油藏工程-3、4 正、异常压力系统气藏物质平衡方法

第三章气藏物质平衡方法自1936年R.J.Schilthuis根据物质守恒原理，首先建立了油藏的物质平衡方程式以来，它在油气藏工程及动态分析中得到了日益广泛的应用和发展。

对于干气气藏，物质平衡方程的建立相对来讲比较简单，但其应用领域确很广泛。

物质平衡法能够确定气藏的原始地质储量，判断气藏有无边底水的侵入(即识别气藏类型)，计算和预测气藏天然水侵量的大小，估算采收率和进行气藏动态预测等。

物质平衡方法只需要高压物性资料和实际生产数据，计算的方法和程序比较简单。

因此，它已成为常规的气藏分析方法之一，广泛应用于国内外的各气藏中。

根据气藏有无边底水的侵入，可将气藏划分为水驱气藏和封闭气藏两类。

另外，从气藏的压力系数(气藏的原始地层压力除以同一深度的静水柱压力)大小来划分，通常将压力系数大于1.5的气藏称为异常高压气藏。

异常高压气藏具有地层压力高、温度高和储层封闭的特点，它在天然气工业中占有极为重要的地位。

近年来国内外已发现并开发了大量的异常高压气藏。

例如我国四川的二迭系和青海的下第三系的气藏等。

由于异常高压气藏在开发过程中随着气藏的压力下降，将出现储层岩石的压实作用。

因此，在物质平衡方程式中必须考虑到这一特点。

对于定容正常压力系统的气藏来说，在整个开发过程中只存在单一气相的流动，并表现为一个压力连续下降的过程。

由于天然气的密度小、粘度低，在气藏压力很低的情况下，只要存在一个很小的压差，气井便能正常生产。

因此，即使采用比油藏稀的井网进行开发，气藏的采收率也可达85～90%以上。

然而，对于天然水驱气藏，随着气藏开发所引起的地层压降，必然导致水对气藏的侵入和气井的见水，结果就会在气层中出现气、水两相同时流动的现象。

这将严重影响气井的产量和气藏的采收率。

国内外统计资料表明：水驱气藏的采收率通常只有40～60%[2]。

第一节气藏物质平衡通式的建立与简化对于一个统一的水动力学系统的气藏，在建立物质平衡方程式时，所作的基本假设是：第一、气藏的储层物性(S Wi，C P等)和流体物性(C W，PVT参数等)是均匀分布的；第二、相同时间内气藏各点的地层压力都处于平衡状态，即各点处的折算压力相等；第三、在整个开发过程中，气藏保持热动力学平衡，即地层温度保持不变；第四、不考虑气藏内毛管力和重力的影响；第五、气藏各部位的采出量保持均衡。

油藏工程常用计算方法目录1、地层压降对气井绝对无阻流量的影响及预测 (3)2、利用指数式和二项式确定气井无阻流量差异性研究 (3)3、预测塔河油田油井产能的方法 (3)4、确定气井高速湍流系数相关经验公式 (4)5、表皮系数分解 (4)6、动态预测油藏地质储量方法简介 (5)6.1物质平衡法计算地质储量 (5)6.2水驱曲线法计算地质储量 (7)6.3产量递减法计算地质储量 (8)6.4Weng旋回模型预测可采储量 (9)6.5试井法计算地质储量 (10)7、油井二项式的推导及新型IPR方程的建立 (15)8、预测凝析气藏可采储量的方法 (15)9、水驱曲线 (16)9.1甲型水驱特征曲线 (16)9.2乙型水驱特征曲线 (17)10、岩石压缩系数计算方法 (17)11、地层压力及流压的确定 (18)11.1利用流压计算地层压力 (19)11.2利用井口油压计算井底流压 (19)11.3利用井口套压计算井底流压 (20)11.4利用复压计算平均地层压力的方法（压恢） (22)11.5地层压力计算方法的筛选 (22)12、A RPS递减分析 (23)13、模型预测方法的原理 (24)14、采收率计算的公式和方法 (25)15、天然水侵量的计算方法 (25)15.1稳定流法 (27)15.2非稳定流法 (27)16、注水替油井动态预测方法研究 (34)17、确定缝洞单元油水界面方法的探讨 (38)1、地层压降对气井绝对无阻流量的影响及预测如果知道了气藏的原始地层压力i p 和其相应的绝对无阻流量*AOF q ，就可以用下式计算不同压力R p 下的气井绝对无阻流量：()2*i R AOF AOF p p q q =。

