枯竭型气藏改建地下储气库.

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1、中国石油西南油气田公司采气工程研究院 枯竭型气藏改建地下储气库 注采工艺及完井设计优化 西南油气田分公司采气工程研究院 2012.03 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 汇汇 报报 提 纲纲 第一部分：设计设计 依据及技术术思路 第二部分：注采工艺计艺计 算 第三部分：完井工程优优化设计设计 第四部分：实实例分析 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 第一部分：设计设计 依据及技术术思 路 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 一、储储气库库建设阶设阶 段 初步设计 施工建设阶段 需求分析 立项阶段 可研阶段 扩容建设阶段 运行维护阶段 气库废弃阶段 可研阶段：筛选成熟合理的 工艺技术，论

2、证建库的可行性； 初步设计：根据可研完善制 定细致的实施方案，为现场实施 进行技术准备。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 二、设计设计 原则则 满满足建库库要求及气藏工程方案要求，与地质质条件和地面条件相配套。 采用先进进、成熟、实实用的工艺艺技术术，对对主体工艺艺技术进术进 行配套优优化， 简简化设计设计 和施工过过程，努力降低生产产成本，提高经济经济 效益。 满满足“稀井高产产”的要求。 满满足储储气库库运行安全，保证长证长 期安全生产产的要求。 防止环环境污污染，满满足环环保要求。 方案设计应设计应 符合相关行业标业标 准、设计规设计规 范及技术术要求。 中国石油西南油气田公司采气

3、工程研究院 三、技术术思路 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 四、规规范及技术标术标 准 （1）石油勘字2006215号文 天然气开发管理纲要. 中国石油天然气股份有限公司，2006； （2）石油勘字2007178号文 采气工程管理规定.中国石油天然气股份有限公司，2007； （3）SY/T6463-2000 采气工程方案设计编写规范.中国石油和化学工业局发布，2000； （4）SY/T6259-1996 气井开采技术规程.中国石油天然气总公司发布，1996； （5）GB/T 22513-2008 石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树.中国国家标准化管理委员会发布，2008； （6

4、）SY/T 6268-2008 套管及油管选用推荐.国家发展和改革委员会发布，2008； （7）SY/T 5467-2007 套管柱试压规范. 国家发展和改革委员会发布，2008； （8）SY/T 5106-1998 油气田用封隔器通用技术条件.中国石油和化学工业局发布，1999； （9）SY/T6362-1998 石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南.中国石油和化学工业局发布，2000； （10）SY/T 6756-2009.油气藏改建地下储气库注采井修井作业规范. 国家能源局发布、2009 ； （11）SY/T 6645-2006枯竭砂岩油气藏地下储气库注采井射孔完井工程设计编写

5、规. 国家发展和改革委员会发布，2006； （12）油气藏型储气库钻完井技术要求（试行）（油勘2010106号）； （13）中国石油气藏型储气库建设技术指导意见. 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 第二部分：注采工艺计艺计 算 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 注采工艺计艺计 算是对储对储 气库库注采井生产产油管尺寸优优化和注采动态动态 预测预测 ，不同于常规规气井，储储气库库既要进进行采气工艺艺的计计算，又要 进进行注气工艺计艺计 算。 所需的基础础参数： 产层产层 埋深、地层压层压 力（储储气库库运行压压力范围围）、地层层温度、储储 层产层产 能方程、天然气性质组质组 分（密度、酸

6、性气体含量等） 单单井注采气量范围围、井口输压输压 、井口最大注气压压力、井口注气温 度 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 一、最大注采气量计计算 建立气井模型，绘绘制气井流入动态动态 曲线线（IPR）和流出动态动态 （VFP ）曲线线，并进进行节节点分析，在给给定地层压层压 力PR，两条曲线线交点（ 节节点）即位气井最大合理流量。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 把地层压层压 力或油管尺寸最为为敏感性参数，就可以计计算不同地层压层压 力下 ，不同油管尺寸在在井口定压压条件下，气井所可以达到的最大采气量（ 注气量）。 采气能力预测图 注气能力预测图 中国石油西南油气田公司采气工程研究

