1、CQUSTCQUST采采 气气 工工 程程重庆科技学院石油工程学院第四章第四章 气藏动态分析气藏动态分析 气嘴 分离器分离器 地面管线地面管线 井筒井筒 气层气层 气井示意图气井示意图气井系统CQUSTCQUST第四章第四章 气藏动态分析气藏动态分析 1 气藏动态分析总论气藏动态分析总论 2 气气 3 5 4气田、凝析气田开发方案编制流程气田、凝析气田开发方案编制流程 CQUSTCQUST概概 述述气藏动态特征：气藏动态特征：当气藏钻开第一口井并投产后，原来的静止平衡状态被破坏，气藏内部很多因素将发生变化，该变化将通过气井产量、压力、产出物性质的变化表现出来，这就是气藏动态特征。不同气藏有不同
2、动态表现，同一气藏不同开采时期动态特征也不同。目的：通过分析，掌握气藏开采过程中的变化和规律，达到合理开采目的。目的：通过分析，掌握气藏开采过程中的变化和规律，达到合理开采目的。一、气藏动态分析的主要内容一、气藏动态分析的主要内容（表6-1）以渗流力学为基础，涉及了气藏工程的各个方面，主要工作内容：1.分析气藏压力系统和驱动类型，核实气藏分区分层地质特征和水动力学参数，为气藏水动力学计算提供必要参数；2.分析影响气藏最终采收率因素，落实气藏可采储量，为气藏合理开发提供依据；3.确定产能，分析气藏生产规模，提出合理生产方案；4.查明气藏内部气、油、水运动状况，各相饱和度及地层压力变化情况；5.预
3、测未来期间气藏生产状况和开发效果，提出进一步提高气藏开发效益的措施；6.不断复核气藏储量，分析气藏储量动用程度和剩余储量分布状况，为气藏开发方案修正提供依据。CQUSTCQUST概概 述述气井动态分析是气藏动态分析基础，主要内容：1.收集每一口井的全部地质和技术资料，编制气井井史并绘制采气曲线；2.已经取得的地震、测井、岩心、试油及物性等资料是气藏动态分析的重要依据，这些资料需在气井上取得综合认识的基础上完成；3.分析气井油、气、水产量与地层压力、生产压差之间的关系，找出它们之间的内在联系和规律，并推断气藏内部的变化；4.通过气井生产动态状况和试井资料推断井周围储层地质情况，并综合静态资料分析
4、整个气藏地质情况，判断气藏边界和驱动类型；5.分析气井产能和生产情况，建立气井生产方程式，评价气井和气藏生产能力；6.提供气藏动态分析工作所需的各项资料，包括地层压力、地层温度及流体性质变化等。二、气藏驱动方式的类型二、气藏驱动方式的类型油、气藏的驱动方式反应了促使油、气由地层流向井底的主要地层能量形式。CQUSTCQUST概概 述述地层能量主要有：1）在重力场中液体的势能；2）液体形变的势能；3）地层岩石变形的势能；4）自由气的势能；5）溶解气的势能。1.气压驱动气压驱动 特点：特点：在气藏开发过程中，没有边、底水，或边、底水不运动，或水的运动速度大大跟不上气体运动速度，此时，驱气的主要动力
5、是气体本身的压能，气藏的储气孔隙体积保持不变，地层压力系数P/Z与累积采气量Gp呈线性关系。图（67）2.弹性水驱弹性水驱 特点：特点：由于含水层的岩石和流体的弹性能量较大，边水或底水的影响就大，气藏的储气孔隙体积要缩小，地层压力下降要比气驱缓慢。这种驱动方式称弹性水驱，供水区面积愈大，压力较高的气藏出现弹性水驱的可能性就愈大。3.刚性水驱刚性水驱 特点：特点：侵入气藏的边、底水能量完全补偿了从气藏中采出的气产量，此时气藏压力能保持在原始水平上，这种驱动方式称刚性水驱。CQUSTCQUST概概 述述二、决定气藏驱动方式的主要因素二、决定气藏驱动方式的主要因素1.地质因素地质因素1）原始地层压力
6、：）原始地层压力：气藏的原始地层压力愈高，若有供水区，那么在开发过程中供水区的压力可能超过气藏压力。2）含气区和供水区的岩性和储层物性（如孔隙度、渗透率等）特征）含气区和供水区的岩性和储层物性（如孔隙度、渗透率等）特征：在相同的采气速度下，供水区渗透率变化对水活跃程度的影响要比气藏内部渗透率变化影响大。3）含水区的均质程度和连续性：）含水区的均质程度和连续性：活跃的弹性水驱的条件之一，就是有宽广的供水区，并且水头很高。其中断层、岩性尖灭或岩性变坏区域等对水推进的影响很大。4）气水界面附近的情况：）气水界面附近的情况：油环的存在，气水过渡区厚度的变化，岩性的变化和有无泥岩夹层。2.工艺因素工艺因
