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1、测试合理生产压差的确定方法测试合理生产压差的确定方法 测试合理生产压差的确定方法测试合理生产压差的确定方法测试合理生产压差确定的意义测试合理生产压差确定的意义测试合理生产压差确定应考虑的因素测试合理生产压差确定应考虑的因素测试合理生产压差的确定方法测试合理生产压差的确定方法测试合理生产压差确定的意义测试合理生产压差确定的意义生产压差过小，使得侵入井底附近地带中生产压差过小，使得侵入井底附近地带中钻井泥浆中的固相微粒难以排除，达不到钻井泥浆中的固相微粒难以排除，达不到清除井壁附近污染的目的清除井壁附近污染的目的。生产压差过小，还可能使井筒中的积液难生产压差过小，还可能使井筒中的积液难以排出，造成
2、井底积液。以排出，造成井底积液。 测试合理生产压差确定的意义测试合理生产压差确定的意义生产压差过大，又可能造成气体渗流的非生产压差过大，又可能造成气体渗流的非线性效应严重，使用压力恢复资料所求得线性效应严重，使用压力恢复资料所求得的地层渗透率值，不是反映地层的真实值。的地层渗透率值，不是反映地层的真实值。 生产压差过大，还要造成井壁失稳、垮塌、生产压差过大，还要造成井壁失稳、垮塌、地层出砂而使测试失败或造成井壁附近储地层出砂而使测试失败或造成井壁附近储层岩石永久性压密，再次造成应力污染。层岩石永久性压密，再次造成应力污染。 合理生产压差确定应考虑因素合理生产压差确定应考虑因素1.井筒携液问题井
3、筒携液问题2.返排泥浆侵入地层中的固相颗粒问题返排泥浆侵入地层中的固相颗粒问题3.考虑渗流的非线性问题考虑渗流的非线性问题4.储层出砂的问题储层出砂的问题5.考虑井筒中的问题考虑井筒中的问题井筒携液井筒携液 在钻井和完井过程中，都可能残留液在钻井和完井过程中，都可能残留液体在井底，在深井测试时，要在一开时要体在井底，在深井测试时，要在一开时要能排出井底积液，因此，在设计生产压差能排出井底积液，因此，在设计生产压差时，必须要考虑能在测试一开时，将井底时，必须要考虑能在测试一开时，将井底积液排出。积液排出。 返排泥浆侵入地层中固相颗粒返排泥浆侵入地层中固相颗粒 在高温高压气井钻井过程中，由于地层为
4、在高温高压气井钻井过程中，由于地层为高压气层，为防止发生井喷，往往需要加大泥高压气层，为防止发生井喷，往往需要加大泥浆密度，这样，当钻开油浆密度，这样，当钻开油(气气)层时，泥浆就会层时，泥浆就会侵入到储层孔隙中，由于又是高温，泥浆的性侵入到储层孔隙中，由于又是高温，泥浆的性能难以稳定，一些固相颗粒就脱离出来，堵塞能难以稳定，一些固相颗粒就脱离出来，堵塞储层渗流通道，降低储层渗透率。为此，在测储层渗流通道，降低储层渗透率。为此，在测试时，需要考虑气流速度，让泥浆固相颗粒返试时，需要考虑气流速度，让泥浆固相颗粒返排出来，以减少储层伤害。排出来，以减少储层伤害。 非线性渗流非线性渗流 气体在渗流时
5、，井底附近极易产生非气体在渗流时，井底附近极易产生非线性效应，非线性效应的产生在井底产生线性效应，非线性效应的产生在井底产生附加压力降，并且会影响测试数据分析的附加压力降，并且会影响测试数据分析的质量，造成分析结果的错误。质量，造成分析结果的错误。 储层出砂储层出砂 在考虑合理生产压差时，必须考虑储在考虑合理生产压差时，必须考虑储层的出砂问题。生产压差越大，井眼周围层的出砂问题。生产压差越大，井眼周围岩石骨架应力越大，储层越容易破坏。因岩石骨架应力越大，储层越容易破坏。因此，在考虑合理生产压差时，必须考虑储此，在考虑合理生产压差时，必须考虑储层出砂的问题。层出砂的问题。 油管油管强度及变形强度
6、及变形 井筒中问题主要考虑油管的变形与破井筒中问题主要考虑油管的变形与破坏、封隔器的失效等问题，即测试管柱的坏、封隔器的失效等问题，即测试管柱的力学问题。力学问题。 测试合理生产压差的确定方法测试合理生产压差的确定方法生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系 从井筒携液的角度研究合理生产压差从井筒携液的角度研究合理生产压差 从返排泥浆侵入地层中的固相颗粒研究合理生产从返排泥浆侵入地层中的固相颗粒研究合理生产压差压差 从渗流的非线性效应研究合理生产压差从渗流的非线性效应研究合理生产压差 从井壁稳定出砂的角度研究合理生产压差从井壁稳定出砂的角度研究合理生产压差合理生产压差的综合评判合理
