CN117744414A - 一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气田开发领域，特别涉及一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法；在本发明中，将气藏地下容积利用开采前后的不同情况对比建立了氮气驱气补能的气藏物理模型，通过分别定义每个部分的计算方法并将其组合得到了氮气驱气补能的气藏数学模型，对该数学模型进行迭代计算，根据氮气注入量与其对应计算得到的压力绘制氮气注入量与地层压力的关系图，根据氮气驱气补能需要补充的地层能量，即将地层压力恢复到某个具体的压力值，代入氮气注入量与地层压力的关系图中，确定氮气的注入量。该方法在气藏提采的实际应用中具有理论上的合理性和实际生产应用价值。
Description
技术领域
本发明属于气田开发领域，特别涉及一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法。
背景技术
目前氮气在气田开发提高采收率方面应用广泛，尤其对于储层改造、气藏增能助排等方面具有较大优势，其中对于注入氮气提高气藏采收率来说，氮气注入量的确定是目前气藏开发的重点。针对氮气驱气而言，目前国内尚未形成一套可行且精确度达到标准的气驱气藏氮气注入量确定方法。在本发明中，将气藏地下容积利用开采前后的不同情况对比划分为四大部分，通过分别定义每个部分的计算方法并将其组合，我们提出了一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法，该方法在气藏提采的实际应用中具有理论上的合理性和实际生产应用价值。
发明内容
本发明目的是：为解决气藏开发过程中的氮气驱气补能实际应用问题，通过建立氮气驱气补能的气藏物理模型和数学模型，对不同压力要求下的氮气注入量进行计算及确定。本发明中的新方法能够有效确定氮气驱气补能的氮气注入量，有助于后续的气田开发设计，制定合理生产计划，为制定有效的开发方案提供技术支持。
为实现上述目的，本发明提供了一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法，该方法包括下列步骤：
第一步，建立氮气驱气补能的气藏物理模型；
第二步，分别定义各部分的计算公式，代入物理模型，得到气藏数学模型；
第三步，对该数学模型进行迭代计算；
第四步，根据氮气累计注入量与其对应计算得到的气藏地层压力p绘制氮气注入量与地层压力的关系图；
第五步，根据氮气驱气补能需要补充的地层能量，即将地层压力恢复到某个具体的压力值，代入氮气注入量与地层压力的关系图中，确定氮气的注入量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）适用范围广泛，可针对不同条件下的气藏进行应用；（2）计算方法便捷有效，工作效率高；（3）计算方法易于推广。
附图说明
在附图中：
图1是本方法技术路线图；
图2是氮气驱气补能的物理模型图；
图3是X气田氮气注入量与地层压力的关系图。
具体实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明；
本发明提供了一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法，本方法包括下列步骤：
S100：建立如图2的氮气驱气补能的气藏物理模型为：
式中为原始气体体积，单位为m3；/>为原始地层水量体积，单位为m3；/>为剩余气体体积，单位为m3；/>为岩石和束缚水的膨胀体积，单位为m3；/>为氮气注入体积，单位为m3；W为剩余地层水量体积，单位为m3；
S200：分别定义、/>、/>、/>、/>、W的计算公式，代入上述物理模型，得到数学模型如下：
式中p为气藏地层压力，单位为MPa；为气藏原始地层压力，单位为MPa；Z为天然气在气藏地层压力p下的气体偏差系数，无量纲；/>为天然气在气藏原始地层压力/>下的气体偏差系数，无量纲；/>为氮气在压力p下的气体偏差系数，无量纲；G为气藏天然气原始地质储量，单位为/>；/>为气藏天然气累计采出量，单位为/>；/>为氮气累计注入量，单位为/>；A为储层非均质性因子，无量纲，表征储层的非均质性程度和储层渗透率的横向非均质性，其表达式为/>，/>为无因次渗透率比，具体为储层中高渗透率区域的渗透率与低渗透率区域的渗透率之间的比值，/>为无量纲体积比，具体为储层中高渗透率区域的体积与低渗透率区域的体积之间的比值；/>为储层水的体积系数，无量纲，其表达式为，/>为侵入水量体积，单位为/>，/>为地层水在气藏地层压力p下的体积系数，无量纲，/>为天然气在气藏原始地层压力/>下的体积系数，无量纲，/>为累计采出水量体积，单位为/>；/>为岩石压缩系数，单位为/>；/>为地层水压缩系数，单位为/>；为地层原始含水饱和度，无量纲；/>为地层原始含气饱和度，无量纲；
