正常压力气藏物质平衡法讲义
3气藏物质平衡方程式
气藏物质平衡方程式正常压力系统气藏的物质平衡方程式当原始气藏压力等于或略大于埋藏深度的静水压力时，称之为正常压力系统气藏。
下面按其有无天然水驱作用划分的水驱气藏和定容气藏，对其物质平衡方程式加以简单推导。
一.水驱气藏的物质平衡方程式对于一个具有天然水驱作用的气藏，随着气藏的开采和气藏压力的下降，必将引起气藏内的天然气、地层束缚水和岩石的弹性膨胀，以及边水对气藏的侵入。
由图3-1看出，在气藏累积产出(GpBg+WpBw)的天然气和地层水的条件下，经历了开发时间t，气藏压力由pi下降到p。
此时，气藏被天然水侵占据的孔隙体积，加上被地层束缚水和岩石弹性膨胀占据的孔隙体积，再加上剩余天然气占有的孔隙体积，应当等于在pi压力下气藏的原始含气的体积，即在地层条件下气藏的原始地下储气量。
由此，可直接写出如下关系式：(3-1)式中：G—气藏在地面标准条件下(0.1OlMPa和2O℃)的原始地质储量；GP—气藏在地面标准条件下的累积产气量；其他符号同油藏物质平衡方程式所注。
由(3-1)式解得水驱气藏的物质平衡方程式为：(3-2)对于正常压力系数的气藏，由于(3-2)式分母中的第2项与第1项相比，因数值很小，通常可以忽略不计，因此得到下式：(3-3)将(2-5)式和(2-6)式代入(3-3)式得：(3-4)由(3-4)式解得水驱气藏的压降方程式为：(3-5)由(3-5)式看出，天然水驱气藏的视地层压力(p/Z)与累积产气量(Gp)之间，并不存在直线关系，而是随着净水侵量(We-WpBw)的增加，气藏的视地层压力下降率随累积产气量的增加而不断减小，两者之间是一条曲线(见图3-2)。
因此，对于水驱气藏，不能利用压降图的外推方法确定气藏的原始地质储量，而必须应用水驱气藏的物质平衡方程式进行计算。
图3-1 水驱气藏的物质平衡图图3-2 气藏的压降图将(3-3)式改写为下式：(3-6)若考虑天然水驱为非稳定流时，即，则(3-6)式可写为：(3-7)若令：(3-8) (3-9)则得(3-10)由此可见，与油藏的物质平衡方程式相似，水驱气藏的物质平衡方程式，同样可简化为直线关系式。
采气工程第三章气藏物质平衡、储量计算及采收率杨
V f
C f ( pi p)GBgi (1 Swi )(1 ywi )
‹#›
第一节 气藏物质平衡方法
联立以上式子并整理可得：
从上式可看出 (1 Sw)(1 (1 Swi )(1
yw ) ywi )
1C f
( pi
p)
p Z
和GP是直线关系，在P/Z=0处，可确
定地质储量。当不含水和不考虑岩石
目前条件P<Pd
高压凝析气藏开采物质平衡图 ‹#›
第一节 气藏物质平衡方法
三、凝析气藏物质平衡
2.带有水蒸汽的凝析气藏
（1）假定原始条件下，地层压力大于露点压力，则有原始地下储集空间 为：
V pi
GBgi (1 Swi )(1
ywi )
原始条件下 水蒸气的体积分数
