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气藏工程第五章气井产能分析与设计

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Gas reservoir EngineeringGas reservoir Engineering))气气 藏工藏工 程程第五章第五章 气井产能分析与设计气井产能分析与设计 目目 录录第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 天然气的物理化学性质天然气的物理化学性质第三章第三章 烃类流体相态烃类流体相态第四章第四章 气藏物质平衡、储量计算及采收率气藏物质平衡、储量计算及采收率第五章第五章 气井产能分析与设计气井产能分析与设计第六章第六章 气藏动态分析气藏动态分析 第五章第五章 气井产能分析与设计气井产能分析与设计 本章学习的主要内容l稳定状态流动的气井产能公式l拟稳定状态流动的气井产能公式l气井产能经验公式l气井产能试井工艺l产能曲线异常原因分析l完井方式对气流入井的影响 基本概念产能:指一定回压下的气井供气量产能:指一定回压下的气井供气量产能试井:地层压力一定,以不同的井底流动压力产能试井:地层压力一定,以不同的井底流动压力测试气井的产气量,也称回压法试井测试气井的产气量,也称回压法试井 第一节 稳定状态流动的气井产能公式一、稳定状态流动达西公式二、非达西流动产能公式 一、稳定状态流动达西公式 为了建立气体从边界流到井底时流入气量与生为了建立气体从边界流到井底时流入气量与生产压差的关系式,首先,讨论服从达西定律平面径产压差的关系式,首先,讨论服从达西定律平面径向流。

向流 如图如图5--1,设想一水平、等厚、均质的气层,,设想一水平、等厚、均质的气层,气体径向流入井底气体径向流入井底 一、稳定状态流动达西公式图图 5--1 平面径向流模型平面径向流模型 一、稳定状态流动达西公式 服从达西定律的气体平面径向流,仍采用原来服从达西定律的气体平面径向流,仍采用原来的混合单位制,则基本微分表达式为的混合单位制,则基本微分表达式为((5--1))根据连续方程根据连续方程 一、稳定状态流动达西公式和偏差系数气体状态方程和偏差系数气体状态方程可将半径可将半径r处流量处流量qr折算为标准状态下的流量折算为标准状态下的流量qsc((5--2))将(将(5--1)代入()代入(5--2),分离变量得),分离变量得((5--3)) 一、稳定状态流动达西公式 对于稳定状态流动,外边界压力恒定,各过水对于稳定状态流动,外边界压力恒定,各过水断面流量不变,用标准状态下气井产气量断面流量不变,用标准状态下气井产气量qsc置换置换((5--3)式中的)式中的qr,并对(,并对(5--3)式积分,得)式积分,得((5--4))取取 ,同时采用目前气田,同时采用目前气田上实际使用的单位制。

式(上实际使用的单位制式(5--4)可以写为)可以写为((5--5)) 一、稳定状态流动达西公式Alhussaing和和Ramey提出的拟压力定义式为提出的拟压力定义式为所以所以((5--6))((5--7)) 一、稳定状态流动达西公式 实际工作中,实际工作中,ΨΨ可根据天然气的物性资料,用可根据天然气的物性资料,用数值积分法或其他方法求得数值积分法或其他方法求得使用拟压力概念,式(使用拟压力概念,式(5--5)可写为)可写为((5--8)或直接查函数表或直接查函数表 一、稳定状态流动达西公式式(式(5--8)还可以写为下面各式)还可以写为下面各式((5--9))((5--10))((5--11)) 一、稳定状态流动达西公式目前,气田上仍习惯于用压力如取平均压力目前,气田上仍习惯于用压力如取平均压力,并认为在积分范围内式常数,则,并认为在积分范围内式常数,则((5--5)可以简化为)可以简化为((5--12))((5--13)) 一、稳定状态流动达西公式同理可得出同理可得出((5--14))((5--15)) 式(式(5--14)可以认为是式()可以认为是式(5--11)的近似值,)的近似值,两者都是气体稳定流动的达西产能公式,简称气体两者都是气体稳定流动的达西产能公式,简称气体平面径向流方程。

平面径向流方程 一、稳定状态流动达西公式解:解: 一、稳定状态流动达西公式 以上公式都把整个气层视为均质,从外边界到井以上公式都把整个气层视为均质,从外边界到井底的渗透率没有任何变化实际上,钻井过程的钻井底的渗透率没有任何变化实际上,钻井过程的钻井液污染,会使井底附近气层的渗透率变坏,当气体流液污染,会使井底附近气层的渗透率变坏,当气体流入井底时,经过该地段就要多消耗一些压力;反之,入井底时,经过该地段就要多消耗一些压力;反之,一次成功的解堵酸化,有可能使井底附近气层的渗透一次成功的解堵酸化,有可能使井底附近气层的渗透性变好,当气体流入井底时,经过该地段就可以少消性变好,当气体流入井底时,经过该地段就可以少消耗一些压力耗一些压力 如果把井底附近渗透率没有任何变化时作为基线如果把井底附近渗透率没有任何变化时作为基线 一、稳定状态流动达西公式那么井底受污染相当于引起一个正的附加压降,井底那么井底受污染相当于引起一个正的附加压降,井底渗透性变好相当于引起一个负的附加压降,如图渗透性变好相当于引起一个负的附加压降,如图5--2所示图图5-2 井底正负压降井底正负压降 一、稳定状态流动达西公式 从图从图5--2可以看出,无论是钻井液污染对井底可以看出,无论是钻井液污染对井底附近岩层渗透性造成的伤害,或是酸化对它的改善,附近岩层渗透性造成的伤害,或是酸化对它的改善,都仅限于井壁附近很小的范围。

形象的描述这种影都仅限于井壁附近很小的范围形象的描述这种影响,称之为表皮效应,用表皮系数响,称之为表皮效应,用表皮系数S度量其值度量其值 Hawhins将表皮系数表示为将表皮系数表示为((5--16)) 分析分析ra和和rw范围内,渗透率变化前后拟压力差的范围内,渗透率变化前后拟压力差的变化,可以导出变化,可以导出S引起的拟压力降引起的拟压力降一、稳定状态流动达西公式由由Hawkins对对S的定义不难得出的定义不难得出((5--17)) 一、稳定状态流动达西公式或或 降表皮效应产生的压降合并到总压降中,则稳降表皮效应产生的压降合并到总压降中,则稳定流动达西产能公式为定流动达西产能公式为((5--18))((5--19)) 一、稳定状态流动达西公式((5--20))((5--21))((5--22)) 由以上各式可见,当气量一定时,正的由以上各式可见,当气量一定时,正的S可使可使 一、稳定状态流动达西公式生产压差增大,负的可使压差减小;当压差一定时,正的生产压差增大,负的可使压差减小;当压差一定时,正的S可可使气量减少,负的使气量减少,负的S可使气量增大。

可使气量增大 通过气井试井,了解通过气井试井,了解S的变化,及时采取措施,这对气体的变化,及时采取措施,这对气体稳产和增产极为重要稳产和增产极为重要例例5--2 在在5--1中,,若中,,若S==4或或S=-=-4,求产气量的变化求产气量的变化解:解: 一、稳定状态流动达西公式 二、非达西流动产能公式 达西定律使用粘滞性流体进行实验得出的,相当于管流中达西定律使用粘滞性流体进行实验得出的,相当于管流中的层流流动的层流流动 气体流入井中,垂直于流动方向的过水断面愈接近井轴愈气体流入井中,垂直于流动方向的过水断面愈接近井轴愈小,渗流速度急剧增加小,渗流速度急剧增加 井轴周围的高速流动相当于紊流流动,称为井轴周围的高速流动相当于紊流流动,称为非达西流动非达西流动在这种情况下达西公式就不再适用了,必须寻求其特有的流动在这种情况下达西公式就不再适用了,必须寻求其特有的流动规律 Forchheimer通过实验,提出了二次方程来描述非达西流通过实验,提出了二次方程来描述非达西流动动 二、非达西流动产能公式((5--23))对于平面径向流对于平面径向流ββ的通式为的通式为((5--24))((5--25)) 二、非达西流动产能公式在(在(5--24)中,总的压力梯度)中,总的压力梯度dp/dr由两部分组成。

由两部分组成总的压力总的压力梯度梯度达西流动达西流动部分部分非达西流非达西流动部分动部分 由于气体和液体粘度、密度的差异,在同样的总压力梯度由于气体和液体粘度、密度的差异,在同样的总压力梯度下,气体流速要比液体流速大至少一个数量级因此,讨论下,气体流速要比液体流速大至少一个数量级因此,讨论气流入井,井底周围出现非达西流动是气体突出的渗流特征气流入井,井底周围出现非达西流动是气体突出的渗流特征 二、非达西流动产能公式 气体流入井中越接近井轴,流速越高,所以非气体流入井中越接近井轴,流速越高,所以非达西流动产生的附加压降主要发生在井壁附近引达西流动产生的附加压降主要发生在井壁附近引入一个与流量相关的表皮系数入一个与流量相关的表皮系数Dqsc来描述它,并称来描述它,并称之为之为流量相关表皮系数(流量相关表皮系数( Dqsc )) 将(将(5--24)中的第二项(非达西流动部分的压)中的第二项(非达西流动部分的压降),用符号表示,则降),用符号表示,则((5--26)) 二、非达西流动产能公式在(在(5--26)中,如将压力单位换为)中,如将压力单位换为MPa将将 二、非达西流动产能公式((5--27))非达西流动系数非达西流动系数或或((5--28))惯性或紊流系数惯性或紊流系数 二、非达西流动产能公式 式(式(5--27)和式()和式(5--28)均表示非达西流动产生的能耗,)均表示非达西流动产生的能耗,即非达西流动部分产成压降的定义式。