7、素1）采气速度：）采气速度：采气速度愈高，水跟不上，气藏就愈接近于气驱方式开采，但也不能太高，否则会引起边、底水的不均匀推进。2）开发方式：）开发方式：是保持压力开发还是衰竭方式开发。开发方式的不同，驱动方式也可能不一。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析 一、气井生产工作制度（气井工艺制度）一、气井生产工作制度（气井工艺制度）气井生产工作制度：气井生产工作制度：在井底（井口）或地面装置上控制一定的压力和产量变化条件，而这个变化条件是通过调节压力和产量来实现的，以确保气井的安全生产和保护地下资源的要求。1.自然因素自然因素1）产层由非胶结的砂子或胶结很差的
8、砂岩构成时，在不控制产量（或地层压差，或地层压力梯度）时，储层就会遭到破坏，在井周围形成洞穴，产生盖层及上覆岩层的垮塌和破坏，套管被挤坏，轻者使气井减产，重者迫使气井停产。在这种情况下的气井生产工作制度可以采取：（1）定压差的生产工作制度 tptpwe式中：式中：允许的地层压差；通过气井稳定试井资料确定，在该值下井底还未遭到破坏和试井过程中没有岩石颗粒带出。Pw（t）在t时刻，该井采气体积范围内的地层边界压力，MPa；Ps（t）在t时刻的井底压力，MPa。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析（2）定压力梯度生产工作制度：）定压力梯度生产工作制度：对于疏松地
9、层，是保持在射孔通道面上最大允许压力梯度，因为破坏岩石骨架与压力梯度成正比。对于钻开程度和性质均为完善的井，在井壁上允许的压力梯度可用下式表示：max2maxmax/spQQC（4-87）werrrAln2ww2rB(4-88)对于钻开程度和性质双重不完善井：scsgpKFscsgpF2/以上数据可根据试井结果，确定储量还未遭破坏的最大产量及相应的最小井底压力，然后计算、，再确定要保持的压力梯度（C）值。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析 2）为了减少凝析油的损失量，采用注干气保持地层压力的开发方式，此时为了使凝析油的采收率最高，要保持生产井和注气井一定
10、的产气量和注气量。3）底水锥进。4）带油环的凝析气藏。保证最大限度采出所有地层烃类组分。2.工艺因素：工艺因素：1）延长无压缩机开采阶段；2）防止气井过早水淹；3）减少输气干线前压缩机站和人工制冷装置的功率；4）要确定一个可允许的无水合物形成的产量或采取其它防水合物的措施。5）CO2含量高的气井，当气体沿油管流动的速度超过一定值后对管柱的接头产生强烈的腐蚀作用，若气体中有水，则电化学腐蚀作用更强，除了采取相应的材料和防腐措施外，另一种辅助方法也就是尽可能地保持一种腐蚀小的流速。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析 6）当气井底有积液时，要设法保持能带出液体
11、的流速。）当气井底有积液时，要设法保持能带出液体的流速。措施：（1）排液措施（如泡排、连续小油管等排液）；（2）液气井的最小排液流速，对凝析气藏和水驱气藏开发和充分利用天然气的弹性能量有重要意义。通过液滴在井筒中流动最低条件：气体对液滴的拖拽力等于液滴沉降重力，得出液滴流动的最小速度：gdgLCDV)(617.3min 从上式可看出：在其它参数不变时，液滴直径愈大，气体携带液滴所需流速愈高。如果最大液滴都能携带到地面，井底就不会积液，即携液的最小流速按最大液滴直径而确定。液滴从井底携出的特点是：液滴的形状和大小，随压力和温度而改变。在正常凝析和蒸发区内，提高压力使液滴尺寸增加（或保持），提高温
12、度使液滴尺寸减小。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析 注：最小排液量应根据井底计算。水和凝析油因二者的界面张力和密度不同，所以排液速度也不同。该公式必须满足液滴模型，即一般气液比大于1400 m3/m3，如果气井表现为段塞流特性，本公式不再适用。可改写成日产量形式：ZTAvpqwfwfscmin41092.14152.47gLscgscAq或（4-94）（4-95）CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析3.经济因素经济因素 气井生产工作制度是气藏开发和地面设施系统的组成部分。开发系统：开发系统：生产井，观察井、测压井在
