气藏动态分析1-产水气井动态分析及排水采气工艺.ppt
,（汇报）汇报人：孙雷等(028-83032071),中海油开发部气田开发技术研讨（凝析）气井开采分析技术,西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室（25）,第一部分 水驱气藏气井出水开采工艺技术 部分引自四川局 杨川东 高级工程师讲义,一、水驱（产水）气藏地质及开发特征,四川：三迭系、二迭系，以及上震旦统碳酸盐岩 低孔低渗、裂缝孔隙型、非均质气藏。中原：第三系沙河街组低渗断块复杂类型气藏、凝析气藏，如文23、濮67、白庙、桥口等。特点：1）纵向上多产层、横向上多裂缝圈闭。2）气田小、多，且高度分散。3）天然气多储存于中深部层位。4）气田水类型为共存水、边水、底水。4）气田采出程度低,气井出水是导致 产量大幅度下降的主要原因。,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,四川水驱（产水）气田开发分类情况,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,产水气藏开发中后期采气工程面临的技术问题：气井出水严重威胁气井的高产稳定，使产气量急剧下降，甚至导致气井水淹停产，从而大大降低了气藏的采收率。因此，了解产水气藏生产动态特征，分析气井出水原因，评价产水对气井生产的影响，掌握气井带水生产工艺和气井排水采气工艺，提高产水气藏的最终采收率是很有必要的。,技术问题,四川产水气井生产过程一般可分为四个阶段：无水或仅含气态可凝析水生产期，产量上升阶段；稳产阶段，气井此阶段时间较短甚至无稳产期；递减阶段即排水采气阶段，气井一旦见水产量 递减较快，一般采取多种排水采气工艺缓解气 井递减；最后为低压小产量生产阶段。,生产动态特征,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,影响气井出水的主要因素,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,1）气井控制范围内地层平衡共存水或边底 水活活跃程度；2）地层岩性结构及储层非均质性；3）原始气水界面距井底高度及水体体积；4）气藏温度、压力；5）气井采气速度及生产压差。,气井出水阶段的划分,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,（1）预兆阶段：压力、气产量、水产量无明 显变化。但气井水中氯根含量明显上升，由几十上升到几千、上万mg/L。（2）显示阶段：水产量开始上升，井口压力、气产量波动。（3）出水阶段：气井产出水量增多，井口油压 和气产量开始明显下降，而油套压差明显 增加。,地层水侵量的预测,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,临界流量试井方法进行预测（同回压试井）由小到大调整气井产量进行测试，但各测点气量增加幅度要小，各测点气产量稳定后，分析水的氯根含量，氯根稳定后，转入下一点测试。测试中，氯根开始出现升高的气量即为出水临界流量，相应的压差即为出水临界压差。已知气态可凝析水和地层水的氯根含量和气井产出水的氯根含量，预测地层水的侵入量。,地层水侵量的预测,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,式中：Vw地层水侵入量，m3/d；qw气井水产量，m3/d；qsc气井气产量，m3/d；x凝析水氯根含量，mg/L；y地层水氯根含量，mg/L；Z气井产出水氯根含量，mg/L；W1在井底压力和井底温度下的天然气含水量，g/m3；W2在井口压力和井口温度下的天然气含水量，g/m3。,产水气井近井地层渗流特征及水的危害性,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,由于气藏水体是弹性能量有限的封闭性水体，气藏的驱动动力主要靠天然气弹性膨胀能量，气藏水侵的主要作用不是驱替气体补充气藏能量，而是封堵近井气层，危害天然气的产出。危害的程度和方式决定于气藏储集层基本结构模式在流动条件下的能量分配关系。,气藏边、底水侵入的渗流能量关系,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,（1）主体渗流裂缝通道的能量处于低能级状态，是水侵流体汇集和渗流的主要通道；（2）中小支缝能量处于中级能量状态，是水侵流体汇集的孔道网络；（3）孔隙（洞穴）处于高能级状态，是向裂缝补给流体的来源；（4）压力波传播的方式是选择在能量处于最低级的状态的主干缝向远处传播。,气藏侵水渗流特性,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,气藏顶部和轴部为裂缝发育带，是气藏边、底水的活跃区。储层渗流介质模型决定边、底水的活动方式主要是沿裂缝或高渗带不规则窜入。水体内（溶解气）膨胀能量又驱使地层水沿高渗透裂缝，以“短路”形式窜入气藏，是水侵重要特点。对碳酸盐岩而言，由于岩石的亲水性和渗析作用，主干裂缝的水向小裂缝和溶蚀孔洞侵染洞壁和喉道形成吸附膜，使本来已很低的渗透率更加降低，从而封闭孔洞和小裂缝未排出的气形成死气区。