会计学1产能测试产能测试(cèshì)评价及试井分析评价及试井分析第一页，共67页 一、高压含硫气井一、高压含硫气井(qì jǐnɡ)合理测试时间的确定方法研合理测试时间的确定方法研究究一、问题(wèntí)的提出 从气井的测试方面讲 , 测试时间过长 , 会造成气井测试的费用增多 , 从资料录取 , 测试资料分析方面来讲 , 测试时间长对资料的分析是有利的 , 能够得到更多的气藏信息 , 如边界状况、储量大小等另一方面 , 由于气井含硫 , 在测试时 , 测试工具要受到硫的腐蚀 , 尤其气井存在水时 , 腐蚀将更为严重 , 从这一点出发 , 要求气井的测试时间越短越好由此可见 , 从不同的方面出发 , 将得出不同的测试时间 , 这就提出了 , 到底测试时间多长才为合理呢 ? 为此 , 对高压含硫气井合理测试时间的确定方法作一探讨第1页/共66页第二页，共67页 二、确定气井合理测试时间的原则 要确定气井合理测试时间 , 首先要制定一个原则 : (1) 保证测试期间不损害测试工具 ; (2) 保证易于录取资料 ; (3) 保证录取的资料易于分析和获准气藏的有关参数 ; (4) 测试期间要求不伤害储层 , 不出砂 ; (5) 如果(rúguǒ)要了解边界状况 , 还要保证所录取的资料能够求出边界。
第2页/共66页第三页，共67页 三、合理测试时间确定应考虑的因素(yīn sù)在研究含硫气井合理测试时间时考虑如下因素(yīn sù) : (1) 测试工具的最大耐腐蚀时间 ; (2) 录取的恢复资料必须要达到消除井筒储集效应后的时间 ; (3) 测试开井生产期不伤害储层 , 保持测试期间不出砂 ; (4) 测试关井期井筒中的压力上升要不破坏井口装置第3页/共66页第四页，共67页 四、合理测试时间确定的计算方法 从录取的资料易于分析和获准气藏的有关参数方面计算合理测试时间 不管是完井测试还是中途测试 , 一般都采用两开两关的测试方法 , 第一开和第一关的时间都很短 , 主要目的是清除井底污物等 , 而且(ér qiě)获得的资料也不用于作分析和求参数 , 为此 , 这里着重研究第二开和第二关的测试时间 ( 以下称开井和关井时间 ) 第4页/共66页第五页，共67页 1. 开井时间的计算方法 在开井时 , 由于测试工具以下存在(cúnzài)一定的 “ 井底口袋 ”, 使得开井时最先出来的气体是从 “井底口袋” 出来的 , 而不是从地层中出来的 , 因此这期间所测得的压力数据不能反映地层的特性 , 这一阶段的测试数据称为 “ 井筒储集期数据 ” 。
从渗流力学的知识很容易知道 , 开井时间必须大于井筒储集期结束时间,让压力波波及到地层 根据国外科技人员研究表明 , 开井期井筒储集期结束时间为 : tD = (60+3.5S) CD式中： tD 一一无量纲时间 ; CD 一一无量纲井筒储集系数 ; S 一一表皮系数第5页/共66页第六页，共67页 将上式转化为有量纲的表达式为 :式中： t 一一生产时间(shíjiān) ,h; C 一一井筒储积系数 ,m3/MPa;m2m第6页/共66页第七页，共67页 2. 影响开井时间的因素 1) 井筒储集系数 C 开井生产时间 t 与井筒储集系数 C 成正比 , 而 C 越大要求的开井时间越长在流体性质一定的情况 , 井筒储集系数与 “ 井底口袋 ” 的体积大小(dàxiǎo)成正比因此为了减少 “ 井底口袋 ” 的体积大小(dàxiǎo) , 在测试时应尽量将测试仪器放在产层部位 , 这样可以缩短开井时间 2) 表皮系数 S 开井生产时间 t 与表皮系数 S 成正比 , 表皮系数越大 , 表明井的污染程度越严重 , 此时 , 要求的开井生产时间越长。
为了缩短测试井生产时间 , 应尽量减少井的污染程度 3) 地层系数 kh 开井生产时间 t 与地层系数 kh 成反比 , 地层系数越小 , 开井生产时间越长 , 地层系数越大 , 开井生产时间越短 , 因此 , 对于地层系数大的储层 , 对于测试是有利的第7页/共66页第八页，共67页 3. 关井时间的计算方法 关井时间的计算方法要根据不同的测试(cèshì)目的来确定一般说来 , 测试(cèshì)目的可以分为如下两种 : 只了解地层特性参数 ; 不仅了解地层特性参数 , 还要了解边界状况根据不同的测试(cèshì)目的 , 下面讨论其关井时间的计算方法 1) 只了解地层特性参数的关井时间计算方法要了解地层参数 , 关井后压力波仍然要波及到地层后所测得的数据 , 才是有用的数据在关井时 “ 井底口袋 ”仍然要起作用 , 产生续流效应因此 , 关井时间必须大于续流效应结束时间 根据国外文献表明 , 关井续流结束时间为 : tD=50CDe式中 tD 一一井筒续流效应结束的无量纲时间 ; CD 一一井筒续流系数的无量纲值 ; S 一一表皮系数。