7、院 储层渗透率敏感性分析 表皮因子敏感性分析 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 高渗储层（K=1000mD） u气井受油管限制（管径对流量的敏感性强 ） 低渗储层（K=10mD） u气井受储层限制（管径对流量的敏感性弱 ） 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 储层储层 物性好：生产产能力受管径限制（大管径可减少压压力损损失）； 储层储层 物性差：生产产能力受储层储层 限制。 增大流动区域（增加井网密度）； 增大井与储层接触面积（大斜度井、水平井、合理的增产措施等）； 根据储层特征，调节管径，即调整管径和储层的产能匹配。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 储储气库实库实 例： 采气能力

8、预测图 （地层压力28MPa、井口采气压力7MPa） 注气能力预测图 （地层压力11.7MPa、井口注气压力30MPa） 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 二、井筒压压力损损失计计算 井的几何形状（井眼轨迹） 油管特征（内径、粗糙度） 流体（单相或多相、密度、粘度） 外部参数（地温梯度、热传导性） 油管内压压力损损失计计算取决于多种参数： 重力（流体的密度） 摩阻（流体和井壁摩擦） 加速度（压力减小、气体膨胀所致） 油管内流压压梯度包含三个方面： 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 一定产产量条件下的井筒压压力损损失： P=Pwf-Pwh 计计算气井在采气时时不同产产量条件下不同油管管径

9、内的压压降损损 失。 内径76mm油管 内径100.53mm油管 内径112mm油管 内径159.42mm油管 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 计计算注气时时，不同管径油管，井口注气压压力随注气量的变变化结结果（ 井口压缩压缩 机压压力级别级别 的选择选择 ）。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 三、油管抗气体冲蚀蚀能力计计算 由于注采井的强采强注特点，抗气体冲蚀蚀能力分析是确定注采井油管 尺寸的关键键因素。根据API RP l4E标标准，计计算临临界冲蚀蚀流速方程为为： Ve=C/m0.5 其中：m混合物密度； C常数。（100150） 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 根据计

10、计算公式，计计算不同管径在不同井口流压压条件下的临临界冲蚀蚀流 量，结结合采气曲线线，绘绘制气井油管抗冲蚀蚀能力分析图图，确定气井在一 定地层压层压 力条件下的最大合理产产量。气井配产产不能高于最大合理产产量 。 采气曲线 临界冲蚀曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 储储气库实库实 例（全过过程的分析）： 内径159.42mm油管抗冲蚀能力分析图内径112mm油管抗冲蚀能力分析图 内径100.53mm油管抗冲蚀能力分析图内径76mm油管抗冲蚀能力分析图 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 四、临临界携液流量 计计算气井临临界携液流量两种物理模型：液滴模型和液膜模型。 液滴模型：描述的

11、是高速气流中夹带的液滴状态 液膜模型：描述的是液膜沿管壁上升的状态 矿场统计资矿场统计资 料显显示：液滴模型更符合现场实际现场实际 情况。气流携 带带液滴所需的临临界流速计计算公式为为： 计算不同管径在不同井底流压条件下的临界携液流量，要求配产 不能低于临界携液流量，保证气井正常带液。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 五、油管尺寸优优化 通过过以上的计计算分析结结果，对对生产产油管尺寸进进行优优化选择选择 。 1）单井最大注采气量 ； 2）井筒压力损失 3）防气体冲蚀能力； 4）携液采气能力； 注采气量要求 经济合理、可行 井下配套工具完善 井筒压力损失平稳 气井自喷携液 不产生冲蚀 科