,出水气井近井地层水侵渗流特性,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,而中原气藏、凝析气藏属于深层低渗、高温、异常高压、富含共存水和凝析水的复杂类型砂岩气藏、凝析气藏，受这些特征的影响，中原气井和凝析气井易产生井底积液反渗析以及近井地层反凝析动态地层伤害，导致气井产能释放缓慢。根据国内外同类气藏和凝析气藏开发与开采的经验，科学高效开采中原凝析气藏，仅靠常规气藏、凝析气藏气井开采工艺技术很难实现，必须在气藏开发初、中期尽早开展与之相适应的专项配套排液采气工艺技术研究。,出水气井产出水类型,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,块状气藏，储层结构以微裂缝、孔隙为主要通道，水流向井底表现为锥进，呈现为水锥形出水。层状气藏，渗流通道以断层及大裂缝为主，边水沿大裂缝窜入井底，形成断裂性出水。多层气藏，水沿局部裂缝、孔隙较发育的层段流入井底，成为水窜型出水。共存水含量高的气藏，局部区域中水随气流带入井底，水量时多时少，氯根含量时增时降，形成阵发型出水。,气井出水的危害性,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,中原、四川大多数气藏地层水水体是弹性能量有限的封闭水体或与气共存的平衡水，气藏驱动能量主要靠天然气弹性膨胀能量，气藏水侵的主要作用不是驱替气体补充气藏能量，而是封堵气层和在气井井周形成高的地层水渗流通道，阻碍天然气的产出。,有水气藏气井出水危害性主要表现,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,（1）气藏水侵和气井出水后，地层水沿裂缝和高渗带窜入对气藏产生有害分割，形成高压死气区，使最终采收率降低，水驱气藏的平均采收率仅为4060%左右，还有3050%以上的储量，因水对天然气渗流区的封隔而采不出来。这些气必须靠排水采气工艺才能采出来。,有水气藏气井出水危害性主要表现,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,有水气藏气井出水危害性主要表现,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,（2）气井出水后，在毛管压力作用下，一方面侵入水向主干裂缝两侧的支缝网络的孔隙介质中渗吸，降低了基岩体中气体的相对渗透率使其向主裂缝中能力降低；另一方面井筒积液在液柱回压和微孔道毛管压力作用下，对近井地层形成反渗吸水锁效应，使气井产量迅速下降，提前进入递减期，降低气藏的采气速度。,有水气藏气井出水危害性主要表现,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,（3）气井出水后，气井生产管柱内形成气水两相或多相流流动，管柱内的阻力损失和气藏的能量损失显著增大。两项阻力损失约占地层能量的5080%。从而导致气井自喷带水能力变差，生产逐渐恶化乃至因严重积液而停喷。,有水气藏气井出水危害性主要表现,一、水驱（产水）气藏的地质及开发特征,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,水驱气藏开采原则,（1）优化采气速度，最大限度延长气井无水采气期，提高气井无水期天然气采出程度。（2）气井出水后，应根据气藏储层性质，气水关系，气水同产井生产特点，分别采取堵水或相应的排水采气工艺措施，延长气井带水自喷开采期。（3）气井一旦积液水淹,应及时采用人工助喷二次开采工艺排出井底积液以维持生产,直至气井枯竭废弃。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,（1）合理采气速度确定方法 经验法 据四川、长庆、青海、中原等油田有水气藏开采实际资料或模拟计算证明，有水气藏采气速度5%后，气井开采效果明显变差。因此，有水气藏采气速度应控制在5%以下，一般3%左右较好。,有水气藏开采措施,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,试井测试分析法 a常规试井法 对产水气井进行常规稳定试井，生产指示曲线自某点以后开始上翘，气井在该点出水导致水气比上升，地层和油管中两相流动损失增加，此拐点对应的产量和压差qsca，p即该井最大合理产量和最大合理生产压差，据此可算出该井最大合理采气速度。,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,b临界流量试井法 临界流量试井法也是通过出水气井临界流量进行试井测试，按前图同样方法确定临界流量qsc，再计算出气井的合理采气速度。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,公式计算法 首先计算无水临界压差,式中：pr地层压力，MPa；pwf井底压力，MPa；气层厚度（从气层顶到气水界面的距离),m；hdt气层钻开厚度，m；w地层水密度，t/m3；由钻开程度（）和（rw井眼半径，m）确 定。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,与 和 的关系,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,1）优化合理采气速度，延长无水采气期,由临界压差计算临界流量,式中：qsc临界无水流量，103m3/d；a、b二项式系数，由试井确定。