第8页/共66页第九页，共67页 将上式化成(huà chénɡ)有量纲形式 , 则为 : tcend=2.2116*C*e/kh 式中: tcend 一一h; C 一一m3/MPa;★★问题问题(wèntí)：关井时间要大于井筒续流结束时间：关井时间要大于井筒续流结束时间多少才合理？多少才合理？ 根据从资料解释方面的研究，即根据测试资料的分根据从资料解释方面的研究，即根据测试资料的分析析(fēnxī)要求，合理的关井时间为：要求，合理的关井时间为：lgt=lg( tcendt=3.16 tcend即实际的关井时间应大于井筒续流结束时间的倍即实际的关井时间应大于井筒续流结束时间的倍第9页/共66页第十页，共67页 2) 2) 既要了解储层特性参数又要了解边界既要了解储层特性参数又要了解边界(biānjiè)(biānjiè)状况的关状况的关井时间计算井时间计算 在此仅讨论在此仅讨论(tǎolùn)(tǎolùn)存在一条断层的情况存在断层时，根据渗存在一条断层的情况存在断层时，根据渗流理论，关井后断层反映的时间为流理论，关井后断层反映的时间为△tx△tx：：h1/MPam2 对于对于(duìyú)上述条件的测试，开井生产时间必须大于断层反上述条件的测试，开井生产时间必须大于断层反映的时间，为尽量缩短生产时间而又利用资料的解释，须满足：映的时间，为尽量缩短生产时间而又利用资料的解释，须满足：lgt=lg(△ tx△ tx第10页/共66页第十一页，共67页。
★★从测试工具防腐方面确定合理测试时间从测试工具防腐方面确定合理测试时间 由于是高温高压含硫气井，必须考虑硫对测试工具由于是高温高压含硫气井，必须考虑硫对测试工具的腐蚀，从这方面考虑，最大的测试时间不得的腐蚀，从这方面考虑，最大的测试时间不得(bu de)超超过硫对测试工具的耐腐蚀时间，因此有：过硫对测试工具的耐腐蚀时间，因此有： 另外还须考虑井口装置承压能力，以确定深井测另外还须考虑井口装置承压能力，以确定深井测试试(cèshì)的最大关井时间的最大关井时间第11页/共66页第十二页，共67页 （一）问题的提出（一）问题的提出 异常高压气藏具有压力高异常高压气藏具有压力高 , , 产量大的特点产量大的特点 , , 为了弄清气井所具有的产能为了弄清气井所具有的产能 , , 也要进行产能试井也要进行产能试井 , , 自从异常高压气藏发现后自从异常高压气藏发现后 , , 矿场工程师们在异常高矿场工程师们在异常高压气井作了大量的产能试井工作压气井作了大量的产能试井工作 , , 发现用过去常用发现用过去常用的方法来处理产能试井资料的方法来处理产能试井资料 , , 几乎很少有成功几乎很少有成功(chénggōng)(chénggōng)的例子的例子 , , 就是进行了各种影响因素的就是进行了各种影响因素的校正校正 ( ( 井底堵塞、井底出水、井底有积液等井底堵塞、井底出水、井底有积液等 ), ), 效效果也不显著。
那么果也不显著那么 , , 是什么原因引起这类试井曲线是什么原因引起这类试井曲线的异常的异常 , , 如何分析处理这类产能试井资料如何分析处理这类产能试井资料 ? ? 这是这是我们极其关心的问题我们极其关心的问题 , , 也是急需解决的产能试井资也是急需解决的产能试井资料的分析问题料的分析问题 , , 为了能够准确地确定出气井的产能为了能够准确地确定出气井的产能 , , 我们不得不研究这类井的产能试井分析问题我们不得不研究这类井的产能试井分析问题二、异常二、异常二、异常二、异常(yìcháng)(yìcháng)(yìcháng)(yìcháng)高压气井产能试井资高压气井产能试井资高压气井产能试井资高压气井产能试井资料分析料分析料分析料分析第12页/共66页第十三页，共67页 （二）异常高压气藏的渗流机理分析（二）异常高压气藏的渗流机理分析 国外文献将天然气在多孔介质中的渗流分为四种国外文献将天然气在多孔介质中的渗流分为四种流态流态 , , 即低速流、达西流、过渡流和高速即低速流、达西流、过渡流和高速(ɡāo sù)(ɡāo sù)流流: :过渡流表示天然气在多孔介质中的流动已出现紊乱过渡流表示天然气在多孔介质中的流动已出现紊乱 , , 层流与紊流同时存在层流与紊流同时存在 , , 气体渗流的二项式渗流规律气体渗流的二项式渗流规律就是描述这种流态。
就是描述这种流态第13页/共66页第十四页，共67页 但在很早以前，但在很早以前，Forchheimer Forchheimer 发现仅用二项式解发现仅用二项式解释不了高速流动情况下的实验结果释不了高速流动情况下的实验结果 , , 于是提出了描于是提出了描述气体在多孔介质中渗流的三项式定律述气体在多孔介质中渗流的三项式定律 , , 即在二项即在二项的基础上的基础上 , , 再加上一个再加上一个(yī ɡè)(yī ɡè)三次方项三次方项 , , 即即该方程提出来以来该方程提出来以来 , , 直到直到 1982 1982 年年 Ezeudembah Ezeudembah 等等人才用粘性流体动力学的知识从机理上给予了分析人才用粘性流体动力学的知识从机理上给予了分析第14页/共66页第十五页，共67页 把流动通道中天然气的流动速度分为两个部分 , 即平均速度 和脉动(màidòng)速度 , 则有这样处理后 , 经过一系列的推导 , 即可得到前述压力梯度与速度的三次方表达式 , 由此可以看出 , 式中的三次方项表示脉动(màidòng)项 , 是由气体在多孔介质中流动的脉动(màidòng)速度引起。
