿场应用揭示，采用文中方法，可以提前诊断弱舌进水侵、井间干扰和动态储量变化等信息。这是对常规动态监测方法的有效补充，并为开发管理部门及时掌握气藏动态和科学决策奠定坚实的基础。关键词超深层碳酸盐岩气藏；诊断方法；流动物质平衡；水侵；井间干扰；动态储量中图分类号：TE33New method of flowing material balance in ultra deep carbonate gas reservoirsCAI Junjun,PENG Xian,YU Ping,LI Longxin,Liu Wei,WANG Bei,MAO Zhenglin,LI Jun,HU Yil(1.Exploration and Development Research Institute,Southwest Oil&Gas Field Company,PetroChina,Chengdu 610041,China;2.Chongqing Shale Gas Exploration and Development Co.,Ltd.,Chongqing 401121,China;3.Technical Monitoring Center,Abstract:Ultra deep carbonate gas reservoirs are generally characterized by high pressure,high sulfur content and strong heterogeneity,so the risk of dynamic monitoring is high In order to improve the role of dynamic data in gas reservoir diagnosis,this paper derived thepseudo pressure flow material balance(FMB)equation of ultra deep gas reservoir with normalhigh pressure by considering the jointsolution ofrock elastic energy material balance equation and gas well pseudopressure stable seepage equation.On this basis,the modifiedFMB equation under the influence of water invasion,interwell interference and increase of dynamic reserves were given,and thetheoretical chart of production diagnosis of gas well and the graphic method of water invasion and dynamic reserves change wereestablished based on dynamic data.The field application of ultra deep carbonate gas reservoirs in Sichuan Basin revealed that this methodcan diagnose the information of weak water tonguing,interwellinterference and dynamic reserve change in advance,which is an effectivesupplement to the conventional dynamic monitoring method,and lays a solid foundation for the development management department totimely grasp the gas reservoir performance and make scientific decisions.Key words:ultra deep carbonate gas reservoir,diagnosis method;flow material balance;water invasion;interwell interference;dynamic reserves0引言超深层碳酸盐岩气藏在四川盆地天然气生产中占据重要地位1。其中,安岳气田寒武系龙王庙组及震旦系灯影组、川西北地区双鱼石区块栖霞组气藏为四川盆地重点勘探开发的超深层碳酸盐岩气藏2-3。上述3个气藏埋深均超过4 5 0 0 m，地层压力为5 6 9 6 MPa，硫化氢质量浓度为6.36 11.0 8 g/m，属超深层常压一引用格式：蔡珺君，彭先，余平，等.超深层碳酸盐岩气藏流动物质平衡新方法J.断块油气田，2 0 2 330（4）：6 5 6-6 6 4.CAI Junjun,PENG Xian,YU Ping,et al.New method of flowing material balance in ultra deep carbonate gas reservoirsJJ.Fault-Block Oil&Gas Field,2023,30(4):656-664.