即非达西流动部分产成压降的定义式 可视为一种压力扰动,流量一旦变化,可视为一种压力扰动,流量一旦变化, 立即变化立即变化这一附加压差合并到(这一附加压差合并到(5--21)或()或(5--22)中,为)中,为((5--29))((5--30)) 二、非达西流动产能公式((5--29))((5--30)) 式中式中S和和Dqsc都表示表皮系数,前者反映都表示表皮系数,前者反映井底附近渗透性变化的影响,后者反映井底井底附近渗透性变化的影响,后者反映井底流量变化的影响两者物理意义虽然不同,流量变化的影响两者物理意义虽然不同,但都发生在井底附近但都发生在井底附近 二、非达西流动产能公式 在同一条井底附近的压力分布曲线上,实际上很难区分在同一条井底附近的压力分布曲线上,实际上很难区分S和和Dqsc因此,常将因此,常将S和和Dqsc合并在一起,写为合并在一起,写为((5--31))在稳定试井时,测关井压力在稳定试井时,测关井压力恢复曲线或开井测压降曲线,恢复曲线或开井测压降曲线,可用来确定可用来确定S’S’ —视表皮视表皮系数系数引入视表皮系数的概念,式(引入视表皮系数的概念,式(5--29)和式()和式(5--30)可写为)可写为((5--32))((5--33)) 二、非达西流动产能公式例例5--3 在例在例5--1中,中,求求((1)表皮效应引起的附加压降;)表皮效应引起的附加压降; ((2)非达西流动引起的附加压降;)非达西流动引起的附加压降; ((3)这两种附加压降同时存在时的井底流动压力。

这两种附加压降同时存在时的井底流动压力解:解:((1)) 二、非达西流动产能公式2 2)) 二、非达西流动产能公式3 3)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 在一定范围的排气面积内,气井定产量生产一段较长时间,在一定范围的排气面积内,气井定产量生产一段较长时间,层内各压力随时间的变化相同,不同时间的压力分布曲线依时层内各压力随时间的变化相同,不同时间的压力分布曲线依时间变化互成一组平行的曲线族此时这种情况称为间变化互成一组平行的曲线族此时这种情况称为拟稳定状态拟稳定状态 压力消耗方式开发,多井采气的气田,在正常生产期内呈压力消耗方式开发,多井采气的气田,在正常生产期内呈拟稳定状态气井采气全靠排气范围内气体本身的弹性膨胀,拟稳定状态气井采气全靠排气范围内气体本身的弹性膨胀,没有外部气源补给对此情况,由气体等温压缩的定义式可以没有外部气源补给对此情况,由气体等温压缩的定义式可以推得推得 气体控制的烃气体控制的烃孔隙体积孔隙体积 气体等温气体等温压缩率压缩率 恒定的采气恒定的采气量量 ((5--34)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 设想圆形气层中心一口井定产量采气,在任一半径设想圆形气层中心一口井定产量采气,在任一半径r r,流过,流过的流量的流量 与与r r到边界半径之间的气层体积成正比到边界半径之间的气层体积成正比((5--35))换算到标准状换算到标准状态态r处的流量处的流量 当当r r = = 时时 当当r rw w << r << re e, ,可忽略可忽略r rw w((5--36))((5--37)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式将式(将式(5-375-37)中的代入式()中的代入式(5-35-3),可得),可得 ((5--38))或或 ((5--39))因为因为 ,忽略,忽略 则则 ((5--40))或或 ((5--41)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式当当r r= =r re e时时((5--42)) 对于拟稳定状态,一般不用不断变化难以确定的量,而用对于拟稳定状态,一般不用不断变化难以确定的量,而用气井控制气体积内的实际气体体积平均拟压力气井控制气体积内的实际气体体积平均拟压力, , 或用平均地层或用平均地层压力压力 。

则定义为则定义为((5--43)) 将(将(5 5--4343)代入()代入(5-415-41),得),得 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式((5--44))由于由于所以所以((5--45)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式((5--46)) 拟稳定状态虽属不稳定状态,但被视为一种半稳态拟稳定状态虽属不稳定状态,但被视为一种半稳态, ,仍可仍可按稳定状态处理因此,前节所介绍的表皮系数按稳定状态处理因此,前节所介绍的表皮系数s s和流量相关和流量相关表皮系数可代入式中表皮系数可代入式中5--47))或或((5--48)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式如用压力表示,如用压力表示,((5--49))((5--50)) 式(式(5-495-49)和式()和式(5-505-50)就是拟稳定状态流动气井产能公)就是拟稳定状态流动气井产能公式的两种常见的表达式,常用于处理产能试井资料式的两种常见的表达式,常用于处理产能试井资料 利用气井试井资料确定气井产能方程时,可将将式(利用气井试井资料确定气井产能方程时,可将将式(5-5-4949)改写成下面形式)改写成下面形式 国内称式(国内称式(5-51)或式()或式(5-52)为二项式。

为二项式方程右边第一项表示消耗于粘滞性引起方程右边第一项表示消耗于粘滞性引起的压力损失,第二项表示惯性引起的压的压力损失,第二项表示惯性引起的压力损失,这两项损失之和构成气流入井力损失,这两项损失之和构成气流入井的总压降的总压降 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式((5--51))或或 ((5--52))层流系数层流系数 紊流系数紊流系数 ((5--53))((5--54)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 确定式(确定式(5-525-52)中的)中的A A和和B B有两个途径:主要是通过产能有两个途径:主要是通过产能试井确定;另外在试井(包括不稳定试井)提供全部所需参试井确定;另外在试井(包括不稳定试井)提供全部所需参数的基础上,也可按式(数的基础上,也可按式(5-535-53)和式()和式(5-545-54)计算 式(式(5-525-52)可表示为)可表示为 ((5--55))这里仅是符号替代这里仅是符号替代 气井气井产能能试井可以井可以实测几几组q qscsc- - p p2 2数据从式(数据从式(7-557-55)可)可知,如普通方格知,如普通方格纸上作上作图,,纵轴标注注 p p2 2/ / q qscsc,横,横轴标注注q qscsc,,用几用几组实测试井数据作出的井数据作出的 p p2 2/ / q qscsc - - q qscsc关系关系应该是一直是一直线,,如如图示示5-35-3所示。

所示图中中A A为纵轴上的截距,上的截距,B B为直直线段斜率 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式图图5 5--3 3  p p2 2/ / q qscsc -- q qscsc 关系关系图 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式通过直线上可靠的两点通过直线上可靠的两点 根据式(根据式(7-557-55)列出)列出 此外,利用可靠的试井实测数据,也可用最小二乘法确定此外,利用可靠的试井实测数据,也可用最小二乘法确定A A和和B B 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式取点总数取点总数 A A、、B B一经确定,该井的产能方程即可写出,如果从其中求一经确定,该井的产能方程即可写出,如果从其中求解,则解,则 ((5--56))((5--57)) 已知,利用式(已知,利用式(7-587-58),),给一一p pwfwf,得一相,得一相应的的q qscsc,气井,气井的流入的流入动态曲曲线即可画出,如即可画出,如图5-45-4所示5--58)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式图图5-4 5-4 气井的流入动态曲线气井的流入动态曲线 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 将代入式(将代入式(5-585-58),所解出的流量称),所解出的流量称为气井的气井的绝对无阻流无阻流量量, ,用符号用符号AOFAOF表示。

表示 则 ((5--59))QAOF即为即为pwf=0时气井时气井流入动态曲线与横轴的流入动态曲线与横轴的交点交点 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 严格地讲,由于气体物性参数与压力有关,严格地讲,由于气体物性参数与压力有关,A A、、B B仅对测试仅对测试压降范围有效,将试井确定的含压降范围有效,将试井确定的含A A、、B B的产能方程用于测试压降的产能方程用于测试压降之外,例如用于确定井底压力为零时的绝对无阻流量之外,例如用于确定井底压力为零时的绝对无阻流量AOFAOF,应该,应该对对A A、、B B进行必要的校正,方能保证计算进行必要的校正,方能保证计算Q QAOFAOF的准确度的准确度 气井的气井的绝对无阻流量与气井无阻流量与气井设备因素无关井底回因素无关井底回压为零,零,用公式(用公式(5-595-59))计算出来的最大算出来的最大产气量,并非气井可以采出、气量,并非气井可以采出、井口可以井口可以记录的的产气量Q QAOFAOF反映气井的潜能,是反映气井的潜能,是评估气井的一估气井的一个重要参数,常用于气井分个重要参数,常用于气井分类,配,配产和其它公式中参数的无因和其它公式中参数的无因次化等。