在多孔介质中高速流动的天然气 , 由于其流动通道的曲折复杂 , 天然气与流动通道的接 触表面积很大 , 致使在孔道表面形成了一层特殊的流动区域(qūyù) , 而且速度越高 , 两个流动区域(qūyù) 的差越大 ,如图所示第15页/共66页第十六页，共67页 将压力梯度表达式换成径向渗流 , 并简化后可得 :由该式可知 , 对于高速流动的气井 , 其生产(shēngchǎn)的压力平方差与产量之间成三次方关系式 , 如果式中的 C =0, 则还原成二项式关系式 , 说明前面的二项式关系式是该描述规律的一个特殊 三）异常高压气井产能试井资料分析方法之一（三）异常高压气井产能试井资料分析方法之一--------最最优化计算法优化计算法 运用产能试井资料运用产能试井资料 , , 只要求出方程上式中的系数只要求出方程上式中的系数(xìshù) A,B,C, (xìshù) A,B,C, 那么就唯一地确定了该井的流入动态那么就唯一地确定了该井的流入动态第16页/共66页第十七页，共67页 但是上式不能变化成某种线性关系但是上式不能变化成某种线性关系 , , 所以所以 , , 这里用这里用最优化方法来处理异常高压气井产能试井资料。
根据最优化方法来处理异常高压气井产能试井资料根据产能试井资料产能试井资料 , , 若有若有 N N 个测点个测点 , , 即即(qg1, Pwf1),(qg2, Pwf2), … ,(qgN, PwfN)(qg1, Pwf1),(qg2, Pwf2), … ,(qgN, PwfN)那么那么(nà me)(nà me)产能方程可以写成产能方程可以写成 : :为了实现计算井底压力值与实测压力值的最优拟合为了实现计算井底压力值与实测压力值的最优拟合(nǐ hé) , (nǐ hé) , 构成下列非线性优化模型构成下列非线性优化模型第17页/共66页第十八页，共67页 如果去掉约束条件 , 经过变形就成为一般的最小二乘问题 , 有的试井资料比较 好 , 只需要用回归的方法就能简单处理 , 然而实际情况是错综复杂的 , 由于(yóuyú)各种原因 , 试井资料总是或多或少带有噪音 , 尽管许多点规律性比较好 , 但某些关键点起破坏作用的程度是不可低估的 , 它们会使整个曲线发生弯曲 , 失去应有的物理意义加约束的目的就是将这些坏点的影响削弱 , 使曲线符合大多数测试点 , 从而保证其物理意义不会被丧失。
第18页/共66页第十九页，共67页 可采用可变容差法进行求解 , 该法的基本思想就是通过多面体的多次反射、收缩、缩减、膨胀 , 最终获得满意(mǎnyì)约束允许误差的最优解 通过计算 , 可以得到试井期间(qījiān)气藏的平均地层压力Pe 以及 A,B,C 值 气井气井(qì jǐnɡ)无阻流量的获得须求解三次方程，其根无阻流量的获得须求解三次方程，其根的获得比较困难的获得比较困难 , 可采用交会法的方法计算：可采用交会法的方法计算： 设定一系列的设定一系列的 qAOF 值值 , 计算出相应的函数值计算出相应的函数值 y1 和和y2 , 以以 qAOF 作作为横坐标为横坐标 , 以以 y1 和和 y2 值值 作为纵坐标作为纵坐标 , 则得到相交曲线则得到相交曲线 , 该两条曲线的该两条曲线的交点所对应的横坐标值交点所对应的横坐标值 , 即是该气井的无阻流量值即是该气井的无阻流量值 y1y2第19页/共66页第二十页，共67页 （四）异常（四）异常(yìcháng)(yìcháng)高压气井产能试井资料分析方法高压气井产能试井资料分析方法之二之二------试差法试差法不断试凑和不断试凑和(còu hé)调整调整A值，并进行线值，并进行线性回归，求得最大相性回归，求得最大相关系数对应下的相应关系数对应下的相应A、、B、、C值。
值第20页/共66页第二十一页，共67页 （五）实例（五）实例(shílì)分析分析【实例1】某气藏位于阳新统阳三3地层，是一个裂缝性的碳酸盐岩异常高压气藏，由于该地区的阳三地区具有多裂缝性，储层往往显示为一个个小块的独立裂缝系统，该气藏仅一口生产井，气井投产(tóuchǎn)后进行了一次产能试井：产气量104m3/d井底压力MPaqgi+qg(i-1)52.2241.99660.4039.80112.62 21.959 66.4237.994126.82 23.338 69.7336.127136.15 41.808 75.0035.0425144.73 14.646 第21页/共66页第二十二页，共67页 由于地层压力未知，气矿工程师采用两点数由于地层压力未知，气矿工程师采用两点数据间关系据间关系(guān xì)处理稳定试井曲线，显示出异处理稳定试井曲线，显示出异常的产能试井曲线常的产能试井曲线第22页/共66页第二十三页，共67页 矿场人员从其它途径估计得到矿场人员从其它途径估计得到(dé dào)的地层压的地层压力为，然后用二项式处理，处理结果为：力为，然后用二项式处理，处理结果为： 气井无阻流量为气井无阻流量为104.28×104m3/d，且方程，且方程A值为负。
