气井基础知识.

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1、气井基础知识 林 静 气井系统 地面管线地面管线 气嘴 分离器 井筒井筒 气层 气井示意图 提 纲 一、采气常见术语 二、天然气形成及理化性质 三、采气地质基础知识 四、气井、气井完井 五、气井井身结构 六、气井节点压力关系 七、气井生产制度 气井基础知识 气井基础知识 一、采气常见术语 天然气、气藏、气田、气井 一、采气常见术语 天然气：是指在不同地质条件下生成、运移，并 以一定压力储集在地下构造中，以碳氢化合物为 主的可燃性烃类气体。它的通式为CnH2n+2 。 油气藏：地下岩层中能够聚集并储藏石油和天然 气的场所，称为油气藏。油气藏是油气聚集的基 本单元，是油气在单一圈闭中的聚集，具有统

2、一 的压力系统和油水界面。 气田：是指受局部构造（包括岩性因素、地层因 素等）所控制的同一面积范围的气藏总合。 气井：是气层通到地面的人工通道，在采气中起 着输送天然气由气层到地面和控制气层的作用。 气井基础知识 一、采气常见术语 气井基础知识 地面管线地面管线 气嘴 分离器 井筒井筒 气层 几个关于压力 的概念 地层压力 输压 井口压力 井底流动压力 提 纲 一、采气常见术语 二、天然气形成及理化性质 三、采气地质基础知识 四、气井、气井完井 五、气井井身结构 六、气井节点压力关系 七、气井生产制度 气井基础知识 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 关于油气的成因曾有两种不同的学说，即有

3、机成因学 说和无机成因学说两大派别。 无机成因学派认为：石油和天然气是来自地球内部 的无机物质，或者是来自宇宙中的碳氢元素，经过复杂 的化学作用，首先形成了甲烷，并在地球形成初期就已 存在地球内部，后来沿地壳的裂缝向上运移，在运移过 程中聚合成高分子的烃类，并在岩层中聚集形成油气藏 。 有机成因学派认为：人们在长期的开采和利用油气 的过程中已经发现绝大部分油气田都分布于沉积岩中。 油、气的化学成分与沉积岩中有机质的化学成分有很多 共同之处。而且在地质历史时期中生物广泛发展的阶段 ，沉积岩中油、气就越丰富。 事实证明了油、气是由有机质生成的。 石油、天然气的成因 二、天然气形成及理化性质 气井基

4、础知识 u天然气是指在不同地质条件下生成、运移，并以一定压力 储集在地下构造中，以碳氢化合物为主的可燃性烃类气体。 它的通式为CnH2n+2 。 u天然气的成分因地而异，大部分是甲烷，其次是乙烷、丙 烷、丁烷等，此外还含有少量其它气体。 u天然气分类：以含凝析油多少,分为干气和湿气(50g/m3)； 含H2S和CO2，酸性天然气（20mg/m3）和洁气； 以产出方式，气田气、石油伴生气、凝析气田气 u天然气的主要物理化学性 ：天然气的密度 、天然气的相 对密度 、天然气粘度 、临界温度、临界压力 、气体状态方 程式 、天然气的含水量和溶解度 、天然气的可燃性限和爆 炸限 天然气的性质 二、天然

5、气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 1、密度单位体积的天然气所具有的质量称为 天然气的密度。 式中：g天然气的密度，kg/m3； Mg天然气所具有的质量，kg ； Vg天然气的体积，m3。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 2、相对密度在某一温度、压力下天然气的密 度与标准状况下干燥空气的密度之比。 式中：G天然气的相对密度； g天然气的密度； 干燥空气的密度。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 3、粘度当天然气流动时，由于气体内部分子 间相对运动产生的摩擦力，称为天然气的粘度。 式中：流体的动力粘度，Pas

6、 F两层流体的内摩擦力，N； d两层流体见的距离，m； 两层流体的相对运动速度，m/s； A两层流体间的面积，m2。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 4、临界温度和临界压力 临界温度使物质由气相变为液相的最 高温度。在这个温度以上，无论怎样增大压强 ，气态物质不会液化。 在临界温度时使气体液化所需要的最小压 力称临界压力。 由于天然气是混合气体，其中各组分临界温 度和临界压力的加权平均值称为视临界温度（Tc ）和视临界压力（Pc）。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 5、气体状态方程 理想气体天然气 与理想气体偏差校正 Z偏差系