目前的孔隙空间为气和水所占:
压力下降，气层岩石的形变体积:
简化 实际储层
Tanker
第一节 气藏物质平衡方法
最简单的物质平衡方程：
Gh G G p
式中
Gh——目前地质储量，108m3 G——原始地质储量，108m3 GP——目前累积采出量，108m3
由于地下气藏流体性质储层物性变化的差别而造成了储烃空间和描述方 法的差别，需按不同类型的气藏进行分析：
凝析油饱和度
从此式可以看出，（1-So）P/Z和Gpt为 一条直线，利用此直线同样可以得到Gt。
‹#›
第一节 气藏物质平衡方法
三、凝析气藏物质平衡
1.常规凝析气藏
2）如果地层压力低于露点压力，或带油环的凝析气藏，则在原始条件 下已是两相，对应的物质平衡方程可写成：
式中：
Gt B2gi (Gt Gpt )B2g
6章物质平衡法ppt课件
精品课件
一、 水侵原因 二、水侵方式 三、水侵方程 （一） 最简单 （二）稳定流法 （三）修正稳定公式 （四）准稳态 （五）非稳定状态 （六）图解计算法
精品课件
天然水侵量研究现状：
在求取水侵量的方法研究中，国内外不少学者作过大量工作， 假设了各种水侵模型，主要可分为定态水侵和不定态水侵两 类。定态水侵方程以Schilthuis方法为代表，它实质上是一种稳 定流动方程。根据不稳定渗流的某一瞬间可视为稳定流动的 思想，通过静态逐次替换法，解决了不稳定渗流的水侵问题。 后来Hurst提出了修正定态水侵方程；1949年Everingen提出了不定 态水侵模型，尽管它在计算时要复杂的多，但却行之有效， 所以，它的思想得到了发展。Miller于1962年提出了有限性水侵 方法；Chatas于1969年提出了底水油藏水侵量计算模型；吴玉 林、葛家理于1981年提出了裂缝型底水水侵的计算。 目前为止，裂缝边水水侵模型还没有比较成熟的理论.
岩石总弹性膨胀体积：Cf(1精+品课m件）NBoi/Soi) △P
情况1:气顶区、含油区
N= {Np [Bo +(Rp-Rs) Bg]-(We-Wp)Bw}/ [Bo-Boi+(Rsi- Rs )Bg+mBoi(Bg-Bgi)/Bgi]
情况2:
束缚水 [(1+m)NBoi Swi/Soi ]Cw△P 岩石 Cf(1+ m)NBoi/Soi) △P
NpBo Np(Rp Rs)Bg WpBw
(6-2)
N((Rsi-Rs)Bg-(Boi - Bo)) — 溶解气净膨胀量（也就是驱油量）
Nm Boi/ Bgi(Bg - Bgi) — 地下气顶总气体体积膨胀量
(1+m)NBoi△P(Cw Swi+ Cf)/ Soi— 含油区气顶区两部分束缚水 和岩石弹性膨胀量
物质平衡法
(1 )油气藏作为一口扩大井在供水区中生产;
(2 )油气藏连续的地层压力降可用压力梯级来表示。
水侵量计算采用的表达式包括稳定流法和非稳定流法两类。就其天然水侵的几何形状,又可分为直线流、平面 径向流和半球形流三种方式(如图1所示)。
一、稳定流法
1.