7、生产压差的综合评判生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系 由于超深气井具有压力高、温度高的由于超深气井具有压力高、温度高的特点。因此，超深气井在地层中的渗流满特点。因此，超深气井在地层中的渗流满足如下的二项式渗流定律：足如下的二项式渗流定律：其中：其中： 生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系P：地层压力，：地层压力，MPa r：距气中心的径向距离，：距气中心的径向距离，m ：地层气体粘度，：地层气体粘度，mPamPas sK K：地层有效渗透率，：地层有效渗透率，umum2 2 v v：地层条件下流向井底的气体流速，：地层条件下流向井底的气体流速，m/sm/s ：
8、湍流引起的惯性阻力系数：湍流引起的惯性阻力系数 ：气体的气体的密度密度 ：气体的相对密度：气体的相对密度Z Z：气体偏差系数：气体偏差系数T T：气藏温度：气藏温度K KR R：通用气体常数：通用气体常数 生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系在地层中一截面处的气体流速由下式表示：在地层中一截面处的气体流速由下式表示：已知气体的体积系数可表示为：已知气体的体积系数可表示为：将其代入上式得：将其代入上式得： 生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系将将气体流速气体流速v代入代入二项式渗流定律二项式渗流定律：对上式进行分离变量，并考虑取平均压对上式进行分离变量，并考虑取平
9、均压力下的力下的 和和 值进行积分得：值进行积分得： 生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系其中：其中：生产压差与气产量之间的关系生产压差与气产量之间的关系上式即为上式即为生产压差与气产量之间的关系式，生产压差与气产量之间的关系式，可进一步写为：可进一步写为：其中：其中：返回1返回2从井筒携液的角度从井筒携液的角度研究合理生产压差研究合理生产压差 在钻井和完井过程中，都可能残留液体在在钻井和完井过程中，都可能残留液体在井底，在气井的测试过程中，一个重要的作用井底，在气井的测试过程中，一个重要的作用就是要排除井底积液。根据文献研究表明，运就是要排除井底积液。根据文献研究表明，运用气
10、流进行井底排液需要的最小流速为：用气流进行井底排液需要的最小流速为： : :液体表面张力液体表面张力 (mN/m)从井筒携液的角度从井筒携液的角度研究合理生产压差研究合理生产压差 若测试管柱的横切面积为若测试管柱的横切面积为A，则排液，则排液所需要的最小流量为：所需要的最小流量为：表面张力可按下式进行计算表面张力可按下式进行计算: :其中：其中： 从井筒携液的角度从井筒携液的角度研究合理生产压差研究合理生产压差 只要已知温度、压力以及气体性质、只要已知温度、压力以及气体性质、油管大小，则可以计算气井排液所需要的油管大小，则可以计算气井排液所需要的最小流量最小流量qc，将将qc代入代入(1)式式
11、中，即可计中，即可计算井筒携液条件下，所要求的气井最小生算井筒携液条件下，所要求的气井最小生产压差产压差 。 从返排泥浆侵入地层中的从返排泥浆侵入地层中的固相颗粒研究合理生产压差固相颗粒研究合理生产压差 根据根据C.M.吉里耶夫的资料，充填在孔吉里耶夫的资料，充填在孔隙中的微粒发生运移的液流最小速度为：隙中的微粒发生运移的液流最小速度为：式中：式中：a a：带时间因次的实验系数，：带时间因次的实验系数，d d：填充固相颗粒的直径：填充固相颗粒的直径g g: :气体的密度气体的密度从返排泥浆侵入地层中的从返排泥浆侵入地层中的固相颗粒研究合理生产压差固相颗粒研究合理生产压差k ko o由下式计算：
