气井产能分析与.ppt
《气井产能分析与.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气井产能分析与.ppt(100页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第五章 气井产能分析与设计,本章学习的主要内容,稳定状态流动的气井产能公式拟稳定状态流动的气井产能公式气井产能经验公式气井产能试井工艺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。,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产压差的关系式,首先,讨论服从达西定律平面径向流。如图51,设想一水平、等厚、均质的气层,气体径向流入井底。,一、稳定状态流动达西公式,图 51 平面径向流模型,一、稳
2、定状态流动达西公式,服从达西定律的气体平面径向流,仍采用原来的混合单位制,则基本微分表达式为,(51),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,可将半径r处流量qr折算为标准状态下的流量qsc,(52),将(51)代入(52),分离变量得,(53),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,各过水断面流量不变,用标准状态下气井产气量qsc置换(53)式中的qr,并对(53)式积分,得,(54),取,同时采用目前气田上实际使用的单位制。式(54)可以写为,(55),一、稳定状态流动达西公式,Alhussaing和Ramey提出的拟压力定义式为,所以,(5
3、6),(57),一、稳定状态流动达西公式,实际工作中,可根据天然气的物性资料,用数值积分法或其他方法求得,使用拟压力概念,式(55)可写为,(58),或直接查函数表,一、稳定状态流动达西公式,式(58)还可以写为下面各式,(59),(510),(511),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,,并认为在积分范围内式常数,则,(55)可以简化为,(512),(513),一、稳定状态流动达西公式,同理可得出,(514),(515),式(514)可以认为是式(511)的近似值,两者都是气体稳定流动的达西产能公式,简称气体平面径向流方程。,一、稳定状态流动达西公式,解:,
4、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。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,井底渗透性变好相当于引起一个负的附加压降,如图52所示。,图5-2 井底正负压降,一、稳定状态流动达西公式,从图52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
5、酸化对它的改善,都仅限于井壁附近很小的范围。形象的描述这种影响,称之为表皮效应,用表皮系数S度量其值。Hawhins将表皮系数表示为,(516),分析ra和rw范围内,渗透率变化前后拟压力差的变化,可以导出S引起的拟压力降,一、稳定状态流动达西公式,由Hawkins对S的定义不难得出,(517),一、稳定状态流动达西公式,或,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,(518),(519),一、稳定状态流动达西公式,(520),(521),(522),由以上各式可见,当气量一定时,正的S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S可使
6、气量减少,负的S可使气量增大。通过气井试井,了解S的变化,及时采取措施,这对气体稳产和增产极为重要。例52 在51中,若S4或S4,求产气量的变化。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规律。Forchheimer通过实验,提出了二次方程来描述非达西流动,二、非达西流动产能公式,(523),对于平面径向流,的通式为,(524),(525),二
7、、非达西流动产能公式,在(524)中,总的压力梯度dp/dr由两部分组成。,总的压力梯度,达西流动部分,非达西流动部分,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。,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Dqsc来描述它,并称之为流量相关表皮系数(Dqsc)。将(524)中的第二项(非达西流动部分的压降),用符号表示,则,(526),二、非达西流动产能公式,在(526)中,如将压力单位换为
8、MPa,将,二、非达西流动产能公式,(527),非达西流动系数,或,(528),惯性或紊流系数,二、非达西流动产能公式,式(527)和式(528)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。可视为一种压力扰动,流量一旦变化,立即变化。这一附加压差合并到(521)或(522)中,为,(529),(530),二、非达西流动产能公式,(529),(530),式中S和Dqsc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。,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S和Dqsc。因此
9、,常将S和Dqsc合并在一起,写为,(531),在稳定试井时,测关井压力恢复曲线或开井测压降曲线,可用来确定S,S 视表皮系数,引入视表皮系数的概念,式(529)和式(530)可写为,(532),(533),二、非达西流动产能公式,例53 在例51中,求(1)表皮效应引起的附加压降;(2)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。解:,(1),二、非达西流动产能公式,2),二、非达西流动产能公式,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,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
10、曲线族。此时这种情况称为拟稳定状态。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推得,气体控制的烃孔隙体积,气体等温压缩率,恒定的采气量,(534),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r,流过的流量 与r到边界半径之间的气层体积成正比,(535),换算到标准状态r处的流量,当r=时,当rw re,可忽略rw,(536),(537),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,将式(5-37)中的代入式(5-3),可得,(538),或,(53
11、9),因为,忽略 则,(540),或,(541),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,当r=re时,(542),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,或用平均地层压力。则定义为,(543),将(543)代入(5-41),得,第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,(544),由于,所以,(545),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,(546),拟稳定状态虽属不稳定状态,但被视为一种半稳态,仍可按稳定状态处理。因此,前节所介绍的表皮系数s和流量相关表皮系数可代入式中。,(547),或,(548),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,如用
12、压力表示,,(549),(550),式(5-49)和式(5-50)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。利用气井试井资料确定气井产能方程时,可将将式(5-49)改写成下面形式,国内称式(5-51)或式(5-52)为二项式。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力损失,这两项损失之和构成气流入井的总压降。,第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,(551),或,(552),层流系数,紊流系数,(553),(554),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,确定式(5-52)中的A和B有两个途径:主要是通过产能试井确定;另外在试井(包括
13、不稳定试井)提供全部所需参数的基础上,也可按式(5-53)和式(5-54)计算。式(5-52)可表示为,(555),这里仅是符号替代。,气井产能试井可以实测几组qsc-p2数据。从式(7-55)可知,如普通方格纸上作图,纵轴标注p2/qsc,横轴标注qsc,用几组实测试井数据作出的p2/qsc-qsc关系应该是一直线,如图示5-3所示。图中A为纵轴上的截距,B为直线段斜率。,第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,图53 p2/qsc qsc 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,根据式(7-55)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A和B。,第
14、二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,取点总数,A、B一经确定,该井的产能方程即可写出,如果从其中求解,则,(556),(557),已知,利用式(7-58),给一pwf,得一相应的qsc,气井的流入动态曲线即可画出,如图5-4所示。,(558),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,图5-4 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(5-58),所解出的流量称为气井的绝对无阻流量,用符号AOF表示。则,(559),AOF即为pwf=0时气井流入动态曲线与横轴的交点,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,A、B仅对测试压降范围有效,将
15、试井确定的含A、B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AOF,应该对A、B进行必要的校正,方能保证计算AOF的准确度。气井的绝对无阻流量与气井设备因素无关。井底回压为零,用公式(5-59)计算出来的最大产气量,并非气井可以采出、井口可以记录的产气量。AOF反映气井的潜能,是评估气井的一个重要参数,常用于气井分类,配产和其它公式中参数的无因次化等。,第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,由式(5-50)也可以解出,(560),第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,例54 用例51和例53的数据,如求气井产量。不考虑表皮效应和非达西流动;考虑表皮效应和非达西流动。,
16、解:(1)用下面公式进行计算,因,第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式,2)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,Rawlins 和 Schelhardt 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,国内气田上习惯称之为指数式。它描述在一定的 时,与 之间的关系式,写为:,(561),对上式的两端取对数,(562),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(562)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55所示。该线称
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 气井 产能 分析

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5778769.html