感谢观看
物实际油藏的简化
02 基本假定 04 应用
物质平衡法，是指在油气藏体积一定的条件下，油气藏内石油、天然气和水的体积变化代数和始终为零。即 是说，在油气藏中，任一时间的油气水剩余量+累计采出量=原始地质储量，PV/T关系始终保持平衡。
基本原理
将油藏看成体积不变的容器。油藏开发某一时刻，采出的流体量加上地下剩余的储存量，等于流体的原始储 量。这里所研究的是流体间的体积平衡，所以也可以说，对于任何一种驱动类型的油藏，在开发过程的任意时刻， 油、自由气和水这三者体积变化的代数和为0。
基本假定
对于一个统一水动力学系统的油藏，在建立物质平衡方程式时，应当遵循下列基本假定： 1）油藏的储层物性和流体物性是均质的，各向同性的； 2）相同时间内油藏各点的地层压力都处于平衡状态，并是相等和一致的； 3）在整个开发过程中，油藏保持热动力学平衡，即地层温度保持为常数； 4）不考虑油藏内毛管力和重力的影响； 5）油藏各部位的采出量保持均衡，且不考虑可能发生的储层压实作用。
应用
天然水侵量的计算。
图1很多油藏的边界常局部或全部地受含水层包围,这些含水层称为供水区,而水侵量的变化情况又与供水区 的供给能力有关,天然水侵量的大小主要取决于供水区域的大小、水域的几何形状、油水粘度比、供水区中岩石和 水的压缩性、水区与油区的连通性以及两者的压差大小。水侵量的计算与物质平衡方程无关,它满足自己独立的渗 流方程。反过来讲,只有在确定了水侵规律以后,才能应用物质平衡方程解决问题。所以,物质平衡方程式和水侵 量计算是两个必须同时考虑的问题。
第05章-气藏物质平衡
降低p, 可提高Rg
4. 采收率
ppi
•最终的采出程度
•废弃压力 pabn 0.15 pw 矿场
pabn pt g gD 不产水 pabn pt m gD 产水
pp
•GR:
可采储量
ER
GR G
1 ppa ppi
ppa
abandon
Gp GR G
5. 剩余地质储量
Gp: 采出气量
pp
ppi 1
p Z
cc
pi
p
pF m a x
cc pi2 4Z
p pi 2
开发早期 pF pp
pp pF
✓ 用早期pp线预测开发晚期的动态误差较 大；
✓ 气藏都不是定容气藏，用拟压力进行 物质平衡分析，尤其是异常高压气藏 偏差会更严重；
✓ 正确：把拟压力校正成F压力，绘制气
藏的pF曲线，进行分析。
Gp
G
G
Vci
Vci
cp 1 swc
p
Vci
cw swc 1 swc
p (We
WpBw )
Vc
Vci1
cp cw swc 1 swc
p
We
Wp Bw Vci
Vc
Vci1
ccp
We
Wp Bw Vci
We WpBw
Vci
e
We Vci
•存水体积系数 •水侵体积系数
p
Wp Bw Vci
•产水体积系数
•剩余容积
Vp
Vc=Vci - Vp - Vwc
Vc
Vci
Vci
cp 1 swc
p Vci
swccw 1 swc
p
第3章 1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。
气藏工程翻译版课件Chapter3 Gas Volumes and Material-Balance Calculations
气体体积和物质平衡计算
3.1 Introduction
3.2 Volumetric Methods体积的方法
• Volumetric dry-gas reservoirs • 体积干气气藏 • Dry-gas reservoirs with water influx干水驱气藏 • Volumetric wet-gas and gas-condensate reservoirs • 体积湿天然气和凝析气藏
Determination of z-factor for wet gas and condensate gas:
ppc75.6813.10h3.6h2 psia Tpc16.9234.95h74.0h2 °
R
Gas specific gravity at reservoir conditions
h 1 1 .7y 6 H 2 S 1 7 1 .y 5 H 2 S 1 y y C N 2 2 9 O 0 y .C 9 6 2 O 6 y y H N 2 2 O 7 0 .6 22 y H 2 O 20
3.3 Material-Balance Method物质平衡法
Material balance equation:
(1).structural and stratigraphic cross-sectional maps
构造和地层剖面图