2、利用指数式和二项式确定气井无阻流量差异性研究指数式确定的无阻流量大于二项式确定的无阻流量，且随着无阻流量的增大两者差别越明显。

当无阻流量小于50万时，两者相差不大。

3、预测塔河油田油井产能的方法 油井的绝对无阻流量：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=25.2b R o AOF FEp p J q （流压为0）。

具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程建立及应用高压有水凝析气藏是一种常见的油气储藏类型。

当气压降低到一定程度时，气体中的水分会凝结成为液体水，导致气体中的水含量下降。

为了更好地了解这种气藏的特性，我们需要建立一些物质平衡方程。

首先，我们需要了解气藏系统中的各个成分。

对于一个有水凝析现象的气藏，其主要成分包括天然气、水和液态烃。

这些成分在气藏中，会因为分压的差异而分布到不同的层位上。

假设这个气藏中含有p个组分，那么我们就可以得到p个物质平衡方程。

以第i个组分为例，其物质平衡方程可以表示如下：F—— + Li(yi – xi) = 0Vi其中F是组分i的摩尔流量，L是凝析水的摩尔流量，V是气相体积，yi表示组分i在液相中的摩尔分数，xi表示组分i在气相中的摩尔分数。

这个物质平衡方程的意义是，组分i在气相和液相之间进行转移，同时凝析水带走了一部分组分i。

因此，组分i在气相中的摩尔分数会下降，而在液相中的摩尔分数会上升。

此外，还需要注意保持质量平衡。

即，在整个气藏系统中，所有组分的摩尔流量之和不变。

因此，我们也可以得到一个总质量平衡方程：∑(Fi + L) = ∑(yiVi + xiVi)利用这些物质平衡方程，我们可以计算出各个组分在气相和液相中的分布情况。

特别是对于水凝析现象，我们可以得到液相中的水含量，以及凝析水和液态烃的摩尔分数。

在实际应用中，这些物质平衡方程可以被用于优化气藏生产，计算气-液比等。

在气藏开发过程中，我们需要不断调整生产参数以最大化产量。

这就需要根据物质平衡方程，计算出气相和液相的比例。

此外，气藏中的水凝析现象还会影响气-液过渡的位置。

因此，物质平衡方程的应用也可以帮助我们确定渗透率和井距等参数。

总之，物质平衡方程在高压有水凝析气藏中的应用非常广泛。

通过这些方程的建立和应用，我们可以更好地理解和优化这类气藏的生产。

第五节异常高压气藏如果某一气藏的视地层压力（p/Z）与累积产气量（G P）之间的关系曲线类似于图3-13，则其就可能为异常高压气藏。

气藏开发的实际资料表明：正常压力系统气藏的压力系数在0.9～1.1之间，而异常高压气藏的压力系数在1.5～2.3之间［１１］。

异常高压气藏具有地层压力高、温度高和储层封闭的特点。

由于异常高压气藏储层的压实程度一般较差，地层岩石的有效压缩系数可达40×10-41/MPa。

在异常高压气藏的开发过程中，随着气藏压力的下降，表现出明显的储层岩石的再压实特征。

利用视地层压力p/Z与累积产气量G P绘制异常高压气藏的压降图时，可以清楚地看出：该压降图具有两个斜率完全不同的直线段，并且第一直线段的斜率要比第二直线段的小（见图3-13）。

国内外研究结果表明，在异常高压气藏投入开发的初期，随着天然气从气藏中采出和地层压力的下降，必然引起天然气的膨胀作用、储气层的再压实和岩石颗粒的弹性膨胀作用，以及地层束缚水的弹性膨胀作用和周围泥岩的再压实可能引起的水侵作用。

如果气藏周围存在着有限范围的封闭边水时，还会引起水的弹性水侵作用。

除天然气膨胀之外，上述各种作用都能起到补充气藏能量和减小地层压力下降率的作用。

从而形成了异常高压气藏初期压降较缓的第一直线段[2,6]。

当异常高压气藏的地层压力，随着地层压力下降到正常压力系统时，即当地层压力接近于气藏的静水柱压力时，气藏储层的再压实作用影响已基本结束。

储层岩石的有效压缩系数保持在较低的正常数据（如砂岩为4～8×10-4MPa-1）。

它与随地层压力下降而显著增加的天然气的弹性膨胀系数相比可以忽略不计。

此时，气藏的开采表现为定容封闭性正常压力系统的动态特征。

在压降图上，就是压降较快、直线斜率较大的第二直线段。

因此，对于异常高压气藏来说，应当利用第二直线段或利用本节中给出的(3-142）式的外推或回归计算确定气藏的真实地质储量，而不能应用第一直线段的外推或回归计算。