13、含气面积和构造上的分布，它还包括投产顺序和气井生产工作制度；地面设施系统地面设施系统：油气集输管网、分离油气装置、净化天然气装置和凝析油矿场加工装置，还有气体压缩装置等。4.其它因素其它因素 如：限制气井井口产量，不使井口装置和地面设备发生强烈的震动。又如：用气要求保持一定的井口压力和产量等。二、气井合理产能的评价二、气井合理产能的评价 气井合理产能评价是气井生产工作制度的核心，也是气藏动态分析的重要内容。1.中途测试中途测试，在钻井过程中发现了气流，进行裸眼测试，它所取的资料，可及时了解气层的产能状况。2.完井测试完井测试，一口井完井后进行测试，不仅了解气井完井后产能状况，还能分析钻井、完井
14、过程中污染状况。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析3.酸化（或压裂）后测试。酸化（或压裂）后测试。完井后，如果气层有污染，那么先进行酸化再进行的测试，它可了解增产措施效果，以及增产措施后的产能状况。4.为进一步核实产能，还采用产能试井为进一步核实产能，还采用产能试井，对于低渗透气井，则采用修正等时试井。为了解井间连通情况有时还采取干扰试井。5.分层测试。分层测试。为了剖面上分层产气状况，进行分层测试非常重要。1）经验配产法：大致按绝对无阻流量（）经验配产法：大致按绝对无阻流量（QAOF）的）的1/51/6作为气井生产的产量，作为气井生产的产量，一般不建议
15、井底压力不降低到地层压力（一般不建议井底压力不降低到地层压力（pi）的）的25%。气井合理产能的评价方法：气井合理产能的评价方法：2）采气曲线配产法：该法的原理是着重考虑减少紊流（非线性）效应。）采气曲线配产法：该法的原理是着重考虑减少紊流（非线性）效应。当产量较小时，PePwf与q呈线性关系，超过一定产量后，曲线上翘，表现出了明显的非达西效应，气井生产会把部分压力消耗到克服非达西流上，因此可把偏离早期直线的那一点产量作为气井生产配产的极限。CQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析3）最优化配产法：）最优化配产法：是气井在多种因素条件下的多目标优化方法。其数学
16、模型建立的步骤如下：从经济角度出发，要求配产的q愈大愈好，由气井产能方程：222BqAqppwfeBppBAAqwfe2)(4222BppBAAqwfe2)(4max222max从气井产能方面讲，要求采气指数愈大愈好 wfegppqJ/由采气方程得：2)(42222wfewfewfegppBAAppBqAppJBqAppJwfe maxmaxCQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析考虑地层岩石性质，井底生产压差不宜过大，则有：若有底水，则还应控制与极限临界产量相应的生产压差。从渗流角度出发，气井产量过大，非线性严重，则有：)pp(BppBAABqAqBqwfe
17、wfe2222222244（或式中：非线性效应所耗去的能量与所有渗流耗去能量之比。由于气井在生产过程中，地层能量会不断下降，亦即地层压力pe随生产时间增大而降低，有物质平衡方程得：)GG(ZpZppiie1pmaxppwfeCQUSTCQUST第五节第五节 气井生产工艺制度分析气井生产工艺制度分析综上所述，用最优化法对气井配产的优化综上所述，用最优化法对气井配产的优化数学模型为：数学模型为：2(4maxmax222wfeppBAAq)pp(B)pp(BAApmaxppwfewfewfe22222244)GG(ZpZppiie12(42maxmax222wfewfeppBAAppjCQUSTCQ
18、UST自自 学学 要要 求求一、了解气藏动态分析目的、方法、核心内容及重点要求解决的问题；一、了解气藏动态分析目的、方法、核心内容及重点要求解决的问题；二、了解气藏动态分析和气井动态分析的主要内容；二、了解气藏动态分析和气井动态分析的主要内容；三、了解利用相图进行气藏分类方法，了解凝析气藏特点、分类方法及三、了解利用相图进行气藏分类方法，了解凝析气藏特点、分类方法及相态特征；相态特征；四、了解气藏驱动类型及特点，影响气藏驱动方式的主要因素；四、了解气藏驱动类型及特点，影响气藏驱动方式的主要因素；五、了解水驱气藏储量计算和水侵量计算方法；五、了解水驱气藏储量计算和水侵量计算方法；六、了解水锥现象、影响因素及临界产量计算方法。六、了解水锥现象、影响因素及临界产量计算方法。要求：认真做好学习笔记。要求：认真做好学习笔记。作业：教材习题作业：教材习题61，62CQUSTCQUSTC l i c k t o e d i t c o m p a n y s l o g a n .