X气田储层非均质性因子A=0.6，储层水的体积系数=0.2，岩石压缩系数/>=0.00005/>，地层水压缩系数/>=0.00095/>，地层原始含水饱和度/>=0.513，地层原始含气饱和度/>=0.487，气藏天然气累计采出量/>=/>，气藏天然气原始地质储量G=，气藏原始地层压力/>=42MPa；
S300：结合X气田相关参数对该数学模型进行迭代计算，绘制了X气田氮气累计注入量与气藏地层压力的关系图，如图3，具体步骤如下：
S3001：令压力初始值为气藏原始地层压力，氮气累计注入量/>初始值为0；
S3002：代入气藏原始地层压力使用DAK方法计算天然气在气藏原始地层压力/>下的气体偏差系数/>、天然气气体偏差系数Z，使用DUAN预测模型计算氮气气体偏差系数；
S3003：结合储层、G、/>、/>、/>、/>、A、/>等相关参数代入数学模型计算新的气藏地层压力p，令/>=p；
S3004：代入计算新的天然气偏差系数/>、氮气偏差系数/>，结合储层相关参数、G、/>、/>、/>、/>、A、/>代入计算新的气藏地层压力p=/>；
S3005：将作为新的压力初始值重复步骤S3002~S3004，直到/>；
S3006：输出此时的压力p；
S3007：将氮气注入量增加/>，重复步骤S3002~S3006，直到S3006输出的压力p大于等于储层上覆地层压力/>，/>；
S400：根据氮气累计注入量与其对应计算得到的压力p绘制氮气注入量与地层压力的关系图；
S500：根据氮气驱气补能需要补充的地层能量，即将地层压力恢复到某个具体的压力值，代入氮气注入量与地层压力的关系图中，确定氮气的注入量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）适用范围广泛，可针对不同条件下的气藏进行应用；（2）计算方法便捷有效，工作效率高；（3）计算方法易于推广。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种氮气驱气补能的氮气注入量确定方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S100：建立氮气驱气补能的气藏物理模型为：
式中为原始气体体积，单位为m3；/>为原始地层水量体积，单位为m3；/>为剩余气体体积，单位为m3；/>为岩石和束缚水的膨胀体积，单位为m3；/>为氮气注入体积，单位为m3；W为剩余地层水量体积，单位为m3；
S200：分别定义、/>、/>、/>、/>、W的计算公式，代入上述物理模型，得到数学模型如下：
式中p为气藏地层压力，单位为MPa；为气藏原始地层压力，单位为MPa；Z为天然气在气藏地层压力p下的气体偏差系数，无量纲；/>为天然气在气藏原始地层压力/>下的气体偏差系数，无量纲；/>为氮气在压力p下的气体偏差系数，无量纲；G为气藏天然气原始地质储量，单位为/>；/>为气藏天然气累计采出量，单位为/>；/>为氮气累计注入量，单位为；A为储层非均质性因子，无量纲，表征储层的非均质性程度和储层渗透率的横向非均质性，其表达式为/>，/>为无因次渗透率比，具体为储层中高渗透率区域的渗透率与低渗透率区域的渗透率之间的比值，/>为无量纲体积比，具体为储层中高渗透率区域的体积与低渗透率区域的体积之间的比值；/>为储层水的体积系数，无量纲，其表达式为，/>为侵入水量体积，单位为/>，/>为地层水在气藏地层压力p下的体积系数，无量纲，/>为天然气在气藏原始地层压力/>下的体积系数，无量纲，/>为累计采出水量体积，单位为/>；/>为岩石压缩系数，单位为/>；/>为地层水压缩系数，单位为/>；/>为地层原始含水饱和度，无量纲；/>为地层原始含气饱和度，无量纲；
S300：对该数学模型进行迭代计算，绘制氮气累计注入量与气藏地层压力的关系图，具体步骤如下：
S3001：令压力初始值为气藏原始地层压力，氮气累计注入量/>初始值为0；
S3002：代入气藏原始地层压力使用DAK方法计算天然气在气藏原始地层压力/>下的气体偏差系数/>、天然气气体偏差系数Z，使用DUAN预测模型计算氮气气体偏差系数/>；
S3003：结合储层、G、/>、/>、/>、/>、A、/>等相关参数代入数学模型计算新的气藏地层压力p，令/>=p；
S3004：代入计算新的天然气偏差系数/>、氮气偏差系数/>，结合储层相关参数/>、G、/>、/>、/>、/>、A、/>代入计算新的气藏地层压力p=/>；
S3005：将作为新的压力初始值重复步骤S3002~S3004，直到/>；
S3006：输出此时的压力p；
S3007：将氮气注入量增加/>，重复步骤S3002~S3006，直到S3006输出的压力p大于等于储层上覆地层压力/>，/>；
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