值为负这里这里(zhèlǐ)由于进行产能试井时，气量都在由于进行产能试井时，气量都在50×104m3/d以以上，这时，边界层阻力的影响不能忽略上，这时，边界层阻力的影响不能忽略第23页/共66页第二十四页，共67页 按三次项公式(gōngshì)法对上述测试资料进行处理，最优化拟合结果如下：PR=45.241 qAOF=100.53×104m3/d 第24页/共66页第二十五页，共67页 【实例2】某气藏为阳新统阳三2碳酸盐岩异常高压气藏，唯一独立裂缝(liè fèng)系统，仅一口生产井，产能试井数据：产气量104m3/d井口压力MPa井底压力MPa井口温度℃87.9334.7947.687266594.9231.1844.637864 99.3928.7842.688164.5104.6525.4640.02672 66107.6722.7537.8149 64 112.3318.4234.5329462.5第25页/共66页第二十六页，共67页 按两点数据间关系处理稳定试井曲线，显示出数据按两点数据间关系处理稳定试井曲线，显示出数据点凌乱，数据异常。
点凌乱，数据异常显然，采用显然，采用(cǎiyòng)二项式分析结果不符合理论，二项式分析结果不符合理论，这里由于产量大，存在脉动速度的缘故，应采用这里由于产量大，存在脉动速度的缘故，应采用(cǎiyòng)三项式处理方法三项式处理方法第26页/共66页第二十七页，共67页 PR=57.104 qAOF=150.16×104m3/d 第27页/共66页第二十八页，共67页 三、低渗透气井产能试井资料三、低渗透气井产能试井资料三、低渗透气井产能试井资料三、低渗透气井产能试井资料(zīliào)(zīliào)(zīliào)(zīliào)分析分析分析分析（一）低渗气井产能方程（一）低渗气井产能方程(fāngchéng)推导推导 低渗气藏具有孔隙度、渗透率低的特点，特别是对于束低渗气藏具有孔隙度、渗透率低的特点，特别是对于束缚水饱和度较高的低渗气藏存在启动压力梯度启动压力梯缚水饱和度较高的低渗气藏存在启动压力梯度启动压力梯度的存在，使得度的存在，使得(shǐ de)气井生产时井底流压下降快，关井后气井生产时井底流压下降快，关井后压力恢复缓慢，产能曲线出现异常。
压力恢复缓慢，产能曲线出现异常v第28页/共66页第二十九页，共67页 设井的产量为设井的产量为qg，则地层，则地层(dìcéng)中各点的渗流中各点的渗流速度为：速度为：结合上面结合上面(shàng miɑn)两式积分：两式积分：即：即：启动启动(qǐdòng)压力梯度引起的系数压力梯度引起的系数第29页/共66页第三十页，共67页 （二）低渗气井产能测试（二）低渗气井产能测试(cèshì)资料处理方资料处理方法法1. 最优化分析方法最优化分析方法2. 试差法试差法gqgq第30页/共66页第三十一页，共67页 （一）问题（一）问题(wèntí)的引入的引入四、径向四、径向四、径向四、径向(jìnɡ xiànɡ)(jìnɡ xiànɡ)(jìnɡ xiànɡ)(jìnɡ xiànɡ)非均质储层的产能非均质储层的产能非均质储层的产能非均质储层的产能试井分析试井分析试井分析试井分析许多气井在钻井完井过程中都可能存在一定的污染许多气井在钻井完井过程中都可能存在一定的污染 , 使得井周围的储层渗透率不同于远井区；使得井周围的储层渗透率不同于远井区；井进行井进行(jìnxíng)酸化后酸化后 , 井周围的渗透率得到改善井周围的渗透率得到改善 , 也使得井周围的储层有效渗透率不同于远井也使得井周围的储层有效渗透率不同于远井 区。
区井周围由于压降漏斗的形成井周围由于压降漏斗的形成 , 使气体中凝析液析出使气体中凝析液析出 , 降低井周围气体渗流的有效渗透率降低井周围气体渗流的有效渗透率径向非均质储层径向非均质储层 , 也也称复合模型称复合模型 对于这种存在径向非均质的储层对于这种存在径向非均质的储层 , 气井的产能是否还满足二气井的产能是否还满足二项式关系项式关系 ? 又如何分析这类气井的产能试井资料又如何分析这类气井的产能试井资料 ? 为此为此 , 我们作了我们作了探索第31页/共66页第三十二页，共67页 （二）径向非均质储层的地质模型简化（二）径向非均质储层的地质模型简化将径向均质储层简化成由一系列的同心圆组成将径向均质储层简化成由一系列的同心圆组成 （三）径向非均质储层气井的产能方程形式研究（三）径向非均质储层气井的产能方程形式研究为了能够推导径向非均质储层气井的产能方程为了能够推导径向非均质储层气井的产能方程 , 特特 作如作如下下(rúxià)假设假设 : 在图中在图中 , 每一个圆环看成是均质的每一个圆环看成是均质的 , 圆环的内圈看成是一口大井圆环的内圈看成是一口大井 , 圆环的外圈看成是储层的圆环的外圈看成是储层的外边界外边界 , 那么那么 , 对于每一个圆环的储层都满足二项式方对于每一个圆环的储层都满足二项式方 程程 , 即有即有 :r1r2r3re(i=1,2,….,N)第32页/共66页第三十三页，共67页。
