1、油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义1天然气与石油主要物性差异天然气与石油主要物性差异天然气与石油主要物性差异天然气与石油主要物性差异CoCgC油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义2 天然气的开采相对简单，物质平衡在气藏生产管理中发天然气的开采相对简单，物质平衡在气藏生产管理中发挥着重要的作用。气藏物质平衡：质量守恒定律在气藏工程挥着重要的作用。气藏物质平衡：质量守恒定律在气藏工程中的应用。中的应用。总烃量总烃量采出量采出量剩余量剩余量油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义3气藏分类：气藏分类：由于气藏温度在天然气开发过程中基本上由于气藏温度在天然气开发过程中基本上不发生变化，因此，物质平衡方程一般只研究不
2、发生变化，因此，物质平衡方程一般只研究采出气量与地层压力之间的关系。采出气量与地层压力之间的关系。气气 藏藏定容气藏定容气藏封闭气藏封闭气藏水驱气藏水驱气藏油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义4气藏的容积在开发中不发生变化气藏的容积在开发中不发生变化PiPsVciVwcVbVpV 所谓定容气藏，是指天然气开发过程中气藏的所谓定容气藏，是指天然气开发过程中气藏的容积一直不发生变化的气藏容积一直不发生变化的气藏 (它是一种理想化的气它是一种理想化的气藏模型藏模型)。rempGGGsVcVwcVbVpV油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义5气藏中能够储存天然气的孔隙体积。气藏中能够储存天然气的孔隙体积。一、
3、气藏容积一、气藏容积)1(wcgcishAVhAVgpcicVV PiP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义6二、物质平衡方程二、物质平衡方程1.原始气量原始气量cigiVV gicigigiBVBVG2.剩余气量剩余气量3.物质平衡方程物质平衡方程cicgVVVgcigcggremBVBVBVGgcipBVGGgiciGBV GGBBpggi1油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义7iiiscscscgiPTZTZPB PZTTZPBscscscg)1(piiGGZPZPGGBBpggi1代入油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义8采用拟压力：采用拟压力：ZPP piipiZPP)1(ppipGGPP上式即
4、为拟压力形式的定容气藏物质平衡方程。上式即为拟压力形式的定容气藏物质平衡方程。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义9pGpiPpPGppbGaPaP pibaG 若知道若知道Zi,可确定出原始地层压力可确定出原始地层压力Pi)1(ppipGGPP可确定出气藏动态可确定出气藏动态(或动用或动用)地质储量地质储量G三、生产指示曲线三、生产指示曲线油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义10 动态地质储量通常小于静态地质储量。动态地质储量通常小于静态地质储量。动态地质储量与静态地质储量的比值，定义动态地质储量与静态地质储量的比值，定义为气藏储量的动用程度。若动用程度在为气藏储量的动用程度。若动用程度在8080以
5、上，说明开发方案设计合理；若动用程度以上，说明开发方案设计合理；若动用程度在在5050以下，说明大部分地质储量尚未动用，以下，说明大部分地质储量尚未动用，需重新设计开发方案或对原开发方案进行适需重新设计开发方案或对原开发方案进行适当调整。当调整。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义11四、指示曲线用途四、指示曲线用途 气藏生产指示曲线除了上面的两个用途之外，气藏生产指示曲线除了上面的两个用途之外，还有下面的一些用途。还有下面的一些用途。1.动态预测动态预测定地层压力定地层压力产量产量预测预测定产量定产量地层压力地层压力预测预测采收率采收率开采年限开采年限油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义12pipp