次化等 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式由式(由式(5-505-50)也可以解出)也可以解出((5--60)) 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式例例5 5--4 4 用例用例5 5--1 1和例和例5 5--3 3的数据,如的数据,如求气井产量求气井产量1.1.不考虑表皮效应和非达西流动;不考虑表皮效应和非达西流动;2.2.考虑表皮效应和非达西流动考虑表皮效应和非达西流动 解解:(1:(1)用下面公式)用下面公式进行行计算算 因因 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式2 2)用下式进行计算)用下式进行计算 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式 第三节 气井产能经验方程 一、指数式产能方程一、指数式产能方程 Rawlins Rawlins 和和 SchelhardtSchelhardt 根据气井生产数据,总结出气井产能根据气井生产数据,总结出气井产能经验方程,亦称稳定回压方程或产能方程经验方程,亦称稳定回压方程或产能方程, ,国内气田上习惯称之国内气田上习惯称之为指数式它描述在一定的为指数式它描述在一定的 时,时, 与与 之间的关系式,写之间的关系式,写为:为:((5--61))对上式的两端取对数对上式的两端取对数((5--62)) 第三节 气井产能经验方程 气井产能试井可以实测几组 数据。

从式(5-62)可知,在双对数纸是作图,纵坐标 横坐标为 ,用几组实测试井数据作出的 关系应为一直线,如图5-5所示该线称为稳定回归直线或产能直线,四川气田上称之为指数式指示曲线图图5-5 5-5 关系图关系图 第三节 气井产能经验方程对图5 5--5 5作几点作几点说明 1 1、指数、指数n n n n为图中直中直线斜率的倒数,斜率的倒数,n n==1 1/斜率对式(式(5 5--6262)而言)而言 ((5--63)) 第三节 气井产能经验方程 具体确定指数具体确定指数n n有两种方法:有两种方法:1 1)在直线上取两点代入式()在直线上取两点代入式(5 5--6363)计算;)计算;2 2)在所作图的纵轴上取)在所作图的纵轴上取1 1个对数周期相对应的横轴读数个对数周期相对应的横轴读数 则则 正确正确试井取得的井取得的n n值,通常在,通常在0.5-1.00.5-1.0之之间 ((5--64)) 第三节 气井产能经验方程 n n==1,1,直直线线段段与与横横轴轴成成4545°°, ,气气流流入入井井相相当当于于层层流流,,说说明明井井底附近没有发生与流量相的表皮效应,完全符合达西渗流规律。

底附近没有发生与流量相的表皮效应,完全符合达西渗流规律 n n=0.5=0.5,,直直线线段段与与横横轴轴成成 63.563.5°°,,表表示示气气流流入入井井完完全全符符合合达西流动规律达西流动规律 n n由由1.01.0向向0.50.5减减小小,,说说明明井井底底附附近近的的视视表表皮皮系系数数可可能能增增大大在在测测试试过过程程中中,,如如果果井井下下积积液液随随流流量量的的增增大大而而喷喷净净,,或或者者其其它它工工艺艺等等原原因因,,可可能能出出现现n n>1>1的的情情况况n n>1>1说说明明试试井井存存在在问问题题,,必必须查明原因,重新进行试井须查明原因,重新进行试井 第三节 气井产能经验方程2 2、系数、系数C C 如如图图5-55-5所所示示,,延延长长直直线线轴轴到到纵纵轴轴的的水水平平横横线线相相交交,,交交点点对对应应于于横横轴轴的的值值,,即即为为所所求求的的这这样样作作往往往往需需要要较较大大的的双双对对数纸,因此很少采用数纸,因此很少采用 若指数若指数n n已经确定,直接取直线上的一个点求已经确定,直接取直线上的一个点求C C值,例如值,例如((5--65)) RawlinsRawlins等人最初提出式(等人最初提出式(5-615-61),未曾给出),未曾给出C C的表达式,的表达式,仅为经验系数。

这里将仅为经验系数这里将C C与式(与式(5-505-50)比较,可作如下探讨比较,可作如下探讨 第三节 气井产能经验方程当当n n=1=1时时((5--66))当当0.5<0.5

二)产能曲线绘制(二)产能曲线绘制 在原来的指数式产能曲线在原来的指数式产能曲线上,画出一点法试井测得的数上,画出一点法试井测得的数据点据点 ,再过这点,再过这点画原产能曲线的平行线(右图)画原产能曲线的平行线(右图),这便是当时的产能曲线这便是当时的产能曲线 由此可以估算当时的无阻流量,也可以预测一定生产条件由此可以估算当时的无阻流量,也可以预测一定生产条件下的产量,下的产量, 方法与前面所述完全相同方法与前面所述完全相同三)一点法试井无阻流量经验公式(三)一点法试井无阻流量经验公式 如果再一个气田进行过一批井(层)的产能试井,取如果再一个气田进行过一批井(层)的产能试井,取得相当多的资料,则可以得出这个气田的产能和压力变化得相当多的资料,则可以得出这个气田的产能和压力变化的统计规律,即无阻流量的经验公式此后,在本气田或的统计规律,即无阻流量的经验公式此后,在本气田或领近地区的新井领近地区的新井( (层)进行测试时,如果没有取得回压试井层)进行测试时,如果没有取得回压试井或等时试井资料,但测得了一个稳定产量及相应的井底流或等时试井资料,但测得了一个稳定产量及相应的井底流压和地层压力,则可以采用经验公式估算该井(层)的无压和地层压力,则可以采用经验公式估算该井(层)的无助流量。

助流量二、一点法试井 1、方程的导出、方程的导出两式相除,两式相除,0.10130.10132 2≈0 0二、一点法试井当当pwf=0.1013MPa 1、方程的导出、方程的导出二、一点法试井令令 陈元千根据四川陈元千根据四川16个气田个气田16口井数据,统计出口井数据,统计出二、一点法试井取取 2、其他经验公式、其他经验公式((1010--2727))二、一点法试井 例例1 某探井进行双开双关试井,即以某探井进行双开双关试井,即以“初开井-初关井-终开初开井-初关井-终开井-终关井井-终关井”终开井的稳定产量终开井的稳定产量 ,对,对应的稳定井底流压应的稳定井底流压P Pwfwf=28.44=28.44MPa,MPa,而由终关井压力恢复曲线推算而由终关井压力恢复曲线推算的原始地层压力的原始地层压力P Pi i=32.94=32.94MPaMPa试估算该井的无阻流量试估算该井的无阻流量解:解:1)计算无因次压力)计算无因次压力2 2)计算无阻流量)计算无阻流量由式(由式(1010--2525)和()和(1010--26)26)分别得:分别得: 3 3、一点法试井无阻流量曲线、一点法试井无阻流量曲线 为了应用方便,可把一点法无阻流量经验公式,在直角为了应用方便,可把一点法无阻流量经验公式,在直角坐标图上画成坐标图上画成 与与 的关系曲线。

的关系曲线 右图就是由下面经右图就是由下面经验公式(下式)绘制的验公式(下式)绘制的无阻流量曲线无阻流量曲线 在例在例1 1中,中,结果与经验公式计结果与经验公式计算结果一致!算结果一致! 第三节 气井产能试井工艺本节学习的主要内容:本节学习的主要内容:一、试井设计一、试井设计 二、试井方法二、试井方法 第三节 气井产能试井工艺 气气井井产能能试井井的的主主要要目目的的是是确确定定气气井井井井底底流流入入动态具具体体地地说,,就就是是确确定定一一口口气气井井的的产能能方方程程,,也也就就是是确确定定一一口口气气井井自身固有的自身固有的A A、、B B或或C C、、n n等参数 气气井井产能能试井井提提供供的的数数据据,,对确确定定气气田田的的合合理理产量量、、开开发井井数数、、油油管管和和集集输管管网网尺尺寸寸、、压气气机机站站的的规模模和和分分析析井井底底污染染程程度度等等方方面面,,都都是是不不可可缺缺少少的的基基础数数据据同同时,,对生生产预测和和气藏数气藏数值模模拟,也提供了必要的参数也提供了必要的参数 一、试井设计 试试井井设设计计的的内内容容要要确确保保实实现现试试井井的的目目的的::是是确确定定气气井井产产能能,,还还是是确确定定地地层层参参数数,,或或者者是是两两者者兼兼顾顾。