等式等式(děngshì)相加：相加： 对于存在径向非均质储层的气井对于存在径向非均质储层的气井(qì jǐnɡ) , 其径其径向上非均质性的变化向上非均质性的变化 , 不影响产能方程的形式不影响产能方程的形式 , 可以可以按过去的方法进行处理即可按过去的方法进行处理即可第33页/共66页第三十四页，共67页 五、低渗压裂气井产能试井分析方法五、低渗压裂气井产能试井分析方法五、低渗压裂气井产能试井分析方法五、低渗压裂气井产能试井分析方法 低低渗渗气气井井经经过过压压裂裂后后 , 在在井井底底附附近近形形成成一一条条裂裂缝缝 , 井井周周围围的的渗渗流流方方式式与与未未压压裂裂井井相相比比 , 已已经经发发生生(fāshēng)了了变变化化 , 在在这这种种情情况况下下 , 产产能能方方程程的的形形式式如如何何描描述述 , 是是否否还还能能用用过过去去的的二二项项式式方方程程来来描述描述 ？？第34页/共66页第三十五页，共67页 （一）低渗压裂井地质模型简化及渗流（一）低渗压裂井地质模型简化及渗流(shèn liú)过程过程1. 地质模型简化地质模型简化 储层均质、等厚、各向同性储层均质、等厚、各向同性 , 气井气井(qì jǐnɡ)经经过压裂后过压裂后 , 在井的两侧对称部位形成一条人工压裂在井的两侧对称部位形成一条人工压裂裂缝裂缝 , 裂缝的长度为裂缝的长度为 2xf( 一侧的缝长为一侧的缝长为xf), 裂缝的裂缝的宽度是宽度是w , 裂缝的高度与储层的厚度一样裂缝的高度与储层的厚度一样 , 2. 渗流过程渗流过程 地层中压开一条裂缝后地层中压开一条裂缝后 , 渗流过程发生了变化渗流过程发生了变化(biànhuà) , 首先是裂缝中的流体进入井筒首先是裂缝中的流体进入井筒 , 形成裂形成裂缝线性流动阶段；缝线性流动阶段； 在裂缝中压力降低后在裂缝中压力降低后 , 地层中的地层中的流体流入裂缝流体流入裂缝 , 形成裂缝一地层双线性流形成裂缝一地层双线性流 ；最；最 后后 , 远处的流体流入井附近远处的流体流入井附近 , 形成拟径向流。
形成拟径向流第35页/共66页第三十六页，共67页 （二）压裂井气井产能方程（二）压裂井气井产能方程(fāngchéng)的形式的形式1. 有限导流裂缝的裂缝线性流阶段有限导流裂缝的裂缝线性流阶段 流动发生在裂缝线性流阶段流动发生在裂缝线性流阶段 , 此时此时 , 井底压力动态可以井底压力动态可以(kěyǐ)用下式描述用下式描述 :裂缝(liè fèng)表皮第36页/共66页第三十七页，共67页 2. 有限导流裂缝有限导流裂缝(liè fèng)的裂缝的裂缝(liè fèng)－－地层－－地层双线性流阶段双线性流阶段 在裂缝在裂缝(liè fèng)－－地层双线性流阶段－－地层双线性流阶段 , 井底压井底压力动态可以用下式描述力动态可以用下式描述 :第37页/共66页第三十八页，共67页 3. 地层拟径向地层拟径向(jìnɡ xiànɡ)流阶段流阶段 在地层拟径向在地层拟径向(jìnɡ xiànɡ)流阶段流阶段 :FCD（低导流能力（低导流能力(nénglì)，，FCD<10））（高导流能力（高导流能力(nénglì)，，FCD>10））（低导流能力）（低导流能力）（高导流能力）（高导流能力）第38页/共66页第三十九页，共67页。
流动阶段流动阶段 mAB裂缝线性裂缝线性流流m.D裂缝－－裂缝－－地层双线地层双线性流性流m.D地层拟径地层拟径向流向流2m.D(低导流能力)2m.D(低导流能力)对于裂缝井不同流动阶段，产能方程都可以对于裂缝井不同流动阶段，产能方程都可以(kěyǐ)用二项式方程描述，只是系数用二项式方程描述，只是系数A不同，但对于系数不同，但对于系数B，在不同流动阶段，其值保持恒定在不同流动阶段，其值保持恒定压裂气井各流动阶段(jiēduàn)气井产能方程系数表第39页/共66页第四十页，共67页 六、水侵气藏气水井六、水侵气藏气水井六、水侵气藏气水井六、水侵气藏气水井两相产能方程形式及产能测试两相产能方程形式及产能测试两相产能方程形式及产能测试两相产能方程形式及产能测试(cèshì)(cèshì)(cèshì)(cèshì)资料分资料分资料分资料分析方法析方法析方法析方法 气田开发气田开发(kāifā)进入中后期后进入中后期后 , 一般气田都要一般气田都要产水产水 , 为了寻求气井产水后的流入动态需要进行测为了寻求气井产水后的流入动态需要进行测试试 , 但是但是 , 人们发现人们发现 , 对于产水气井对于产水气井 , 所测得的资所测得的资料在有些情况下料在有些情况下 , 难以用常规的分析方法进行处理难以用常规的分析方法进行处理 , 为此为此 , 这里对产水气井的流入曲线方法进行探索。
这里对产水气井的流入曲线方法进行探索 （一）产水气井（一）产水气井(qì jǐnɡ)气藏的渗流规律探索气藏的渗流规律探索 气井气井(qì jǐnɡ)产水以后产水以后 , 气藏的渗流规律将发生气藏的渗流规律将发生变化变化 , 存在气水两相流动存在气水两相流动 , 在两相流动中阻力明显增在两相流动中阻力明显增加加 , 这是这是第40页/共66页第四十一页，共67页 1. 形成上述现象的原因：形成上述现象的原因：1) 毛管阻力毛管阻力 一般在渗流一般在渗流(shèn liú)运动中毛管力多以运动中毛管力多以 阻力阻力出现当然出现当然 , 个别液面引起的毛管力是有限的但个别液面引起的毛管力是有限的但在两渗流在两渗流(shèn liú)区区 , 两相液体呈分散混杂状流两相液体呈分散混杂状流 动可以有很多处弯液面动可以有很多处弯液面 , 当毛管阻力大到一定程当毛管阻力大到一定程度时度时 , 就不能忽略就不能忽略因为对其中一相来讲因为对其中一相来讲 , 另一相可以看成是地层骨架的增加另一相可以看成是地层骨架的增加 , 因此孔隙缩小因此孔隙缩小(suōxiǎo) , 阻力增阻力增 大大 , 渗透率减小。