6、1PPGGR采出程度采出程度采收率采收率pipaR1PPGGRabnabnpaZPP paPpPpGRG开采年限开采年限gQGTR油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义13pPpG2.判断气藏类型判断气藏类型 根据定容气藏的物质平衡方程，气藏的生产根据定容气藏的物质平衡方程，气藏的生产指示曲线为一条直线。如果气藏实际的生产指示指示曲线为一条直线。如果气藏实际的生产指示曲线不是一条直线，则说明气藏不是定容气藏曲线不是一条直线，则说明气藏不是定容气藏(如下图如下图)。这是生产指示曲线指示出的气藏特性。这是生产指示曲线指示出的气藏特性之一。之一。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义14 所谓封闭气藏，是指那些
7、无相连水体的气藏。所谓封闭气藏，是指那些无相连水体的气藏。水体是地下的相连水域水体是地下的相连水域(包括边水和底水包括边水和底水)。封闭气藏开采过程中，封闭气藏开采过程中，与水体不存在质量交换，与水体不存在质量交换，也不存在能量交换。因此，也不存在能量交换。因此，不存在外来水的侵入，但不存在外来水的侵入，但气藏的容积却因地层压力气藏的容积却因地层压力的下降而有所变化。开采的下降而有所变化。开采过程中一般也不会产水，过程中一般也不会产水，因而气藏的采收率普遍较因而气藏的采收率普遍较高。高。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义15)1(wcgcishAVsVwcVbVpVbVwcVpVsV一、气藏容积
8、一、气藏容积1.原始条件原始条件PiPciVpVsVwcVcV油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义16孔隙体积减小：孔隙体积减小：PcVVpppPcVVwwcwcwcpcicVVVVciwcp11VsVciwcwcwc1VssVbVsVcVwcVpVpVsVwcVP束缚水膨胀：束缚水膨胀：P时气藏容积：时气藏容积：2.开发过程开发过程油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义17)11(wcwwcpcicPscscVV令：令：wcwwcpc1 scscc气藏容积压缩系气藏容积压缩系数数)1(ccicPcVVgiciBVG 二、物质平衡方程二、物质平衡方程1.原始气量原始气量cgVV 2.剩余气量剩余气量gc
9、cigcggrem)1(BPcVBVBVG油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义18)1(cgcipPcBVGGgiciGBV 3.物质平衡方程物质平衡方程GGPcBBpcggi1)1()1()1(piicGGZPPcZP利用状态方程利用状态方程油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义19采用拟压力采用拟压力)1()1(ppicpGGPPcP令：令：)1(cpPcPPF)1(piGGPPFFFPpGG油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义20FPpGGpbGaPFbaG aPFi三、生产指示曲线三、生产指示曲线)1(piGGPPFF油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义21PcPPPPcFFpp)(iPPcZPPcFZ
10、PcPcF42imax也可以写成：也可以写成：2iPP pGGpPFPFPFP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义22动态预测动态预测气藏类型判断气藏类型判断FPpGGpPGFPpGFP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义23 一些气藏，与周围水体一些气藏，与周围水体(边水、底水边水、底水)之间保持良好之间保持良好的连通关系，当从气藏采出天然气时，边底水会因气藏的连通关系，当从气藏采出天然气时，边底水会因气藏压力的下降而流入压力的下降而流入(侵入侵入)气藏，从而驱替气藏中的天然气藏，从而驱替气藏中的天然气，该类气藏被称作水驱气藏。气，该类气藏被称作水驱气藏。水驱气藏开采到一水驱气藏开采到一定程度气井都
11、会产水，定程度气井都会产水，气井产水会增加气井的气井产水会增加气井的举升难度，提高气藏的举升难度，提高气藏的废弃压力，从而降低气废弃压力，从而降低气藏的采收率。边底水的藏的采收率。边底水的侵入，使得气藏的开采侵入，使得气藏的开采动态变得复杂起来。动态变得复杂起来。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义24)1(wcgcishAV1.原始气藏容积原始气藏容积W一、气藏容积一、气藏容积PiPsVwcVbVpVbVwcVpVsVciVpVsVwcVcV油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义25PcVVpppPcVVwwcwcwpeBWWWWVVVVwcpcic)11(ciwcwwcpcicVWPscscVV气藏