这这里里主主要要讲讲产产能能试试井井时时,,试井设计应该考虑哪些问题试井设计应该考虑哪些问题 气气井井的的产产能能试试井井设设计计内内容容依依井井而而定定,,无无不不变变的的模模式式主主要要取决于气藏特征、井内流体性质和计划采用的试井方法取决于气藏特征、井内流体性质和计划采用的试井方法1 1.地面流程.地面流程 对不不含含硫硫化化氢的的干干气气井井,,试井井所所需需的的地地面面流流程程较简单,,主主要要设备是是针形形阀、、流流量量计、、油油套套管管压力力表表、、静静重重压力力计、、温温度度计、、取取样装装置置和和大大气气压力力计等等若若是是生生产井井试气气,,一一般般原原有有的的井井场流流程程设备可可以以借借用用若若是是刚完完钻的的井井试气气,,应准准备放放喷管管线和和临界流速流量界流速流量计 一、试井设计 对对于于凝凝析析气气井井的的和和气气水水井井,,井井内内的的流流体体是是气气液液两两相相,,针针形形阀阀之之后后增增加加保保温温或或防防水水化化物物设设备备及及安安装装气气液液分分离离器器、、气气液液取样装置和计量仪表取样装置和计量仪表 对对于于含含硫硫化化氢氢的的气气井井,,除除设设备备、、仪仪表表和和管管线线需需要要考考虑虑抗抗硫硫材材质质和和采采取取防防硫硫措措施施外外,,应应采采用用撬撬装装式式轻轻型型硫硫装装置置处处理理含含硫硫气气体体。

若若气气体体无无法法处处理理,,应应在在远远离离井井口口((25m25m以以外外))安安装装离离地地高高度度不不低低于于`12m`12m的的火火炬炬管管线线,,在在取取得得环环保保部部门门的的同同意意时时点点火燃烧2 2.仪表.仪表 试井井资料是否准确,料是否准确,仪表是一关表是一关键 一、试井设计3 3.放喷.放喷 试试井井前前,,确确信信井井底底有有积积液液存存在在时时,,应应采采取取放放喷喷措措施施,,在在较较大大的的生生产产压压差差下下,,喷喷净净井井底底积积液液如如果果气气井井是是与与集集输输管管网网相相连连,,放放喷喷意意味味着着用用较较大大的的产产气气量量多多生生产产一一段段时时间间如如果果这这样样作作还还可可能能放放喷喷干干净净,,则则有有必必要要另另拉拉放放喷喷管管线线向向大大气气放放喷喷向向大大气气放放喷喷时时,,放放喷喷管管线线尽尽可可能能铺铺直直,,切切忌忌急急弯弯,,同同时时固固紧紧放放喷喷管管线线出出口位置宜高,喷出的气流应点火燃烧口位置宜高,喷出的气流应点火燃烧 一、试井设计4 4.安排测试气量的顺序.安排测试气量的顺序 从从多多大大气气量量试试到到多多大大气气量量,,气气量量从从小小到到大大或或是是反反之之,,这这是是试井设计应该确定的问题。

试井设计应该确定的问题 气气井井井井中中的的最最大大关关井井压压力力和和井井口口流流动动压压力力,,在在一一定定情情况况下下反反映映了了地地层层压压力力和和井井底底流流动动压压力力,,井井口口流流动动压压力力的的变变化化也也意意味味着着产产气气量量的的变变化化气气井井试试井井时时,,以以井井口口最最大大压压力力为为基基数数,,试试井井的的最最小小流流量量和和最最大大流流量量控控制制在在不不大大于于井井口口最最大大关关井井压压力力的的95%95%和不小于和不小于75%75% 流流量量的的选选择择还还应应结结合合气气井井的的地地层层情情况况,,在在所所确确定定的的流流量量范范围围内内,,不不会会引引起起气气井井出出砂砂或或造造成成水水的的舌舌进进或或锥锥进进对对于于气气水水同同产井,最小产量不能低于气带水所需的最小气量产井,最小产量不能低于气带水所需的最小气量 一、试井设计 但但是是,,也也要要防防止止流流量量太太小小,,造造成成井井口口温温度度过过低低或或调调压压((节节流流))压压差差过过大大促促进进水水化化物物的的生生成成对对于于凝凝析析气气井井,,更更要要控控制制生生产产压压差差,,尽尽可可能能杜杜绝绝在在地地层层或或井井底底凝凝析析出出液液烃烃。

同同时时,,流流量量的的选选择择还还要要顾顾及及工工程程因因素素例例如如,,油油管管允允许许冲冲蚀蚀流流速速,,井井口口设备的安全,以及地面井场流程设备的承受及处理能力设备的安全,以及地面井场流程设备的承受及处理能力 通通常常试井井的的流流量量应是是从从小小到到大大,,按按正正顺序序试井井反反之之,,称称为反反顺序序试井井如如果果水水化化物物的的生生成成是是试井井中中的的主主要要矛矛盾盾,,用用反反顺序序试井井可可以以提提高高井井底底温温度度,,有有利利于于防防止止水水化化物物的的生生成成此此外外,,如果井底如果井底积液是一主要液是一主要问题,反,反顺序序试井也有考井也有考虑的可能 对对于于每每一一口口气气井井,,应应根根据据气气层层、、流流体体和和地地面面工工艺艺条条件件,,具具体确定试气量的大小范围和顺序体确定试气量的大小范围和顺序 一、试井设计5 5.确定压力稳定依据.确定压力稳定依据 气气井井产产能能试试井井就就是是稳稳定定试试井井,,试试井井资资料料的的可可信信程程度度取取决决于于稳稳定定绝绝对对的的稳稳定定是是不不可可能能实实现现的的,,这这就就提提出出在在什什么么情情况况下视为稳定,并开始录取试井资料的问题。

下视为稳定,并开始录取试井资料的问题 渗流力学给出一个计算压力稳定所需时间的公式渗流力学给出一个计算压力稳定所需时间的公式((5--69)) 稳定试井如何判别是否稳定,常规的作法是井口压力降低稳定试井如何判别是否稳定,常规的作法是井口压力降低(如开井)或恢复(如关井)的过程中,在记录压力后(如开井)或恢复(如关井)的过程中,在记录压力后1515(或(或3030)分钟内,压力变化小于前一个记录压力读数千分之一,即)分钟内,压力变化小于前一个记录压力读数千分之一,即可认为气井已稳定可认为气井已稳定 二、试井方法这里介绍气井产能试井常用的三种试井方法:这里介绍气井产能试井常用的三种试井方法:1.1.常规回压试井,亦称多点试井;常规回压试井,亦称多点试井;2.2.等时试井;等时试井;3.3.致密低渗透气层的改进等时试井致密低渗透气层的改进等时试井 1.常规回压试井试井步骤如下:试井步骤如下: (1)(1)关井测压关井测压 气井放喷,确信井底积液已经喷净,即可关井关井时,气井放喷,确信井底积液已经喷净,即可关井关井时,应记录压力恢复数据备用。

关井一段时间,井口压力恢复已应记录压力恢复数据备用关井一段时间,井口压力恢复已达压力稳定的规定时,精确测量最大的井口关井压力达压力稳定的规定时,精确测量最大的井口关井压力 (2)(2)开井试气开井试气 关井测压结束即可开井试气试气测点不少于关井测压结束即可开井试气试气测点不少于4 4个测点按试井设计规定的顺序测试,并尽可能保持设计选定的流量按试井设计规定的顺序测试,并尽可能保持设计选定的流量无大的变化每一个测试流量下,生产到井口流压已趋稳定无大的变化每一个测试流量下,生产到井口流压已趋稳定后,精确测量后,精确测量q qscsc和和p pwfwf一个流量接一个流量重复上述操作,一个流量接一个流量重复上述操作,将设计安排的几个流量完成,即可关井或转入正常生产将设计安排的几个流量完成,即可关井或转入正常生产 1.常规回压试井上述试井步骤上述试井步骤 如下图所示如下图所示图图5 5--6 6 常规回压试井常规回压试井q qscsc-t-t和和p pwfwf-t-t 1.常规回压试井例例5-5 5-5 常规回压试井资料如下:常规回压试井资料如下:1.1.求(指数式)产能方程、求(指数式)产能方程、AOFAOF、作气井流入动态曲线;、作气井流入动态曲线;2.2.求(二项式)产能方程、求(二项式)产能方程、AOFAOF。

1.常规回压试井解解 (1(1)首先将所给试井资料整理如下:)首先将所给试井资料整理如下:根据表中根据表中 数据,在双对数纸上作图,如图数据,在双对数纸上作图,如图5-75-7所示 1.常规回压试井图图 5--7 图图 在所作产能曲线直线部在所作产能曲线直线部位,从纵轴上取一对数周期位,从纵轴上取一对数周期上的两点计算上的两点计算n n和和C C 1.常规回压试井所求(指数式)产能方程和所求(指数式)产能方程和AOFAOF 根据产能公式,计算不同井底回压下的产气量,列入下根据产能公式,计算不同井底回压下的产气量,列入下表,并作出气井流入动态曲线,如图表,并作出气井流入动态曲线,如图5-85-8所示 1.常规回压试井(2)(2)将试井数据整理如下表将试井数据整理如下表 1.常规回压试井图图5-8 5-8 P Pwfwf-q-qscsc图图 1.常规回压试井 1.常规回压试井所求二项式产能方程和绝对无阻流量为所求二项式产能方程和绝对无阻流量为 比较指数式与二项式计算的比较指数式与二项式计算的AOFAOF值可看出,指数式计算的值可看出,指数式计算的AOFAOF大于二项式计算的大于二项式计算的AOFAOF。