(2).subsurface contour maps 地下等高线图 (3).subsurface isopachous maps 底层等原因
3.2 Volumetric Method
第七章气藏物质平衡
第七章气藏物质平衡第七章气藏物质平衡、储量计算及采收率提示质量、能量守恒定律是自然界普遍的、永恒的规律。
物质平衡方程普遍被用于各类气藏的储量计算、驱动方式确定和气藏动态分析等方面。
该方程为简单的代数方程，形式虽简单，但实际却很不简单，每个参数的确定都得依靠先进的科学技术和高精度测试仪表，而且还不能就事论是，还要与气藏地质和开发特征的深入、正确认识相结合。
本章介绍各类气藏，甚至包括凝析气顶油藏的物质平衡方程式，在迄今为止见到的文献中搜集得比较全的。
此外还介绍了现行各种计算储量的方法，有静态的，也有动态的，有全气藏的，也有单井的，并介绍了与储量相关的天然气可采储量和采收率。
最后，还希望能对水驱气藏、凝析气藏和低渗透气藏的提高采收率问题给予更大的关注。
第一节气藏物质平衡方法物质平衡是用来对储层以往和未来动态进行分析的一种油气藏工程基本方法，它以储层流体质量守恒定律为基础的。
一般情况下，可以把储层看做是一个处于均一压力下的大储气罐。
应用此方法可分析气藏开发动态、开采机理、原始地质储量和可采储量。
最简单的物质平衡方程是(7-1)、、——分别为目前天然气地质储量、原始地质储量和目前累积采出气量，108m3。
由于地下气藏流体性质、储层物性变化的差别而造成了储烃孔隙空间和描述方法的差别，下面按不同类型的气藏进行分析。
一、定容气藏物质平衡假定气藏没有连通的边水、底水或边、底水很不活跃，即为定容气藏，将（7-1）式可以改写为（7-2）可将上式改写为（7-3）（7-4）式中、——分别指原始压力和目前压力，MPa；、——分别指原始条件下的偏差系数和目前压力下的偏差系数，f；、——分别指原始条件下和目前压力下气体的体积系数,f。
从上式可看出，对于定容气藏，地层压力系数P/Z与累积产气量成直线关系，如图7-1,如将直线外推到，则可得，这就是常用来进行动态储量计算的方法。
二、水驱气藏物质平衡对于一个具有天然气水驱作用的不封闭气藏，随着气藏的开发，将会引起边水或底水对气藏的入侵。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
psc ZiT piTsc
p Z
pi Zi
1
Gp G
（9）
p ——视地层压力。
Z
式（8）和（9）即为定容气藏的物质平衡 方程式和压降方程式 。
8
六、定容封闭气藏储量的确定方法
1.图解法 1)资料的整理
2)绘制
p Z
~
GP
曲线图
3）确定G
9
图解法：
气藏压降图 2.计算法确定地质储量
p Z
pi Zi
第三节 正常压力气藏物质平衡方法
一、气藏物质平衡法的研究意义 二、假设条件 三、气藏类型简化
1
三、气藏类型简化
有无边底水
气 藏
压力系数
封闭气藏 水驱气藏 正常压力系统 异常压力系统
2
四、正常压力系统气藏 物质平衡方程的建立
1.气臧物质平衡通式的建立
地下产出量＝A＋B＋C
(1)
Pi
P
GBgi
AB
c We
21
复习与思考：
1.气藏类型是如何划分的？ 2.气藏物质平衡方程式可以解决那些问题？ 3.如何利用气藏物质平衡方程式确定定容封闭 和水侵气藏的表达式？ 4.异常高压气藏压降图出现二直线段的原因是 什么？ 6.如何确定异常高压气藏储量？
G 38.626 / 3.3467 11.54 108 m3
1
Gp G
p z
a
bG
p
G ab
10
七、正常压力系统水驱 气藏的储量计算
水驱气藏的物质平衡方程式
G
G pBg - We - WpBw
Bgi
Bg Bgi
1
C
w Swi 1S
wi
C
p
p
忽略水及岩石的压缩性：
p pi [
(We
Wp
Bw
)
pi p sc
Tsc ZiT
（10）
11
对于水驱气藏，不能利用压降图的外推法确 定气臧的原始地质储量而必须用水驱气藏的物质 平衡方程式进行计算。
•
7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年8 月下午1 2时52 分20.8.2 412:52 August 24, 2020
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年8 月24日 星期一1 2时52 分31秒1 2:52:31 24 August 2020
•