7、数。决定于气体的特性、 温度和压力。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 6、天然气的含水量 天然气在地层中长期和水接触，含有一定量 的水蒸气，把每立方米天然气中含有水蒸气的克 数称为天然气的含水量或绝对湿度，用e表示。 饱和含水量一定压力、温度下，每立方 米天然气中含有最大水蒸气的克数。 相对湿度在一定条件下，天然气的含水 量与饱和含水量之比。 露点在一定压力下，天然气刚被水饱和 时对应的温度。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 7、天然气的溶解度 在地层压力下，地层水中溶解有部分天然气， 每立方米地层水中含有标准状态下天然气的体

8、积系 数称为天然气的溶解度。 式中：S1天然气在纯水中的溶解度，m3/m3； S2天然气在地层水中的溶解度， m3/m3 ； X校正系数； Y地层水中含盐量，mg/L。 二、天然气形成及理化性质 气井基础知识 天然气的主要物理化学性质 8、天然气的可燃性限和爆炸限 可燃性限天然气与空气的混合气体能够 稳定燃烧时，天然气的浓度范围。（甲烷5-15%） 爆炸限天然气与空气的混合气体，在密闭 系统中遇明火发生爆炸时，天然气的浓度范围。 提 纲 一、采气常见术语 二、天然气形成及理化性质 三、采气地质基础知识 四、气井、气井完井 五、气井井身结构 六、气井节点压力关系 七、气井生产制度 气井基础知识

9、三、采气地质基础知识 气井基础知识 1.地壳 地壳是地球最外层的固体外壳，岩石圈的重要 组成部分。大陆地壳厚度一般为3545km。 其中，高山、高原地区 地壳较厚（可达6070km）， 平原、盆地地壳相对较薄。 大洋地壳则远比大陆地壳薄， 厚度一般小于10km。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 地壳岩石矿物化学元素 地壳分为上下两层。 上层化学成分以氧、硅、铝为主，称为硅铝层， 由于和花岗岩成分相似，所以又叫花岗质层。此层在 海洋底部很薄，甚至缺失，是不连续圈层。 下层富含硅和镁，称为硅镁层，由于和玄武岩成 分相似，所以又叫玄武质层。在大陆和海洋均有分布 ，是连续圈层。 三、采气地质基础知

10、识 气井基础知识 地壳中主要元素的平均含量 元素据克拉克和华盛顿（1924）% 据泰勒（1964）% O49.5246.40 Si25.7528.15 Al7.518.23 Fe4.704.63 Ca3.294.15 Na2.642.36 K2.402.09 Mg1.942.33 H0.88- 三、采气地质基础知识 气井基础知识 2.岩石 岩石是由各种矿物组成的复杂结合体。 按其成因可将岩石分为岩浆岩、沉积岩、 变质岩三大类。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 1）岩浆岩 由岩浆在一定地质作用的影响下，侵入地 壳或喷出地表，经冷却凝固、结晶而形成。 花岗岩 玄武岩 喷出岩侵入岩 三、采气地质

11、基础知识 气井基础知识 2）沉积岩油气开发重点关注 早期形成的岩石经过物理、化学的破坏作 用，在地质外力（如流水、风吹、日晒等）的 作用下，在海洋、湖泊、河道或陆地表面某些 地方沉积下来而形成的岩石。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 3）变质岩 原岩（如岩浆岩或沉积岩）受到高温、高 压等条件的影响，改变了原来岩石的成分、结 构，发生了变质作用而形成的岩石。 大理岩 三、采气地质基础知识 气井基础知识 A. 重熔、再生 B. 风化、搬运、沉积、固结成岩 C. 高温高压变质 岩浆岩 岩 浆 沉积岩变质岩 三、采气地质基础知识 气井基础知识 沉积岩 沉积岩在地壳表层分布很广，陆地面积的大 约四分