从理论上讲,后者较正确,它考虑从理论上讲,后者较正确,它考虑了流量增大紊流效应的影响前者是在双对数纸上外推直线确了流量增大紊流效应的影响前者是在双对数纸上外推直线确定定AOFAOF,没有顾及流量大会引起直线段向上弯曲的影响因此,,没有顾及流量大会引起直线段向上弯曲的影响因此,按直线外推的按直线外推的AOFAOF值偏大 2、等时试井 常规回压试井为取得一条准确的常规回压试井为取得一条准确的 关系曲线,规关系曲线,规定至少要测定至少要测4 4个稳定的测点,因而历时较长特别是在低渗透个稳定的测点,因而历时较长特别是在低渗透层试井 CullenderCullender等人提出的等时试井,主要出发点就是缩短试等人提出的等时试井,主要出发点就是缩短试井时间 其基本思路简述如下:气流入进井有效泄流半径仅与测试其基本思路简述如下:气流入进井有效泄流半径仅与测试流量的生产持续时间有关,而与测试流量数值大小无关因此,流量的生产持续时间有关,而与测试流量数值大小无关因此,对测试选定的几个流量,只要在开井后相同的生产持续时间测对测试选定的几个流量,只要在开井后相同的生产持续时间测试,都具有相同的有效泄流半径。

试,都具有相同的有效泄流半径 2、等时试井 将几个测试流量生产持续时间相同的测压点(例如,将几个测试流量生产持续时间相同的测压点(例如,3 3小小时,时,6 6小时测的井底流压)分别按照相同的时距(例如,小时测的井底流压)分别按照相同的时距(例如,3 3小小时的等时距、时的等时距、6 6小时的等时距等),在双对数纸上作小时的等时距等),在双对数纸上作 关系曲线,得到一组相互平行的(指数关系曲线,得到一组相互平行的(指数n n相同)的等时曲线相同)的等时曲线任选其中一条确定指数方程中的指数任选其中一条确定指数方程中的指数n n但是,各等时曲线的但是,各等时曲线的系数系数C C并不相同,它随生产持续时间的增长而减小到压力接并不相同,它随生产持续时间的增长而减小到压力接近稳定时,近稳定时,C C也趋于恒值也趋于恒值 2、等时试井图图5-9 5-9 等时试井的等时试井的q qscsc--t t和和p pwfwf--t t图图 2、等时试井等时试井的步骤与常规回压法试井相比较有以下特点:等时试井的步骤与常规回压法试井相比较有以下特点: ((1 1)等时试井每测试一个流量,都必须在预先规定的生产)等时试井每测试一个流量,都必须在预先规定的生产持续时间测量井底流动压力。

要测几次井底流压,时间间隔又持续时间测量井底流动压力要测几次井底流压,时间间隔又是多长,完全是人为的,没有统一的规定是多长,完全是人为的,没有统一的规定 ((2 2)每测量完一个流量,等时试井都要关井恢复压力,待)每测量完一个流量,等时试井都要关井恢复压力,待地层压力恢复到地层压力恢复到 ,再开井测试下一个流量由于流量从小到,再开井测试下一个流量由于流量从小到大,每次关井到压力恢复到大,每次关井到压力恢复到 ,所需的关井时间逐渐增长所需的关井时间逐渐增长 ((3 3)等时试井最后的一个流量的测点,要求达到稳定等时试井最后的一个流量的测点,要求达到稳定 利用等时试井资料在双对数纸上作利用等时试井资料在双对数纸上作 ~~ 图,每一时距图,每一时距有一直线,如图有一直线,如图5-105-10所示 2、等时试井图图5-10 5-10 等时试井等时试井 ~~ 图图 2、等时试井例例5-6 5-6 等时试井所取的资料:平均气层压力为等时试井所取的资料:平均气层压力为 ;用;用4 4个流量试井,每一流量下分别在个流量试井,每一流量下分别在3 3、、6 6小时测量井底流动压力;小时测量井底流动压力;最后一个测点,持续生产最后一个测点,持续生产172172小时,测得延时流为小时,测得延时流为 稳定井底压力为稳定井底压力为 ;等时测压数据见下表,求气井产;等时测压数据见下表,求气井产能公式(指数式)和能公式(指数式)和Q QAOFAOF。

qwf 2、等时试井 解解: : 根据等时测压数据计算如下表:根据等时测压数据计算如下表: 在双对数纸上作图,如图在双对数纸上作图,如图5-115-11所示所示 2、等时试井图图5-11 5-11 q qscsc-Δp-Δp2 2图图 2、等时试井在在3 3小时的等时线上取一对数同期求小时的等时线上取一对数同期求n n 3.改进后的等时试井 等时试井每测一个流量必须关井求等时试井每测一个流量必须关井求 几次关井,特别几次关井,特别是在岩性致密的低渗透气层关井,所需时间仍然较长,因此等是在岩性致密的低渗透气层关井,所需时间仍然较长,因此等时试井缩短试井时间的目的很难实现对于如何缩短等时试井时试井缩短试井时间的目的很难实现对于如何缩短等时试井时间的问题,时间的问题,19591959年年KatzKatz等人提出改进意见,要点是:每一测等人提出改进意见,要点是:每一测试流量下的试气时间和关井时间都相同试流量下的试气时间和关井时间都相同, ,如图如图5-125-12中的中的 ;每;每次关井到规定时间次关井到规定时间 就测量气层压力就测量气层压力 未稳定),并用未稳定),并用 代替代替 计算下一测试流量相应的计算下一测试流量相应的 ( (即即 ) )。

等时试等时试井经过这样的改进,缩短时间的目的就可达到,其结果与等时井经过这样的改进,缩短时间的目的就可达到,其结果与等时试井比较相差微虽然对此方法尚无充分的理论说明,但仍为试井比较相差微虽然对此方法尚无充分的理论说明,但仍为气田广泛采用气田广泛采用 3.修正等时试井例例5-7 5-7 改进后等时试井所取资料:改进后等时试井所取资料:平均气层压力为平均气层压力为 ;用;用4 4个测试流量试井,每一流量下个测试流量试井,每一流量下生产生产1212小时就测井底流压小时就测井底流压 ,最后持续试气,最后持续试气8181小时,测得延小时,测得延时流量为时流量为 ,稳定的井底压力为,稳定的井底压力为 ;等时;等时测压数据见下表求气井产能公式(指数式)和测压数据见下表求气井产能公式(指数式)和AOFAOF 3.修正等时试井 解解: : 根据等时测压数据计算如下表根据等时测压数据计算如下表, ,并作图并作图5-135-13图图5-13 5-13 q qscsc- -ΔpΔp2 2图图在图在图5-135-13中中1212小时等时线上取一对数周期小时等时线上取一对数周期, ,求求n n 3.修正等时试井 第五节 完井方式对气流入井的影响 钻井打开气层,产气层段的井底结构称为钻井打开气层,产气层段的井底结构称为完井方式完井方式。

基本的完井方式有三种:基本的完井方式有三种:裸眼完井、射孔完井和射孔-裸眼完井、射孔完井和射孔-砾石衬管完井砾石衬管完井 气流入井除了受气层渗流阻力、表皮效应和紊流等因素气流入井除了受气层渗流阻力、表皮效应和紊流等因素的影响外,完井方式和完井质量的好坏也是气流入井的重要的影响外,完井方式和完井质量的好坏也是气流入井的重要控制因素控制因素 完井方式对气流入井的影响主要是完井方式本身产生的完井方式对气流入井的影响主要是完井方式本身产生的各种附加阻力,产能方程仍可用式(各种附加阻力,产能方程仍可用式(5 5--2525)的二项式表示的二项式表示但是,对于不同的完井方式,层流系数但是,对于不同的完井方式,层流系数A A和紊流系数和紊流系数B B有其不有其不同的内涵同的内涵 一、裸眼完井 气流入井地层能量主要消耗于地层,产能方程为气流入井地层能量主要消耗于地层,产能方程为((5--81))((5--82))((5--83))地层层流系数地层层流系数(径向)(径向) 地层紊流系数地层紊流系数(径向)(径向) 二、射孔完井 钻穿气层后,循环泥浆起出钻穿气层后,循环泥浆起出钻具,下油层套管注水泥固井,钻具,下油层套管注水泥固井,要求水泥上返一定高度。