12、学合理的 油管尺寸 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 六、注采动态预测动态预测 对对于选择选择 的油管，应进应进 行全周期的注气和采气动态预测动态预测 ，全面了解 注采井井口、井筒压压力、温度变变化情况。 采气阶段 不同采气量的井筒压力分布曲线 不同采气量的井筒温度分布曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 注气阶段 不同地层压力下注气量100万方时井筒内压力曲线 不同地层压力下注气量100万方时井筒温度曲线 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 第三部分：完井工程优优化设计设计 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 地下储储气库库完井的关键键原则则： 适合储气库设计运行条件的完井设计

13、（注采气量、压力、温度）； 双重完整性原则（安全要求）； 承受交变载荷下的完井（压力和温度周期变化） 在出现损坏、腐蚀等情况下，通过部分更换恢复完井的可能性； 失效、重新完井、紧急状况下封堵天然气井的可能性； 满足储气库相关参数的监测； 与相关的技术规范和标准相符。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 提 纲纲 一、完井方式 二、生产产油管选择选择 三、完井管柱结结构设计设计 四、井下配套工具 五、井口装置及安全控制系统统 六、完井配套技术简术简 介 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 一、完井方式 目前气井主要的完井方式有射孔完井、裸眼完井、筛管完井 、砾石充填完井等。 根据储气库特殊的

14、生产、安全（强注强采、交变应力，安 全运行30年等）要求，相比普通气井在完井方式选择上更需重视 的方面： 气层和井底之间应具有最大的渗流面积，使气流的渗流阻力和储层所受的 伤害最小，保证注采井的单井高产； 能有效地防止井壁垮塌，控制气层出砂，能保证储气库长期稳定运行。 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 在进行储气库注采井完井优化前，首先要进行一系列的室内实 验评价分析工作： 气藏开发阶段气井出砂情况分析 生产井完井时是否有防砂措施？ 生产过程中是否有出砂或垮塌现象？ 修井时井底是否有沉砂记录？ 岩石力学实验评价 岩石抗压强度 杨氏模量 泊松比 内聚力 内摩擦角 中国石油西南油气田公司采气工

15、程研究院 井壁稳定性分析 根据岩石力学实验结果和 气藏的地应力数据，进行井 壁上最大剪切应力和岩石抗 剪强度关系的计算分析。 注采井临界生产压差随地层压力衰减的变化关系 3.8MPa 15.4MPa 11.728 不同生产压差井壁上最大剪应力与岩石抗剪强度关系图 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 地层出砂预测 常用的出砂预测方法出砂指数法、斯伦贝谢比以及声波时差法。通过理 论计算的出砂指数B、斯伦贝谢比和声波时差与矿场经验临界值对比，判定 储层是否出砂。 通过井壁稳定性计算和地层出砂预测分析结果，合理选择注 采井的完井方式。 套管射孔完井适用于直井和斜井，一井多个储集层；碳酸盐裂缝性储层，

16、储层不出砂 ，要求采用深穿透。大孔径射孔工艺，增大气井与储层的接触面积。工艺 相对简单 。 裸眼完井无井壁支撑，考虑强注强采交变应力对储层 岩石的影响，谨慎使用。 筛管完井适用于大斜度井和水平井，有效增加气井泄流面积，即可支撑井壁，又可 有效的防砂，工艺相对简单 。 砾石充填完井适用于直井和斜井，工艺复杂。 完井方式适用范围（可探讨、仅供参考） 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 提 纲纲 一、完井方式 二、生产产油管选择选择 三、完井管柱结结构设计设计 四、井下配套工具 五、井口装置及安全控制系统统 六、完井配套技术简术简 介 中国石油西南油气田公司采气工程研究院 油管材质选择 注采气井油套管材质是根据储气库原有流体组分和将来注气组分共 同来决定的。储气库运行时间长，强注强采，通常只考虑材质防腐。 1、图版法 日本住友材质选择图版 QSH0015-2006标准油管选择图 根据流体中含 酸性气体含量和温 度，利用油管厂家 或标准提供的版图