12、存水量：气藏存水量：2.开发过程中气藏容积开发过程中气藏容积sVcVwcVpVpVsVwcVWbVP孔隙体积减小：孔隙体积减小：束缚水膨胀：束缚水膨胀：水侵体积水侵体积P时气藏容积时气藏容积油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义26令：令：)1(ccicPcVVciVWcieeVWciwppVBW存水体积系数存水体积系数水侵体积系数水侵体积系数产水体积系数产水体积系数pe因此，气藏容积也可以写成：因此，气藏容积也可以写成：油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义271.原始气量原始气量giciBVG 2.剩余气量剩余气量cgVV gccigcggrem)1(BPcVBVBVG二、物质平衡方程二、物质平衡方程
13、油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义28GGPcBBpcggi1)1()1()1(piicGGZPPcZP利用状态方程利用状态方程3.物质平衡方程物质平衡方程)1(cgcipPcBVGGgiciGBV 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义29采用拟压力：采用拟压力：)1()1(ppicpGGPPcP若令：若令：)1(cpPcPPH)1(piGGPPHH油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义30iHPHPpGGpbGaPHbaG aPHi三、生产指示曲线三、生产指示曲线)1(piGGPPHHiHPHPpGGpPFPHP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义31 在计算在计算H H压力之前，首先需要计算气藏的水侵压力
14、之前，首先需要计算气藏的水侵量。如果水侵量计算不准确，则得到的气藏生产指量。如果水侵量计算不准确，则得到的气藏生产指示曲线将不是一条直线。此时，需重新计算水侵量，示曲线将不是一条直线。此时，需重新计算水侵量，直到出现直线为止。直到出现直线为止。动态储量动态储量iHPHPpGGpPHPG GFP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义321.差值法差值法 气藏开发初期，水侵量可以气藏开发初期，水侵量可以忽略不计，因此：忽略不计，因此：四、水侵量计算四、水侵量计算a.精确计算精确计算pGHPFPHPFP)1()1(ppicpGGPPcP)1()1(ppicpGGPPcP 上式表明：在开发初期，上式表明：在
15、开发初期，P PF F近似为直线，且其延长线与近似为直线，且其延长线与P PH H线重合。通过初始直线段延长之后即得到直线，由该直线可进线重合。通过初始直线段延长之后即得到直线，由该直线可进行动态分析和储量计算。行动态分析和储量计算。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义33 随着开采时间的延长和气藏随着开采时间的延长和气藏压降的增大，水侵量增大且不可压降的增大，水侵量增大且不可忽略，忽略，PF线将发生弯曲并偏离线将发生弯曲并偏离PH线，两条线之间的差值为：线，两条线之间的差值为：ZPPPPPHFHp PH的数值可以从上图中的曲线直接确定。的数值可以从上图中的曲线直接确定。然后通过上式计算出气藏的存
16、水体积系数，进然后通过上式计算出气藏的存水体积系数，进而由下式计算出气藏的水侵量：而由下式计算出气藏的水侵量：PZPGBBWVBWWBWWHgiwpciwpwpepGHPFPHPFP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义34忽略气藏压缩性质，因此：忽略气藏压缩性质，因此：气藏开发初期，水侵量可以忽略不计气藏开发初期，水侵量可以忽略不计)1(ppipGGPPb.近似计算近似计算)1()1(ppicpGGPPcP)1()1(ppipGGPPpPpGpPpP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义35PZPGBBWWpgiwpeZPPPpp Pp的数值可以从上图中的曲线直接确定，的数值可以从上图中的曲线直接确定，
17、然后通过上式计算出气藏的存水体积系数，进而然后通过上式计算出气藏的存水体积系数，进而由下式计算出气藏的水侵量：由下式计算出气藏的水侵量：pPpGpPpP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义36气藏水体活跃程度分类：气藏水体活跃程度分类：30%，水体不活跃，水体不活跃10%30%，水体活跃程度中等，水体活跃程度中等 水驱气藏的生产指示曲线，随水体活跃程度的不同而水驱气藏的生产指示曲线，随水体活跃程度的不同而有所不同。水体活跃程度越高，有所不同。水体活跃程度越高，PP曲线偏离直线的时间就曲线偏离直线的时间就越早越早(气藏气藏A)；水体活跃程度越低，；水体活跃程度越低，PP曲线偏离直线的时曲线偏离直线的