待水泥要求水泥上返一定高度待水泥凝固后,下入射孔器对正气层射凝固后,下入射孔器对正气层射孔子弹射穿套管和水泥环,并孔子弹射穿套管和水泥环,并射进气层一定深度,使气层与井射进气层一定深度,使气层与井底连通,这样的完井工艺谓之射底连通,这样的完井工艺谓之射孔完井目前射孔器有子弹射孔孔完井目前射孔器有子弹射孔器和聚能射孔器两种弹间夹角器和聚能射孔器两种弹间夹角有多种类型(有多种类型(0 0°°、、9090°°、、120120°°、、180180°°),按压井液分还有正压),按压井液分还有正压射孔和过油管负压射孔之别完射孔和过油管负压射孔之别完井工艺程序基本相同井工艺程序基本相同图图5--17 射孔完井示意图射孔完井示意图 二、射孔完井 气流入井地层能量主要消耗于气层、射孔孔眼及其附近,气流入井地层能量主要消耗于气层、射孔孔眼及其附近,产能公式可写为产能公式可写为 射孔孔眼层流部分的能量消耗取决于射孔孔数、射孔器射孔孔眼层流部分的能量消耗取决于射孔孔数、射孔器类型、所用泥浆性能和由于射孔对孔眼周围岩石的压实程度类型、所用泥浆性能和由于射孔对孔眼周围岩石的压实程度等因素。

等因素 三、射孔-砾石衬管完井 在射孔井段再下一带筛眼的衬管,并在衬管与油管之间充在射孔井段再下一带筛眼的衬管,并在衬管与油管之间充填砾石,这种完井方式称之为射孔-砾石衬管完井填砾石,这种完井方式称之为射孔-砾石衬管完井 产能方程为产能方程为((5 5--9393)) 这种完方式多用于高渗透性、胶结疏松的砂层,孔眼周围这种完方式多用于高渗透性、胶结疏松的砂层,孔眼周围压实环的渗透性要好一些但被砾石充填的孔道单相渗透的阻压实环的渗透性要好一些但被砾石充填的孔道单相渗透的阻力明显增加力明显增加 第六节 产能测试资料异常时的产能分析方法1 1、测试资料异常的原因、测试资料异常的原因 要获得回压试井正常的产能曲线,必须在测试过程中,要获得回压试井正常的产能曲线,必须在测试过程中,使二项式系数使二项式系数A A、、B B和指数式系数和指数式系数c c、、n n基本保持不变要达基本保持不变要达到这一点,则要求在测试期间气藏特性到这一点,则要求在测试期间气藏特性( (K K,,ΦΦ,,h h,,T T) )、流、流体性质体性质( (单相单相) )、井底结构保持不变,另外就是要求测试达、井底结构保持不变,另外就是要求测试达到稳定,否则会得出异常的产能曲线。

引起测试产能曲线到稳定,否则会得出异常的产能曲线引起测试产能曲线异常的原因很多,归结起来,主要包括以下几个方面异常的原因很多,归结起来,主要包括以下几个方面 1 1)井底积液,获取的压力偏小)井底积液,获取的压力偏小( (例如压力计未下致产例如压力计未下致产层中部或用井口测试计算井底压力等层中部或用井口测试计算井底压力等) ) 1 1、测试资料异常的原因、测试资料异常的原因 要获得回压试井正常的产能曲线,必须在测试过程中,要获得回压试井正常的产能曲线,必须在测试过程中,使二项式系数使二项式系数A A、、B B和指数式系数和指数式系数c c、、n n基本保持不变要达基本保持不变要达到这一点,则要求在测试期间气藏特性到这一点,则要求在测试期间气藏特性( (K K,,ΦΦ,,h h,,T T) )、流、流体性质体性质( (单相单相) )、井底结构保持不变,另外就是要求测试达、井底结构保持不变,另外就是要求测试达到稳定,否则会得出异常的产能曲线引起测试产能曲线到稳定,否则会得出异常的产能曲线引起测试产能曲线异常的原因很多,归结起来,主要包括以下几个方面异常的原因很多,归结起来,主要包括以下几个方面。

1 1)井底积液,获取的压力偏小)井底积液,获取的压力偏小( (例如压力计未下致产例如压力计未下致产层中部或用井口测试计算井底压力等层中部或用井口测试计算井底压力等) )第六节 产能测试资料异常时的产能分析方法 1、测试资料异常的原因 2)2)泥浆或措施后液体进入地层,井底有堵塞,井附近泥浆或措施后液体进入地层,井底有堵塞,井附近渗透率变小,阻力增大泥浆或液体可能随测试产量增大渗透率变小,阻力增大泥浆或液体可能随测试产量增大逐渐解除逐渐解除 3)3)关井未稳定,使测取的地层压力偏小关井未稳定,使测取的地层压力偏小 4)4)每个工作制度都未稳定就进行测试、使测取的每个工作制度都未稳定就进行测试、使测取的P Pwfiwfi、、q qscisci不准确 5)5)稳定试井过程中,井周围地层凝析油析出或含水饱稳定试井过程中,井周围地层凝析油析出或含水饱和度变化,改变了地层附近的渗流条件和度变化,改变了地层附近的渗流条件 6)6)底水锥进或边水舌进,即使水未进入井中,也改变底水锥进或边水舌进,即使水未进入井中,也改变了地层内的渗流特征。

了地层内的渗流特征 1、测试资料异常的原因 7)7)井底出砂,这一点对疏松砂岩地层尤其要注意控制,井底出砂,这一点对疏松砂岩地层尤其要注意控制,不能使测试产量或压差过大而挤坏套管不能使测试产量或压差过大而挤坏套管 8)8)井间或层间干扰井间或层间干扰 9)9)对于压力敏感地层,气层渗透率对于压力敏感地层,气层渗透率K K和孔隙度和孔隙度ΦΦ随压随压力变化 10)10)井口或地面流程漏气井口或地面流程漏气凡是出现上述情况的测试气井,产能曲线都可能出现异常凡是出现上述情况的测试气井,产能曲线都可能出现异常 2、常见几种异常类型及处理方法 通常对回压试井的正常测试数通常对回压试井的正常测试数据,绘制成据,绘制成△△p p2 2-q-qscsc的关系曲线在直的关系曲线在直角坐标中应是一条通过原点凹向角坐标中应是一条通过原点凹向△△p p2 2轴的曲线,如右图曲线轴的曲线,如右图曲线1 1所示,所示,这是正常曲线的初步识别然而实这是正常曲线的初步识别然而实际测试的指示曲线,有可能出现曲际测试的指示曲线,有可能出现曲线线2 2或曲线或曲线3 3所示的情况,顺测点趋所示的情况,顺测点趋势延长曲线,不通过原点,或者出势延长曲线,不通过原点,或者出现其他形状的异常曲线。

现其他形状的异常曲线 原四川石油管理局在原四川石油管理局在19761976年神经作过一次统计,大约有年神经作过一次统计,大约有1 1//3 3的的测试出现异常当出现异常时,如何分析、识别和判断呢测试出现异常当出现异常时,如何分析、识别和判断呢? ?图图4 4--16 16 回压试井的指示曲线回压试井的指示曲线 2、常见产能曲线的类型 在实际测试中,经常有多种因素引起产能曲线的形状在实际测试中,经常有多种因素引起产能曲线的形状发生变化,有些形状相似但引起的原因却不相同因此,发生变化,有些形状相似但引起的原因却不相同因此,既要依据产能曲线的形状,又要依据气井和气藏的具体特既要依据产能曲线的形状,又要依据气井和气藏的具体特点、仪器设备的状况,找出影响产能曲线变化的主要因素,点、仪器设备的状况,找出影响产能曲线变化的主要因素,作出符合客观实际的解释作出符合客观实际的解释 下面我们列出常见产能曲线的类型下面我们列出常见产能曲线的类型 2、常见产能曲线的类型 2、常见产能曲线的类型 2、常见产能曲线的类型 2、常见几种异常类型及处理方法 在一些情况下,可以比较容易地识别出原因井进行校在一些情况下,可以比较容易地识别出原因井进行校正处理。

正处理 实际中,由于种种原因,无法获得地层压力实际中,由于种种原因,无法获得地层压力 ,但,但可获得每个工作制度的准确产量可获得每个工作制度的准确产量q qscisci和流动井底压力和流动井底压力P Pwiwi,,此时对几个测点写出联立方程:此时对几个测点写出联立方程:…1 1)类型一(当得不到地层压力时的处理))类型一(当得不到地层压力时的处理) 2、常见几种异常类型及处理方法 对上述联立方程组,用下式减上式,消去对上述联立方程组,用下式减上式,消去 ,然后,然后两端除以产量差,得线性方程组:两端除以产量差,得线性方程组:((4 4--2828)) 由上式可看出,若绘制由上式可看出,若绘制 关关系曲线,可得一直线,此直线截距为系曲线,可得一直线,此直线截距为A A,斜率为,斜率为B B,可得到,可得到该井产能方程该井产能方程 在一些情况下,由于关井时间不足,末达到稳定即测在一些情况下,由于关井时间不足,末达到稳定即测取压力,显然,以此压力作为地层压力是偏小的,若测取取压力,显然,以此压力作为地层压力是偏小的,若测取2)2)类型二类型二( (当测取的地层压力偏小时的识别和校正当测取的地层压力偏小时的识别和校正) ) 2、常见几种异常类型及处理方法压力以压力以pe表示,绘制指示曲线将如上表示,绘制指示曲线将如上4--16图曲线图曲线3所示,所示,若绘制二项式产能曲线将如图若绘制二项式产能曲线将如图4--17所示。