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,2）堵水采气技术措施,堵水技术类型 a、选择性堵水 采用化学堵剂堵水。先采用封隔器并分隔水层，再对水层用堵剂进行水层封堵，否则封堵剂可能对产层起副作用，降低油气产量。这类方法在工艺上较复杂，封堵后还需要做再次打开产气层的善后、复产工作。选择性化学堵水方法：特点在于堵剂通过与地层水的反应来阻止出水层段水的产出而不阻碍产层的开采。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,2）堵水采气技术措施,美国及英国介绍了一种用于气井选择性堵水的聚合物：油包水乳状液聚合物凝胶。该聚合物凝胶用烃稀释后或者直接以注入气水同产井内，能够大大降低该层内水相渗透率，而对该层气相渗透率则基本上不受影响，并能大大增加产出的气液比。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,2）堵水采气技术措施,实 例,德国北部一砂岩气田，井深3440m，井温130，平均渗透率0.01，平均孔隙度12.7%，开采6年后，产水由2 m3/d升到90m3/d，最终导致水淹弃井，1993年用选择性聚合物堵水处理后，产水降至不到1m3/d，恢复产气到10104m3/d。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,2）堵水采气技术措施,b、非选择性堵水 非选择性堵水通常采用的用封隔器堵水和挤注水泥堵水的工艺技术。注水泥堵水必须遵循的原则 采取生产测井等技术手段弄清出水类型与性质，以及出水层段或漏失层段的位置。处理层段必须与其它层段分隔开。必须有遮挡层以防注水泥处理后发生水窜。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,2）堵水采气技术措施,四川盆地白节滩气田B8井产层出水开采枯竭后，用SC2型生产测井仪通过井温、流量和压力梯度曲线等生产动态测井找出出水层。采用注水泥塞对水层进行封堵，用清水替喷投产，使天然气产量从原来的0.5104m3/d增加到3104m3/d，气井不再产出地层水，使该井的找水、堵水获得了显著的增产成效。,实 例,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,3）“三稳定”排水采气工艺技术,“三稳定”排水采气工艺是通过优选气井角阀的合理开度，使气井在井口压力、产量、气水比三项生产技术指标保持相对稳定的条件下进行生产的工作制度。其实质是通过调节角阀来优选产气量，使气井在井筒中的天然气流速能达到连续排液的临界流速。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,4）人工举升排水采气工艺技术,当气井生产中后期，依靠气井自身能量采用“三稳定”排水采气工艺技术已不能排除气井产出地层水正常生产时，应采取人工举升的二次开采排水采气工艺技术，以提高气井的产量开采效益和单井产能。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,产水气井二次开采排水采气工艺技术经历了各种排水采气方法的试验、改进和发展，逐步形成以优选管柱、泡沫排水、气举、机抽、电潜泵、射流泵等六套基础排水采气系列工艺技术。用于产水气井的排水采气装置、流程、工具以及工艺已形成较为成熟的配套技术。,技术发展现状,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,排水采气工艺技术适应条件,选择何种排水采气方法，需要对出水气井进行生产动态系统分析以及不同排水采气方式技术经济指标论证。排水采气方法对出水气井的开采条件有一定的要求，包括气井的生产动态参数、产出流体性质、出砂、结垢等因素。而决定因素是经济投入。必须进行综合对比分析，最后确定采用何种排水采气工艺。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,1）优选管柱排水,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,（1）优选管柱计算模型,临界排液协调点,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,流出动态曲线,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,（1）优选管柱计算模型,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,（1）优选管柱计算模型,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,（1）优选管柱计算模型,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,不同产量下油管最大最小直径变化曲线,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,（2）泡沫排水,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