经渗透率减小经实验证明实验证明 , 两相各自渗透率之和两相各自渗透率之和 , 并不等于单相流动时并不等于单相流动时的绝对渗透率的绝对渗透率 , 因此因此 , 两相渗流时两相渗流时 , 不能仅看成是粘滞不能仅看成是粘滞摩擦阻力的增加摩擦阻力的增加 , 而且还有新的阻力产生而且还有新的阻力产生第41页/共66页第四十二页，共67页 2) 贾敏效应产生的阻力贾敏效应产生的阻力 两相渗流的另一种两相渗流的另一种(yī zhǒnɡ)渗流形态是渗流形态是 : 其中一其中一相成液滴或气泡状分散在另一相中运动相成液滴或气泡状分散在另一相中运动 , 当液滴或气当液滴或气泡在直径变化的毛管中运动时泡在直径变化的毛管中运动时 , 由于变化而产生附加由于变化而产生附加毛管阻力毛管阻力2. 产水气井气体的渗流规律产水气井气体的渗流规律 由于存在毛管阻力、贾敏效应由于存在毛管阻力、贾敏效应 , 在气井两相渗流在气井两相渗流时时 , 存在一个存在一个(yī ɡè)临界渗流速度临界渗流速度 , 根据国内外大量的实根据国内外大量的实验研究表明，气相的渗流速度与压力梯度满足：验研究表明，气相的渗流速度与压力梯度满足：第42页/共66页第四十三页，共67页。
vvC2vC1将将0－－A段用段用直线直线(zhíxiàn)表表示，而后示，而后A-B-C采用二项采用二项式描述：式描述：对气相：对气相：第43页/共66页第四十四页，共67页 对水相，由于其紊流效应程度相对对水相，由于其紊流效应程度相对(xiāngduì)于气相很于气相很小，可以忽略：小，可以忽略：----达西流动的渗流起始临界达西流动的渗流起始临界(lín jiè)流速流速----紊流系数紊流系数(xìshù)----气体与岩石之间的作用系数气体与岩石之间的作用系数第44页/共66页第四十五页，共67页 在上述在上述(shàngshù)渗流速度方程式的基础上，渗流速度方程式的基础上，可以建立气水两相稳定渗流数学模型，求解得出气可以建立气水两相稳定渗流数学模型，求解得出气井气水两相流入动态规律：井气水两相流入动态规律：对气相：对气相：对水相：对水相：水的产量水的产量(chǎnliàng)第45页/共66页第四十六页，共67页 对于对于(duìyú)某一口井、某一某一口井、某一时间，时间，、、A、、B都为定值都为定值理论计算理论计算(jì suàn)表明，表明，一般一般(yībān)很小，当气井很小，当气井出水时，出水时，以小于以小于 的产量无法举升液体生产，（携液角度）因此的产量无法举升液体生产，（携液角度）因此一般满足上述二项式。
一般满足上述二项式故：故：（二）产水气井系统试井资料处理（二）产水气井系统试井资料处理对气相：对气相：第46页/共66页第四十七页，共67页 △ △Pw’是产水气井中克服非达西低速渗流、气液是产水气井中克服非达西低速渗流、气液相互作用以及液固相互作用毛管力等作用力的综合相互作用以及液固相互作用毛管力等作用力的综合(zōnghé)反映即在气水两相渗流时，只有生产压反映即在气水两相渗流时，只有生产压力的平方差大于力的平方差大于△ △Pw’ 后，气井才会生产后，气井才会生产压力压力(yālì)气产量气产量(chǎnliàng)是水能够生产的最是水能够生产的最小井底流压小井底流压第47页/共66页第四十八页，共67页 对水相：对水相： 计算表明计算表明(biǎomíng)，当，当qqgwkp情况：情况：压力压力(yālì)水产量水产量(chǎnliàng)是是qg>qgkp时满足方程的外推压力值时满足方程的外推压力值是水能够生产的是水能够生产的最小井底流压最小井底流压第48页/共66页第四十九页，共67页。
（三）应用（三）应用(yìngyòng)实例实例工作制度起止时间井底流压MPa产气量104m3/d产水量m3/d12月6日12:00~16:0010.0392.03125122月6日21:00~23:0010.0921.75723932月7日13:00~16:3010.6911.45719442月7日6:00~8:3011.6170.7187154某井于某井于1996年年2月进行月进行(jìnxíng)了生产测试：了生产测试：关井后测了压力关井后测了压力(yālì)恢复曲线，分析得到外推地恢复曲线，分析得到外推地层压力层压力(yālì)第49页/共66页第五十页，共67页 采用优化或试凑算法，计算得到气相流入曲线采用优化或试凑算法，计算得到气相流入曲线(qūxiàn)方程：方程：第50页/共66页第五十一页，共67页 水相：水相：采用采用(cǎiyòng)线性回归，计算得到水相流入曲线方程：线性回归，计算得到水相流入曲线方程：第51页/共66页第五十二页，共67页 七、气井七、气井七、气井七、气井(qì jǐnɡ)(qì jǐnɡ)(qì jǐnɡ)(qì jǐnɡ)合理配产合理配产合理配产合理配产（一）气井（一）气井(qì jǐnɡ)合理配产应考虑的合理配产应考虑的因素因素 气井的配产即确定气井的合理产量。