所示图图4 4--17 17 地层压力偏小时二项地层压力偏小时二项式产能曲线式产能曲线 由此可判别是地层压力由此可判别是地层压力偏小的情况出现这种曲线,偏小的情况出现这种曲线,可以不必重测,仅需进行如可以不必重测,仅需进行如下校正即可设下校正即可设 为真实平为真实平均地层压力,此压力和实测均地层压力,此压力和实测压力压力 之差为:之差为: 2、常见几种异常类型及处理方法显然显然((4 4--2929))二项式产能方程:二项式产能方程:((4 4--3030))将(将(4 4--2929)式代入()式代入(4 4--3030)式整理得:)式整理得:((4 4--3131))其中其中((4 4--3232)) 2、常见几种异常类型及处理方法C Ce e值可以从值可以从 实测指示曲线(图实测指示曲线(图4 4--1616)读出将产能方程表示为:将产能方程表示为:((4 4--3333))图图4 4--18 18 校正后的二项式产能曲线校正后的二项式产能曲线此时绘制此时绘制 二项式产能曲线,如图二项式产能曲线,如图4 4--1818所示,该直线截距为二项式所示,该直线截距为二项式A A,斜率为,斜率为B B,利用(,利用(4 4--3232))式,求解出式,求解出 ,可求,可求 ,仍,仍可计算出可计算出 。

2、常见几种异常类型及处理方法3)3)类型三类型三( (当测取的井底流压偏小时的识别和校正处理当测取的井底流压偏小时的识别和校正处理) ) 在某些情况下,比如井筒积液,在某些情况下,比如井筒积液,由于压力计未下至产层中部,若井由于压力计未下至产层中部,若井筒仍按纯气柱考虑,势必造成流动筒仍按纯气柱考虑,势必造成流动井底压力偏低的情况,此时,指示井底压力偏低的情况,此时,指示曲线出现异常,如图曲线出现异常,如图4 4——1616曲线曲线2 2所所示,顺测点的曲线趋势延长,不交示,顺测点的曲线趋势延长,不交于坐标于坐标原点,而是与轴原点,而是与轴图图4 4--19 19 井底流压偏小时的井底流压偏小时的二项式产能曲线二项式产能曲线相交,在相交,在 轴上有一截距轴上有一截距 ,在,在 产能曲线产能曲线图上,得不到直线,而呈图图上,得不到直线,而呈图4—19所示异常曲线所示异常曲线 2、常见几种异常类型及处理方法此时可采取如下方法校正:此时可采取如下方法校正: 设设p pwfwf为真实井底压力,为真实井底压力,p pw w为实测的或计算的井底压力,为实测的或计算的井底压力,有:有:((4 4--3434))当井筒内液注不变时,有:当井筒内液注不变时,有:((4 4--3535))真实的流动方程为:真实的流动方程为:((4 4--3636)) 2、常见几种异常类型及处理方法将(将(4 4--3535)式代入()式代入(4 4--3636)式得:)式得:((4 4--3737))式中式中((4 4--3838))((4--37)两端同时除以)两端同时除以qsc得:得:((4 4--3939)) 由式(由式(4 4--3737)可见,当)可见,当q qscsc=0=0时,在时,在ΔΔp p2 2--q qscsc的关系图的关系图(图(图4 4--1616)上,)上, ΔΔp p2 2≠0≠0,所以在,所以在ΔΔp p2 2坐标轴上有一截距坐标轴上有一截距C Cw w 2、常见几种异常类型及处理方法绘制绘制 二项式产能曲线,可得一直二项式产能曲线,可得一直线,如图线,如图4--20所示。

所示图图4 4--20 20 校正后的二项式产能曲线校正后的二项式产能曲线 由该直线的截距求由该直线的截距求A A,,斜率求斜率求B B 现在的问题是各工作现在的问题是各工作制度下制度下C Cw w值是不同的,如值是不同的,如何求各工作制度下的何求各工作制度下的C Cwiwi呢呢?由(?由(4 4--3838)式不难看出,)式不难看出,p pw w是实测值或计算值,要是实测值或计算值,要求求C Cw w,关键在于求,关键在于求δδ 2、常见几种异常类型及处理方法 若关井后液体退出地层,当若关井后液体退出地层,当q qscsc=1=1时,时, ,由图,由图4 4--1616,,q qscsc=0=0时,由式(时,由式(4 4--3838)式解出:)式解出:((4 4--4040))由此,可求出各工作制度下的由此,可求出各工作制度下的C Cwiwi:: 由于由于C Cwowo是由是由 实测曲线顺势向左延长与实测曲线顺势向左延长与 的交点求出的,因此,的交点求出的,因此,C Cwowo有可能偏大或偏小,此有可能偏大或偏小,此时,时, 二项式产能曲线不为直线,而为如图二项式产能曲线不为直线,而为如图 2、常见几种异常类型及处理方法4 4--2121所示曲线所示曲线1 1或曲线或曲线3 3的情况,应再确定的情况,应再确定C Cwowo,,重复上述过重复上述过程,直到得出直线为止。

程,直到得出直线为止图图4 4--21 21 C Cwowo对二项式产能曲线的影响对二项式产能曲线的影响 2、常见几种异常类型及处理方法4 4)测试时井筒或井底附近残留液体逐渐吸净的识别)测试时井筒或井底附近残留液体逐渐吸净的识别 一些新井或措施后的井测试时,一些新井或措施后的井测试时,若测试前未用最大产气量放喷,井若测试前未用最大产气量放喷,井内或井底附近残留液体,随测试产内或井底附近残留液体,随测试产量增大,残留液体被逐渐带出以至量增大,残留液体被逐渐带出以至喷净,这时测试的喷净,这时测试的ΔΔp p2 2--q qscsc指示曲指示曲线会如图线会如图4 4--2222曲线曲线2 2所示,曲线凹所示,曲线凹向向q qscsc轴,表明每降低单位压差所获轴,表明每降低单位压差所获产量会越来越多,若再继续顺次回产量会越来越多,若再继续顺次回测,则可得正常曲线(如图测,则可得正常曲线(如图4 4--2222曲线曲线1 1)图图4 4--22 22 井筒附近存在积液井筒附近存在积液时的指示曲线时的指示曲线 2、常见几种异常类型及处理方法5 5)底水锥进的识别)底水锥进的识别 有底水存在的气藏,应特别注意控制测试产量,以免有底水存在的气藏,应特别注意控制测试产量,以免测试产量过大,形成底水锥进甚至锥进突入井中,有底水测试产量过大,形成底水锥进甚至锥进突入井中,有底水的气井测试时二项式产能曲线会出现图的气井测试时二项式产能曲线会出现图4 4--2323所示的情况。

所示的情况图图4 4--23 23 底水锥进影响的二项式底水锥进影响的二项式产能曲线产能曲线ABAB段段-未形成水锥,得直线;-未形成水锥,得直线;BCBC段段-水锥已淹没部分产层厚-水锥已淹没部分产层厚度、渗流阻力增大,得曲线度、渗流阻力增大,得曲线CDCD段段-水锥已淹没产层顶部,-水锥已淹没产层顶部,气必须穿过水才能进入井中,气必须穿过水才能进入井中,出现随出现随ΔΔp p2 2上升,上升,q qscsc反而下降,反而下降,曲线倒转曲线倒转 2、常见几种异常类型及处理方法 对于有边水舌进的气藏,若测试井已受到边水舌进的对于有边水舌进的气藏,若测试井已受到边水舌进的影响,有与底水锥进时类似的情况影响,有与底水锥进时类似的情况6 6)凝析油影响)凝析油影响 对含凝析油的气藏,一定要注意测试产量引起的压力对含凝析油的气藏,一定要注意测试产量引起的压力降,是否会使井底流压低于初始露点压力,若测试产量由降,是否会使井底流压低于初始露点压力,若测试产量由小到大,在此过程中,小产量的测点不会引起井底流压低小到大,在此过程中,小产量的测点不会引起井底流压低于露点压力,且凝析范围(两相区)随产量增大而扩大,于露点压力,且凝析范围(两相区)随产量增大而扩大,此时,此时, ΔΔp p2 2--q qscsc曲线高于正常曲线。

如图曲线高于正常曲线如图4 4--2424,其中的,其中的1 1、、2 2、、3 3这三点,因不出现凝析油,点子落在正常曲线上这三点,因不出现凝析油,点子落在正常曲线上 2、常见几种异常类型及处理方法4 4--24 24 凝析油影响的指示曲线凝析油影响的指示曲线4 4、、5 5两点是因为出现凝析油后改两点是因为出现凝析油后改变井底渗流条件,使渗流阻力增变井底渗流条件,使渗流阻力增大,点子不能落在正常曲线大,点子不能落在正常曲线①①上,上,因而凝析气井测试曲线因而凝析气井测试曲线②②高于曲高于曲线线①① 总之,引起测试异常的原因总之,引起测试异常的原因很多,这里只列举了几种情况,很多,这里只列举了几种情况,对于具体的测试井,若对于具体的测试井,若出现异常,必须具体分析出现异常,必须具体分析 3、气井稳定试井的应用 气井的产能试井在生产中主要用于气井产能的确定和气井的产能试井在生产中主要用于气井产能的确定和合理配产,分析气井的生产动态,预测气井压力、产量随合理配产,分析气井的生产动态,预测气井压力、产量随时间的变化等,主要包括以下几个方面时间的变化等,主要包括以下几个方面。