文献标志码：AZhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China)高压中含硫气藏。截至2 0 2 2 年底，安岳气田（龙王庙组和灯影组)建成年产12 0 0 x10m的产能规模；栖霞组气藏处于前期评价阶段，于2 0 17 年底开始试采，试采规模为6.9 10 m/a。目前，龙王庙组气藏部分边部气收稿日期：2 0 2 2-11-15；改回日期：2 0 2 3-0 3-31。第一作者：蔡珺君，男，19 8 7 年生，工程师，博士，现主要从事天然气开发与气藏描述研究工作。E-。第30 卷第4 期井水侵或产出地层水；灯影组、栖霞组气藏储层低渗、中一低渗且非均质性强。这些客观地质条件形成了一系列复杂气藏工程问题。早期水侵、井间干扰以及动态储量评价问题是目前四川盆地超深层海相碳酸盐岩气藏动态诊断的典型技术难题。气藏动态诊断是以生产数据和试井资料为基础。但对于超深层含硫气藏，试井存在现场测试作业风险和气藏开发管理风险；对有水气藏关井录取压力资料，不仅影响到整个气藏的生产，存在气井难以复产的风险4 ,还会扰乱气藏整体治水策略的实施。此外，超深层碳酸盐岩气藏普遍高温高压并且含硫，井下监测风险大、成本高，易出现压力温度计损坏或测试数据异常的现象。例如，双鱼石区块完井测试时，每口井下人2 4支高精度压力温度计，5 口井共计下人16 支。其中，ST8井下入的2 支压力温度计均损坏，其余井有3支数据异常5 ,高石梯区块GS001-X1井在试井作业过程中钢丝和压力温度计均损坏。综上所述，通过有限的资料，最大化进行诊断和分析，并用下一阶段的数据来验证诊断和分析的正确性是开发工作者追求的目标6 。物质平衡直线诊断技术为气藏工程的重要技术之一，在此基础上，不断发展流动物质平衡和瞬态物质平衡理论。基于线性化思想，本文推导出超深层常压一高压气藏拟压力形式的流动物发展阶段传统物质平衡法(19361971 年)求取水侵量）水侵量的直接计算方法天然气工程及气藏工程分析方法、考虑硫沉积修正传统物质平衡法（凝析气）等相态变化的物质平衡法、考虑岩石膨勇、下小强、付德奎、李骞、王娟、Hammerlindl、Ra ma g o s t a n d Fa r s h a d、Bo u r g o y n e、(19721991年）胀及压缩的物质平衡修正法流动物质平衡方程、瞬态物质平衡方程、不同流动、瞬态物质平衡法类型气藏流动（瞬态）物质平衡方程的修正及其Arteaga、M a t t a r a n d M c n e i l、H a q、G u z ma n、H i d a y a t、Ch o u d h u r y、李欣、黄全华、(1992年一现今)应用蔡珺君，等.超深层碳酸盐岩气藏流动物质平衡新方法表1物质平衡法发展历程Table 1 Development history of material balance标志性方法传统物质平衡方程、图解法（获得诊断曲线、657质平衡新方法，深入探讨了气井生产过程中不同工况下的产量、压力和动态储量等关键参数的内在联系，并应用在四川盆地3个超深层碳酸盐岩气藏。可靠的动态诊断结果为开发管理部门及时掌握气藏动态和科学决策奠定坚实的基础。1物质平衡法概述1936年，Schilthus提出了物质平衡方程，发展至今已有8 7 a。从最初的非线性原型到线性化处理，发展至流动物质平衡和瞬态物质平衡理论，共经历了传统物质平衡法、修正传统物质平衡法和流动、瞬态物质平衡法3个阶段（见表1)：1)传统物质平衡法（19 36 一19 7 1年），建立了传统物质平衡方程、线性化处理以及水侵量计算方法；2）修正传统物质平衡法（19 7 2 一19 9 1年），消化吸收国外技术与矿场实践，翻译并出版了相关教材和专著，物质平衡方程的研究增加了高压物性参数和相态变化修正等；3）流动、瞬态物质平衡法（19 9 2 年一现今），随着钻井和储层改造工艺技术的进步，深层低渗致密气藏得以效益开发，这类气藏关井较难达到稳定而获得地层静压资料，同时气井关井时间过长会影响气藏的正常生产。在此背景下，诞生了瞬态物质平衡方程和流动物质平衡方程。目前，在不同类型气藏开展了矿场应用，并对物质平衡方程进行了修正。Schilthuis,Katz,Van Everdingen,Havlena and Odeh,Chierici,Van Everdingenand Hurst,Carter and Tracy,Fetkovich,Allard and Chen,Olarewaju李士伦、Dake、黄炳光、Ramagost and Farshad、Ro a c h、Po s t o n a n d Ch e n、张Fetkovich、Ro a c h、A mb a s t h a、G a n、G o n z a l e z、孙贺东Cullender and Smith,Sullivan,Vu、D a k e,Ra m e y a n d C o b b、Be c e r r a a n d钟海全、李靖、辛翠平、张雨薇、刘萍、蔡珺君作者总结前人研究成果认为，物质平衡法具有4 个特征：1)只对比气藏初始状态和某一开发