气井的配产即确定气井的合理产量 在组织新井投产时，首先要确定气井的合理产量保在组织新井投产时，首先要确定气井的合理产量保持合理产量不仅可以使气井在较低的投入持合理产量不仅可以使气井在较低的投入(tóurù)下较长时下较长时期稳产，而且可以使气藏能在合理的采气速度下获得较高的期稳产，而且可以使气藏能在合理的采气速度下获得较高的采收率，从而获得最好的经济效益采收率，从而获得最好的经济效益 气井的合理产量必须在充分掌握气藏地下、地面有关资气井的合理产量必须在充分掌握气藏地下、地面有关资料的基础上，由编制出的开发方案（或试采方案）来确定料的基础上，由编制出的开发方案（或试采方案）来确定 第52页/共66页第五十三页，共67页 确定气井合理产量有如下具体确定气井合理产量有如下具体(jùtǐ)要要求：求： 1. 气藏保持合理采气速度气藏保持合理采气速度气藏合理的采气速度应满足的条件气藏合理的采气速度应满足的条件(tiáojiàn)是：是： (1)气藏应保持较长时间稳产：稳产时间的长短不气藏应保持较长时间稳产：稳产时间的长短不仅与气藏储量和产量的大小有关与气藏足否有边、底仅与气藏储量和产量的大小有关与气藏足否有边、底水，边、底水活跃程度等其他因素有关。
水，边、底水活跃程度等其他因素有关 (2)气藏压力均衡下降气藏压力均衡下降可避免气藏压力均衡下降气藏压力均衡下降可避免边、底水舌进、锥进，这对有水的开采十分重要；边、底水舌进、锥进，这对有水的开采十分重要； (3)气井无水采气期长，无水期采气量高；气井无水采气期长，无水期采气量高； (4)气藏开采时间相对较短，采收率高；气藏开采时间相对较短，采收率高； (5)所需井数少，投资低，经济效益好所需井数少，投资低，经济效益好 第53页/共66页第五十四页，共67页 2．气井井身结构．气井井身结构(jiégòu)不受破坏不受破坏3．气井出水．气井出水(chū shuǐ)时间晚，不造成早期突发性水时间晚，不造成早期突发性水淹淹 气井生产压差过大，会引起底水锥进或边水气井生产压差过大，会引起底水锥进或边水舌进尤其舌进尤其(yóuqí)是裂缝性气藏，地层水将沿裂是裂缝性气藏，地层水将沿裂缝窜进，引起气井过早出水，甚至造成早期突发缝窜进，引起气井过早出水，甚至造成早期突发性水淹气井过早出水，产层受地层水伤害，将性水淹气井过早出水，产层受地层水伤害，将造成不良后果：造成不良后果： （1)加速产量递减。
气层的一部分渗流通道被水占据，使单相流变为两相流，气相渗透率降低，增大气体渗流阻力，产气量大幅度下降，递减加快 (2)地层水沿裂缝、高渗透带窜进，气体被水封隔、遮挡，气体流动受阻，部分区块变成死气区，使采收率降低 (3)气井出水后水气比增加，造成油管中气液两相流动，使压力损失增加，井口压力下降，严重时会造成积液，产气量下降，甚至造成气井过早停喷，大大缩短气井寿命 第54页/共66页第五十五页，共67页 4.平稳平稳(píngwěn)供气、产能接替供气、产能接替 连续平稳供气是天然气生产的基本要求气井在生产过程中随连续平稳供气是天然气生产的基本要求气井在生产过程中随着地层压力下降着地层压力下降(xiàjiàng)，产量最终不可避免要下降，产量最终不可避免要下降(xiàjiàng)，，产量下降产量下降(xiàjiàng)速度主要与储量和产量的大小有关、合理产量速度主要与储量和产量的大小有关、合理产量的确定可以使气井产量的下降的确定可以使气井产量的下降(xiàjiàng)不致于过快，能保持阶段不致于过快，能保持阶段性相对稳产，既能满足平稳供气的需要，也为新井产能接替争取时性相对稳产，既能满足平稳供气的需要，也为新井产能接替争取时间。
间第55页/共66页第五十六页，共67页 对于储量大小不同的气田或气藏，其采气速度和对于储量大小不同的气田或气藏，其采气速度和稳产年限可按下述标准控制：储量大于等于稳产年限可按下述标准控制：储量大于等于50×108m3的气藏，采气速度为的气藏，采气速度为 3％～％～5％，稳产期要％，稳产期要求在求在10年以上年以上(yǐshàng)；储量为；储量为10～～50×108m3的气的气藏，采气速度为藏，采气速度为5％左右，稳产期要求％左右，稳产期要求5～～8年；储量年；储量小于小于10×108m3的气藏．采气速度为的气藏．采气速度为5％～％～6％，稳产％，稳产期期5～～8年5.合理合理(hélǐ)产量与市场需求协调产量与市场需求协调 第56页/共66页第五十七页，共67页 （二）气井产能的确定（二）气井产能的确定(quèdìng)（预测）（预测）1 采气指数采气指数(zhǐshù)法气井法气井产能产能统计采气指数统计采气指数(zhǐshù)与地层测试解释有效渗透率或与地层测试解释有效渗透率或地层系数或统计米采气指数地层系数或统计米采气指数(zhǐshù)与有效渗透率的与有效渗透率的关系关系 2 单位地层压力法气井产能单位地层压力法气井产能第57页/共66页第五十八页，共67页。