1 1.气井产能分析.气井产能分析 气井产能通常用无阻流量表示,以此对比气井最大的气井产能通常用无阻流量表示,以此对比气井最大的生产能力,与能够使气井稳定生产的合理产量之间没有之生产能力,与能够使气井稳定生产的合理产量之间没有之间的换算关系对于经验方法配产,通常用无阻流量的间的换算关系对于经验方法配产,通常用无阻流量的1/31/3~~1/51/5作为合理产量,有一定的适用性,但也有很大的作为合理产量,有一定的适用性,但也有很大的局限性作为气井产能分析,无阻流量是最重要的依据作为气井产能分析,无阻流量是最重要的依据 3 、气井稳定试井的应用2 2.气井动态分析.气井动态分析 利用试井指示曲线可以分析气井动态,根据对二项式利用试井指示曲线可以分析气井动态,根据对二项式指示曲线的分析,大致有以下几种情况指示曲线的分析,大致有以下几种情况1)1)产能曲线呈直线型产能曲线呈直线型 高、中、低产的正常气井高、中、低产的正常气井( (产纯气或带少量的凝析油产纯气或带少量的凝析油和水和水) )一般指示曲线一般指示曲线( (二项式、指数式二项式、指数式) )都呈直线型,在四都呈直线型,在四川气田的川气田的355355次稳定试井资料中,该类占次稳定试井资料中,该类占230230次,表明四川次,表明四川气井大多符合二项式渗流规律。

气井大多符合二项式渗流规律2 2)产能曲线上翘型)产能曲线上翘型 由于底水的锥起和边水的舌进,井底附近渗透性能变由于底水的锥起和边水的舌进,井底附近渗透性能变坏,在同样的生产压差下,气井产量明显降低坏,在同样的生产压差下,气井产量明显降低 3 、气井稳定试井的应用 因此,气井的合理产量应控制在指示曲线上翘以前直因此,气井的合理产量应控制在指示曲线上翘以前直线段上,以延长气井无水采气期一旦水淹没了产层,气线段上,以延长气井无水采气期一旦水淹没了产层,气相渗透率严重降低,气体在气层和井筒内流动所受阻力增相渗透率严重降低,气体在气层和井筒内流动所受阻力增大,以致出现了生产压差增大气量反而减小的现象,指示大,以致出现了生产压差增大气量反而减小的现象,指示曲线发生倒转,如图曲线发生倒转,如图4 4——2323所示3)3)下弯型指示曲线下弯型指示曲线 若气井指示曲线出现下弯型,如图若气井指示曲线出现下弯型,如图4-22曲线曲线①①所示,可所示,可能是以下几种原因造成的:能是以下几种原因造成的: (1)井底有堵塞或积液,小产量点测试时井底污物带不出井底有堵塞或积液,小产量点测试时井底污物带不出来。

大产量带出了一部分污物,部分改善了井底渗透性能,来大产量带出了一部分污物,部分改善了井底渗透性能,使指示曲线呈下弯型使指示曲线呈下弯型 3 、气井稳定试井的应用 (2)(2)高、低压两个气层干扰,测试时小产量点井底压力高、低压两个气层干扰,测试时小产量点井底压力高,低压层气产出较少,主要由高压层产气随着井底压高,低压层气产出较少,主要由高压层产气随着井底压力降低,低压层气体向井筒的流量增加,好似井底渗透性力降低,低压层气体向井筒的流量增加,好似井底渗透性能变好,而使指示曲线呈下弯型能变好,而使指示曲线呈下弯型 (3)(3)若产量测点由大到小测试,转点后测点产量、压力若产量测点由大到小测试,转点后测点产量、压力未稳定也会出现下弯型情况未稳定也会出现下弯型情况4)产能曲线的截距为负值产能曲线的截距为负值 二项式产能曲线虽是直线,但其截距为负其原因是二项式产能曲线虽是直线,但其截距为负其原因是地层压力偏低或井底有积液地层压力偏低或井底有积液 3 、气井稳定试井的应用5)5)指示曲线不规则型指示曲线不规则型 这种指示曲线无法整理出气井产能方程。

造成不规则这种指示曲线无法整理出气井产能方程造成不规则的原因主要是测点的产量压力没有稳定,除人为因素外,的原因主要是测点的产量压力没有稳定,除人为因素外,大多是一些小产量气井,由于渗透性差,测点的产量压力大多是一些小产量气井,由于渗透性差,测点的产量压力不易稳定.因此对小产量低渗透气井,必须采用等时试井不易稳定.因此对小产量低渗透气井,必须采用等时试井或修正等时试井或修正等时试井3 3、气井动态预测、气井动态预测 主要是预测气井压力、产量随时间的变化规律,也是主要是预测气井压力、产量随时间的变化规律,也是编制气藏开发设计的依据之一编制气藏开发设计的依据之一 3 、气井稳定试井的应用 气井的二项式方程给出了气井产量与井底流动压力之气井的二项式方程给出了气井产量与井底流动压力之间的关系在不同的地层压力下,给定气井产量便可确定间的关系在不同的地层压力下,给定气井产量便可确定气井井底流动压力,或者给定气井井底流动压力便可预测气井井底流动压力,或者给定气井井底流动压力便可预测气井产量气井产量4 4.裂缝性气藏产能试井的应用.裂缝性气藏产能试井的应用 指数式和二项式方程是源于均质气藏的理论研究结果,指数式和二项式方程是源于均质气藏的理论研究结果,通过对四川裂缝性气藏多年来产能试井资料的研究认为,通过对四川裂缝性气藏多年来产能试井资料的研究认为,指数式、二项式方程完全适用于裂缝性气藏。

经四川气田指数式、二项式方程完全适用于裂缝性气藏经四川气田长期生产资料的检验,符合程度比较好长期生产资料的检验,符合程度比较好 3 、气井稳定试井的应用 对高产气井进行动态预报,压力误差一般在对高产气井进行动态预报,压力误差一般在5 5%~%~1010%%之间,产量误差在之间,产量误差在1010%一%一3030%以内方程适用时间长,一%以内方程适用时间长,一次比较好的试井方程可以使用次比较好的试井方程可以使用1010年以上对气藏连通,生年以上对气藏连通,生产制度变化不大的中、低产气井,用二项式、指数式方程产制度变化不大的中、低产气井,用二项式、指数式方程进行预报,压力、产量误差均在进行预报,压力、产量误差均在1010%一%一3030%以内5 5、产能试井应注意问题、产能试井应注意问题 在推导二项式方程或指数式方程时,对气井和气藏都假在推导二项式方程或指数式方程时,对气井和气藏都假设为一种理想情况而实际问题对这种假设有一定的适应性设为一种理想情况而实际问题对这种假设有一定的适应性和范围,在解释试井结果时,有时会出现异常和偏差,因此和范围,在解释试井结果时,有时会出现异常和偏差,因此必须了解这些假设:必须了解这些假设: 3 、气井稳定试井的应用(1)整个气藏都处于等温条件下;整个气藏都处于等温条件下;(2)忽略了重力影响;忽略了重力影响;(3)流体流动是单相的;流体流动是单相的;(4)介质是均质的和各向同性的,且孔隙度是常识;介质是均质的和各向同性的,且孔隙度是常识;(5)渗透率与压力无关;渗透率与压力无关;(6)流体粘度和偏差系数是常数;流体粘度和偏差系数是常数;(7)流动是径向或柱面流动。

流动是径向或柱面流动 由此在进行气井产能试井测试和解释时应注意以下两个由此在进行气井产能试井测试和解释时应注意以下两个方面问题:方面问题: 3 、气井稳定试井的应用 (1)(1)纯气井测试时,在一般情况下可以用井口测试压纯气井测试时,在一般情况下可以用井口测试压力计算至井底进行解释处理对带水井或凝析油含量较高力计算至井底进行解释处理对带水井或凝析油含量较高的气井,必须直接下压力计至产层中部测量井底压力的气井,必须直接下压力计至产层中部测量井底压力 (2)(2)对于高产气井,由于测试时各点压降很小,井口对于高产气井,由于测试时各点压降很小,井口气流温度变化又较大,此时必须实测静、动地温梯度和各气流温度变化又较大,此时必须实测静、动地温梯度和各测点的井口气流温度,以便在计算地层压力测点的井口气流温度,以便在计算地层压力P PR R和流动压力和流动压力P Pwfwf时,有准备的井筒温度,否则会导致井底压力极大的误时,有准备的井筒温度,否则会导致井底压力极大的误差,而不能整理出指数式和二项式方程差,而不能整理出指数式和二项式方程。

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