9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。下午 12时52 分31秒 下午12 时52分 12:52:3 120.8.2 4
第二直线段
G Gp
14
第一直线段（异常压力）: 1）天然气的膨胀作用；2）储气层的再压实； 3）岩石颗粒的弹性膨胀作用；4）地层束缚水的弹 性膨胀作用；5）周围泥岩的再压实可能引起的水侵 作用。
第二直线段（正常压力）: 该直线段外推至Gp轴,该交点所对应的Gp即为 气藏真实储量G 。
15
三、异常高压气藏的物质平衡方程式
12
第四节 异常高压气藏的物质 平衡方程式及储量计算
一、异常高压气藏的特点及开发特征
异常高压气藏特点：地层压力高、温度高和 储层封闭；
异常高压气藏开发特征：开发初期表现为储 层岩石的再压实。
1. we=0,wp=0 2. 2.不能忽视岩石、流体的压缩性
13
二、异常高压气藏的压降图
p z
第一直线段
3
1. 地下天然气的膨胀量
A＝GBg－ GBgi 2. 含气体积的减小量
（2）
B＝－dVw＋
dVP
Cw＝
1 Vw
dVw dp
（3）
Cf
1
Vp
dVp dp
B＝(CwVw＋CpVP )Δp
4
Vp
GBgi 1 Swi
Vw VpSwi
B
GBgi
( CwSwi Cf 1 Swi
)p
3.水侵体积 c we
（4）
地下产出量 G p Bg wp Bw （5）
GBg－GBgi＋GBgi(
CwSwi Cf 1 Swi
)Δp＋We＝GpBg＋WpBw
（6）
5
G
GpBg - We - WpBw
Bgi
Bg Bgi
1
CwSwi Cf 1 Swi
p
（7）
式中 G—气藏在地面标准条件下（0.01MPa和20oc） 的原始地质储量； Gp一气藏在地面标准条件下的累积产气量；
22
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.8. 2420.8. 24Monday, August 24, 2020
•
2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。12:5 2:3112: 52:3112 :528/2 4/2020 12:52:31 PM
•
3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.8.24 12:52:3 112:52 Aug-20 24-Aug-20
•
4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 12:52:3 112:52: 3112:5 2Monday, August 24, 2020
•
5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.8.24 20.8.24 12:52:3 112:52: 31Aug ust 24, 2020
•
6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 8月24 日星期 一下午1 2时52 分31秒1 2:52:31 20.8.24
其他符号同前油藏物质平衡方程式所注。
6
五、封闭气藏(无水、气驱) 的物质平衡方程式
条件：气藏没有水侵 We＝0，Wp＝0
GpBg＝G(Bg－Bgi)＋GBgi(
C
wSwi C 1 Swi
p
)Δp
工程上可以忽略水及岩石的压缩性：
GpBg＝G(Bg－Bgi)
（8）
7
Bg
psc ZT pTsc
;
Bgi
G
G pBg - We - WpBw
B
gi
Bg Bgi
1
C
wSwi 1 Swi
C
p
p
we=0, wp=0 p pi p
Ce＝(CwSwi＋Cp)/ (1－Swi)
16
p Z
pi Zi
1Gp 1 Ce
/G p
四、异常高压气藏的储量计算
1.视地层压力效正法
p
Z 1 Ce p
pi － pi Zi Zi
Gp G
17
p z (1 ce p)
pi Zi
0
G Gp
异常高压气藏压降图
18
2.虚拟地质储量法
p z
G pseudo
Gp
19
3.第二直线段外推法：
p z
G pseudo
Gp
Greal
20
4.解析法：
Greal＝
1
G pseudo Ce (pi
pi / Zi
pH ) 1
pH / ZH
结论: 1.对于异常高压气藏，使用校正地层压力法与解析 法所得的储量结果是相同的; 2.使用第二直线段外推法求得的真实地质储量与实 际接近； 3.使用第二直线段外推法需要较长的生产时间才能 出现第二直线段（采出真实地质储量的38%）。