12、之三被沉积物(岩)所覆盖，而海洋面积的 全部被沉积物(岩)所覆盖。 沉积岩的分类方案很多，从油气地质的角度 考度，可将其分为三类： 碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 碎屑岩由碎屑颗粒和胶结物组成， 碎屑成分占50%以上。碎屑颗粒以石英、 长石为主。 粘土岩由粒径小于0.1mm的粘土矿物 所组成的岩石。按层理结构可分为页岩和 泥岩。 碳酸盐岩主要成分： 方解石（CaCO3） 石灰岩 白云石CaMg(CO3)2 白云岩 三、采气地质基础知识 气井基础知识 沉积相 在一定沉积环境中所形成的岩石组合。 沉积环境指在沉积和成岩过程中所处的自 然地理条件、气候状况、生物发育情

13、况、沉积介质 的物理-化学性质、地球化学条件及水体深浅等。 岩石组合指岩石的成分、颜色、结构、构 造以及各种岩石的相互关系和分布情况等。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 沉积相分类表 相 组组陆陆 相 组组海 相 组组海陆过陆过 渡相组组 相 残积相 坡积-坠积相 山麓-洪积相 河流相 湖泊相 沼泽相 沙漠相 冰川相 滨岸相 浅海陆棚相 半深海相 深海相 三角洲相 泻湖相 障壁岛相 潮坪相 河口湾相 三、采气地质基础知识 气井基础知识 沉积盆地 在漫长的地质历史时期，由于地壳的不断运 动，使得地壳表面起伏不平，下降的地区形成洼 陷，接受沉积的洼陷区域称为沉积盆地。 大多数石油、天然气都分布

14、在沉积盆地中。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 3.地层相关术语 1）地层指具有一定时间和空间涵义的层状岩 石的自然组合。 岩石：反映地壳发展变化的情况。 化石：反映生物发展史、岩层形成的年代和 形成的沉积环境。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 2）地质时代：地层的年龄。 地质时代单位：代、纪、世。 地层单位：界、系、统及群、组、段、带。 例如： 中生界侏罗系下统自流井组大安寨段 中生界三叠系上统须家河组 古生界二叠系上统长兴组 三、采气地质基础知识 气井基础知识 4.地质构造 地壳运动：又称构造运动，是由于地壳的内部 原因（重力、地内热能等）和外部原因（行星引力 ）引起地壳形态的变化

15、的运动。 p基本类型： 1.水平运动：地壳以水平运动为主。 2.升降运动：此起彼伏，相互补偿（局部）。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 4.地质构造 1）褶皱构造 地壳中的岩层在褶皱运动的作用下，发生一 系列向上或向下的波状弯曲，并保持其连续完整 性，这样的变形结果，即为褶皱构造。 向斜 背斜 三、采气地质基础知识 气井基础知识 4.地质构造 2）断裂构造 岩体受力的作用发生变形，当作用力的强度 超过岩体的强度时，岩体就发生破裂，从而形成 断裂构造。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 断层的分类 根据两盘的相对位移： v 正断层：上盘相对下 降，下盘相对上升的断层 。 v 逆断层：上盘相

16、对上 升，下盘相对下降的断层 。 v 平移断层：两盘顺走 向相对移动。（在垂直方 向上没有位移） 三、采气地质基础知识 气井基础知识 4.地质构造 3)地层间的接触关系 岩层之间的接触关系可分为整合接触、假整 合接触和不整合接触三种类型。 a、整合接触： 新老地层大致平行， 沉积岩岩性与生物变化都呈 渐变关系，它们是连续沉积 的。 三、采气地质基础知识 气井基础知识 4.地质构造 b、假整合接触： 新老地层大致平行， 沉积岩岩性与生物变化都呈 突变关系，呈不连续沉积。 c、不整合接触： 新老地层产状完全不 同，其间有地层缺失并有明 显的风化现象。 岩层组1 岩层组2 三、采气地质基础知识 气井基础知识 4.油气藏形成的条件 油气藏的概念： 地下岩层中能够聚集并储藏石油和天然气的 场所，称为油气藏。油气藏是油气聚集的基本