12、由下式计算：式中：式中：r r：岩石密度：岩石密度f f：颗粒摩擦系数：颗粒摩擦系数：液流方向与气井垂直方向的夹角，若：液流方向与气井垂直方向的夹角，若 为直井，则有为直井，则有=90=90o o。 从返排泥浆侵入地层中的从返排泥浆侵入地层中的固相颗粒研究合理生产压差固相颗粒研究合理生产压差 若钻井液固相颗粒侵入的深度为若钻井液固相颗粒侵入的深度为L ，那么，那么，在在L处，返排泥浆侵入地层中的固相颗粒必须处，返排泥浆侵入地层中的固相颗粒必须的真实速度为：的真实速度为： 即：即： 根据渗流速度与真实速度的关系：根据渗流速度与真实速度的关系：可得：可得： 从返排泥浆侵入地层中的从返排泥浆侵入地层
13、中的固相颗粒研究合理生产压差固相颗粒研究合理生产压差则：则：又因为：又因为：所以：所以：将将q q代入方程代入方程(1)式式中，可得将钻井液中的固中，可得将钻井液中的固相颗粒返排入井的最小生产压差相颗粒返排入井的最小生产压差 。 从渗流的非线性效从渗流的非线性效应研究合理生产压差应研究合理生产压差因为：因为：式中：式中： 称为线性项，称为线性项， 称为非线性项。称为非线性项。 为使试井解释结果可靠，存在有非性为使试井解释结果可靠，存在有非性效应项所的比例不能太大，否则，试井求效应项所的比例不能太大，否则，试井求出的参数的结果不可靠。由此，可得：出的参数的结果不可靠。由此，可得： 从渗流的非线性
14、效从渗流的非线性效应研究合理生产压差应研究合理生产压差将将qsc代入代入(1)式中，可得从非线性效应式中，可得从非线性效应所得到的最大生产压差为所得到的最大生产压差为 。 从井壁稳定出砂的从井壁稳定出砂的角度研究合理生产压差角度研究合理生产压差从井壁岩石的坚固程度确定合理压差从井壁岩石的坚固程度确定合理压差 垂直井井壁岩石的坚固程度判据垂直井井壁岩石的坚固程度判据：式中：式中：C：产层岩石抗压强度，：产层岩石抗压强度，MPa ：井壁岩石承受的最大切向应力，：井壁岩石承受的最大切向应力，MPa 从井壁稳定出砂的从井壁稳定出砂的角度研究合理生产压差角度研究合理生产压差 ：岩石泊松比：岩石泊松比 ：
15、上覆岩石平均密度，：上覆岩石平均密度，kg/m3 g：重力加速度，：重力加速度，m/s2H：产层中部深度，：产层中部深度，m Pe：地层孔隙流体压力，：地层孔隙流体压力，MPa Pwf：井底压力，：井底压力，MPa 从井壁稳定出砂的从井壁稳定出砂的角度研究合理生产压差角度研究合理生产压差从从上上式中可以得出：式中可以得出： 就是井底不垮塌、井壁不出砂的最大生就是井底不垮塌、井壁不出砂的最大生产压差。产压差。 从井壁稳定出砂的从井壁稳定出砂的角度研究合理生产压差角度研究合理生产压差从井壁岩石抗剪切强度确定合理生产压差从井壁岩石抗剪切强度确定合理生产压差 国外石油工作者认为预测出砂需要考虑地国外石
16、油工作者认为预测出砂需要考虑地层岩石的强度，认为剪切强度同油气井生产压层岩石的强度，认为剪切强度同油气井生产压降具有密切的关系。降具有密切的关系。70年代初年代初EXXON公司开公司开始寻求二者之间的关系。发现当生产压差是岩始寻求二者之间的关系。发现当生产压差是岩石剪切强度的倍时，岩石开始破坏并出砂。石剪切强度的倍时，岩石开始破坏并出砂。国内外通过大量的分析计算表明，该方法预测国内外通过大量的分析计算表明，该方法预测确度极高。确度极高。 合理生产压差的综合评判合理生产压差的综合评判 从上面四个方面研究了测试合理生产压从上面四个方面研究了测试合理生产压差的确定。合理的生产压差必须满足以上四差的确定。合理的生产压差必须满足以上四个方面的条件，若设生产压差为个方面的条件，若设生产压差为 ，则必须，则必须有：有： 仍需注意的问题仍需注意的问题合理生产压差由上述四种影响因素来确定，即：合理生产压差由上述四种影响因素来确定，即：井筒携液井筒携液返排泥浆颗粒返排泥浆颗粒非线性渗流非线性渗流井壁稳定出砂井壁稳定出砂除此之外，还应考虑生产压差对测试管柱安全除此之外，还应考虑生产压差对测试管柱安全性的影响，进行测试管柱的设计与校核。性的影响，进行测试管柱的设计与校核。