无阻流量与地层系数一般地并不直接成线性关系，它还与地层压力无阻流量与地层系数一般地并不直接成线性关系，它还与地层压力相关，这种关系在非均质较为严重、生产井段较长的气层表现相关，这种关系在非均质较为严重、生产井段较长的气层表现(biǎoxiàn)尤为突出尤为突出 第58页/共66页第五十九页，共67页 3 单位地层系数采气指数单位地层系数采气指数(zhǐshù)法确定气井产能法确定气井产能气井在生产时，常会不可忽略地存在一定的紊惯流即非达西气井在生产时，常会不可忽略地存在一定的紊惯流即非达西（非线性）流影响，使气井产能基本上满足二项式产能方程，（非线性）流影响，使气井产能基本上满足二项式产能方程，此时，采气指数此时，采气指数J除与气井产量有关外，还与地层和流体物除与气井产量有关外，还与地层和流体物性相关，不再是一常数，也就是说，当气藏各井层的污染程性相关，不再是一常数，也就是说，当气藏各井层的污染程度不同，差别较大时，特别度不同，差别较大时，特别(tèbié)是当气井非线性渗流时，是当气井非线性渗流时，气井采气指示曲线将是一条过原点的抛物线气井采气指示曲线将是一条过原点的抛物线 此时，常规的（米）采气指数此时，常规的（米）采气指数(zhǐshù)法配产应用法配产应用意义不大。
为此，可以定义单位地层系数采气指数意义不大为此，可以定义单位地层系数采气指数(zhǐshù)：： 第59页/共66页第六十页，共67页 单位地层系数采气指数单位地层系数采气指数J’消除了地层系数消除了地层系数Kh 值的影响，而对于一个区值的影响，而对于一个区块或气藏而言，地层温度块或气藏而言，地层温度T、气体粘度、气体粘度μ、原始气体压缩因子、原始气体压缩因子Z差异都差异都不大，泄流半径不大，泄流半径re、井径、井径rw取对数后对取对数后对J’的影响亦不大，因此，的影响亦不大，因此，J’就就主要主要(zhǔyào)因各气井污染程度不同而不同，即主要因各气井污染程度不同而不同，即主要(zhǔyào)与视表与视表皮皮S’有关 第60页/共66页第六十一页，共67页 在得出单位地层系数采气指数在得出单位地层系数采气指数J’后，再应用气藏工程后，再应用气藏工程(gōngchéng)经验，取原始地层压力的经验，取原始地层压力的10％～％～15%为气井的合理为气井的合理生产压差生产压差△ △P，或根据气田的实际生产情况统计确定出气井的合理，或根据气田的实际生产情况统计确定出气井的合理生产压差，以及由测井资料生产压差，以及由测井资料KL与试油（试井）解释资料与试油（试井）解释资料Ke关系得关系得出出(Kh)e后，即可计算气井的产能。
对于某些气田如青海涩北气田后，即可计算气井的产能对于某些气田如青海涩北气田因地层砂岩疏松，容易出砂，合理生产压差还需进行研究，参考因地层砂岩疏松，容易出砂，合理生产压差还需进行研究，参考地层临界出砂压差地层临界出砂压差 4 比产能法计算比产能法计算(jì suàn)气井产能气井产能气井的产量气井的产量(chǎnliàng)系数系数 第61页/共66页第六十二页，共67页 比产能比产能---单位单位(dānwèi)厚度和单位厚度和单位(dānwèi)地地层压力平方的绝对无阻流量层压力平方的绝对无阻流量 比产能与地层有效比产能与地层有效(yǒuxiào)渗透率的关系为：渗透率的关系为： 第62页/共66页第六十三页，共67页 （三）常用气井（三）常用气井(qì jǐnɡ)配产方法配产方法1、经验、经验(jīngyàn)法法 经验法是国内外油气田开发工作者长期经验的总结，经验法是国内外油气田开发工作者长期经验的总结，它是按无阻流量它是按无阻流量(liúliàng)的的1/4～～1/6作为油气井生产的产作为油气井生产的产量，无多大的理论依据可循量，无多大的理论依据可循2、采气曲线法、采气曲线法 采气曲线法确定气井合理产量着重考虑的是采气曲线法确定气井合理产量着重考虑的是减少气井渗流的非线性效应。
减少气井渗流的非线性效应第63页/共66页第六十四页，共67页 气井的生产压差Pe-Pwf是地层压力Pe和气井产量qg的函数根据大量的计算表明，在产量比较小时(xiǎoshí)，气井生产压差与产量成直线关系，随着产量的增加，生产压差的增加不再沿直线增加而是高于直线，这是气井表现了明显的非达西效应第64页/共66页第六十五页，共67页 3、最优化方法、最优化方法(fāngfǎ) 最优化方法配产是建立在气井(qì jǐnɡ)多种因素多目标优化方法基础上的，以气井(qì jǐnɡ)的产量高，消耗的地层能量小为主要目标，以满足气井(qì jǐnɡ)携液，生产压差不超过额定值，气流速度不太高以不导致油套管迅速冲蚀、地层出砂为约束条件的一种配产方法 模型模型(móxíng)（略）（略）4、、 考虑地层流入和井筒到地面分离器的协调配产考虑地层流入和井筒到地面分离器的协调配产 主要是对气井进行配产研究时，不仅考虑地层中的流入能力，而且考虑井筒中的流动以及井筒携液、地面输气压力要求、分离器压力对气井产能的影响，将几种因素结合，进行协调研究、配产如，在考虑地层流入动态时，需考虑表皮、非达西效应、完井段等影响因素；在计算井筒流动时，不仅考虑油套管大小，而且考虑井筒中的相态变化及嘴流，同时考虑井筒中的携液能力。
第65页/共66页第六十六页，共67页 内容(nèiróng)总结会计学2) 既要了解储层特性参数又要了解边界状况的关井时间(shíjiān)计算1. 有限导流裂缝的裂缝线性流阶段裂缝－－地层双线性流两相产能方程形式及产能测试资料分析方法将0－A段用直线表示，而后A-B-C采用二项式描述：储量小于10×108m3的气藏．采气速度为5％～6％，稳产期5～8年比产能---单位厚度和单位地层压力平方的绝对无阻流量4、 考虑地层流入和井筒到地面分离器的协调配产第六十七页，共67页。