,常用起泡剂适用范围,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,应用实例：中原濮城等七个气井泡排效果表,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,3）气举排水,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,3）气举排水,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,3）气举排水,威94井半闭式气举与开式气举效果对比表,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,3）气举排水,威77井半闭式气举与开式气举效果对比表,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,利用气井环空气柱压力计算井底压力的新方法,已知某气藏Y1井气井最大关井压力为12.81MPa，气层中部深度942.5m，天然气比重0.571，求该井井底压力。,解：,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,4）机抽排水,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,4）机抽排水,整体泵筒深井泵技术参数,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,4）机抽排水,三种抽油杆的最大泵挂深度（m）,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,5）电潜泵排水,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,5）电潜泵排水,广汉采气工程研究院电潜泵测试实验架,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,6）射流泵排水,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,6）射流泵排水,正循环型射流泵结构,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,注：来源于广汉采气工程研究院杨川东教授级高工的讲义,6）射流泵排水,射流泵主要装备示意图,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,在寻找提高人工举升和各种不同采油（气）方法效率的过程中，PSI公司开发了被称之为加速器的气举射流装置（图34），它将两种不同的原理即连续气举和气体射流泵合二为一。前者是通过向高密度生产流体注入低密度流体来增加生产压差，而后者是通过能量和动量转换产生吸入力来降低井流压力。气举射流泵的定义是一种利用文丘里原理增加油气藏产液量的装置；动力流由气举提供而产液来自气藏。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,典型的加速泵系统示意图,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,加速泵结构示意图,连续气举井,气举射流泵构件,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,加速泵排水采气示意图,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,（1）加速泵进行排水采气新技术既有连续气举的优点，又有气体喷射泵的特点，合二为一，集气举和喷射于一身，因此有望成为一种常用的排水采气工艺。（2）加速泵采油和排水采气工艺在现场试验中都比较成功，但是都没有相应的设计理论和设计方法。（3）通过系统的理论研究，刘建仪等已建立了加速泵动态的数学模型，提出了一套加速泵排水采气的设计理论和方法，目前正在不断完善。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,应用实例 在Texas中部的一口Austin Chalk气举井中，严重的间隙气举生产方式使得注气压力高，管线有大量气体泄漏；此外，由于间隙生产，使得难以准确地进行天然气的计量，在该井中安装气举加速器以提高气举的效率，使波动状态稳定，实现了连续生产，而且不再注入补给气。液体产量从4.45m3/d增至9.2m3/d，气体产量从708.15m3/d增至10368m3/d。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,不同排水采气工艺技术的特点、适应性及效果,6）加速器气举射流泵排液新技术,初步认识 生产加速器是一种井下结构简单、工作可靠，可以产生额外的压差，降低井底流动压力，提高气举举升效果的有效工具。从掌握的资料来看，此项工艺目前泵能下入的最大深度为3658m，最高排液量可高达100200m3/d。试验时，一般而言对产气量50m3/d气井可采用注气气举方式。,2、水驱气藏的排水采气工艺技术,谢谢！,汇报结束,第一部分水驱气藏气井出水开采工艺技术,