18、时间就越晚间就越晚(气藏气藏C)：气藏：气藏B的水体活跃程度中等。的水体活跃程度中等。pPpGABC油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义37)1()1(ppipGGPPpipPDPPP11PDRPgiwpeGBBWW2.图版法图版法PDP00113.06.0R0水侵量近似计算方法。水驱气藏近似物质平衡方程：水侵量近似计算方法。水驱气藏近似物质平衡方程：令：令：无因次拟压力无因次拟压力油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义38油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义39油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义40 天然气的采出是气藏能量驱动的结果，气藏的驱天然气的采出是气藏能量驱动的结果，气藏的驱动能量一般包括天然气本身
19、的弹性能、岩石动能量一般包括天然气本身的弹性能、岩石(孔隙孔隙)的弹的弹性能、束缚水的弹性能和水体的弹性能，其中，水体性能、束缚水的弹性能和水体的弹性能，其中，水体的能量为气藏的外的能量为气藏的外(部部)能，其它能量均为气藏的内能。能，其它能量均为气藏的内能。实际的气藏都与一定的水体相连，只不过水体的实际的气藏都与一定的水体相连，只不过水体的大小及活跃程度不同而己。因此，水驱气藏是一种综大小及活跃程度不同而己。因此，水驱气藏是一种综合能量驱动的气藏，而定容气藏和封闭气藏则是水驱合能量驱动的气藏，而定容气藏和封闭气藏则是水驱气藏的特例。气藏的特例。油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义41)1()1(
20、piicGGZPPcZP 综合气藏物质平衡方程：综合气藏物质平衡方程：GGPcBBpcggi1)1(GGGBBWWPcBBpgiwpecggi1)1(上式整理得：上式整理得：ecgigigwpgp)(WPcGBBBGBWBG 上式用体积系数表示：上式用体积系数表示：用水侵量和产水量表示存水体积系数，上式可进一步用水侵量和产水量表示存水体积系数，上式可进一步写成：写成：油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义42ecgigigwpgp)(WPcGBBBGBWBGwpgpttBWBGVE 总驱动能量：总驱动能量：天然气弹性能天然气弹性能：)(gigggBBGVE 气藏容积弹性能气藏容积弹性能：PcGBVE
21、cgicc 水体弹性能水体弹性能：eeWE 气体膨胀量气体膨胀量 气藏总采出量气藏总采出量气藏容积压缩气藏容积压缩量量水侵水侵量量油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义43ecgtEEEE 气藏驱动指数气藏驱动指数DI：气藏：气藏开采过程中开采过程中，某一种驱动能量，某一种驱动能量占总能量的百分数。占总能量的百分数。wpgpgigtgg)(BWBGBBGEEDIwpgpcgitccBWBGPcGBEEDIwpgpeteeBWBGWEEDI油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义44 气藏的驱动指数并不是一个常数，而是随气藏开采时气藏的驱动指数并不是一个常数，而是随气藏开采时间变化的变量。驱动指数的变化，表明
22、了驱动能量的替换间变化的变量。驱动指数的变化，表明了驱动能量的替换或转换。或转换。0eDI 水驱气藏水驱气藏0eDI 封闭气藏封闭气藏0,0ceDIDI 定容气藏定容气藏1ecgDIDIDI油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义45ecgigigwpgp)(WPcGBBBGBWBG 气藏综合物质平衡方程：气藏综合物质平衡方程：可以整理为：可以整理为：)1()1(cgiecgiwpgpPcBBWGPcBBBWBGgg若令：若令：气藏视地质储量气藏视地质储量)1(cgiwpgpPcBBBWBGGgP油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义46gcgiep)1(BPcBWGG则：则：)1()1(cgiecgiwpgpPcBBWGPcBBBWBGggGPcBBW)1(cgigeGpGpGG水侵量计算：水侵量计算：
