1、气井分析故障诊断 nwfgwfgggwfPCqBAPBAqBqAqP22R22R2222RP2P4P BAPBAqRAOF2101.04222 一是压力主要损失在低渗带，压力恢复极为缓一是压力主要损失在低渗带，压力恢复极为缓慢。慢。二是主裂缝系统裂缝发育，压力损失很小，直二是主裂缝系统裂缝发育，压力损失很小，直线段斜率很小。线段斜率很小。做威做威7878井的井的PwsPwslgt/lgt/（T+tT+t）关系曲线图，关系曲线图，就可以看到该井生产压差（就可以看到该井生产压差（P P）的构成：）的构成：P=P=P P1 1+P P2 2+P P3 3 即：生产压差即：生产压差=污染附加压降污染附
2、加压降+主裂缝系统（内主裂缝系统（内压）压降压）压降+低渗带（外区）压降低渗带（外区）压降 P PR R-P-Pwfwf=（P Pwsws（0 0）-P-Pwfwf）+（P PRFRF-P-Pwsws（0 0）+（P PR R-P-PRFRF）总之，一口井投产前，它的产气层地质总之，一口井投产前，它的产气层地质情况及井身结构是该井的原始状况。投入开情况及井身结构是该井的原始状况。投入开发后的初期的试井、试采工作对该井渗流系发后的初期的试井、试采工作对该井渗流系统的特征进行认识。开发工作者就是在这个统的特征进行认识。开发工作者就是在这个认识的基础上，在以后的气井生产中，通过认识的基础上，在以后的
3、气井生产中，通过多种方式如试井、测压、气水分析及录取各多种方式如试井、测压、气水分析及录取各种生产资料数据来诊断气井储层及井身结构种生产资料数据来诊断气井储层及井身结构出现的，影响天然气正常渗流的故障和产生出现的，影响天然气正常渗流的故障和产生的原因，并对症下药，采取措施进行治理，的原因，并对症下药，采取措施进行治理，力争使气井恢复正常生产并延长气井寿命、力争使气井恢复正常生产并延长气井寿命、提高气井（气藏）采收率。提高气井（气藏）采收率。第一节 纯气井的渗流系统 第二节第二节 气井的异常和故障气井的异常和故障 第三节第三节 气井储层异常的诊断气井储层异常的诊断 第四节第四节 气井井下故障的诊
4、断气井井下故障的诊断 第五节第五节 排水采气工艺井的诊断排水采气工艺井的诊断 目 录 气井在生产过程中或早或晚会出现各种异常情况，主要分两部分：一是发气井在生产过程中或早或晚会出现各种异常情况，主要分两部分：一是发生在储层中，使渗流条件的改变；二是井筒的故障，使垂管流动条件改变。生在储层中，使渗流条件的改变；二是井筒的故障，使垂管流动条件改变。一、一、储储 层层 的的 异异 常常 储层发生异常情况使天然气渗流条件改变，主要有五种原因：储层发生异常情况使天然气渗流条件改变，主要有五种原因：第二节第二节 气井的异常和故障气井的异常和故障储层的异常水侵（出水）邻井干扰净化压裂酸化气水产量地层压力污染
5、Ca2+mg/l式中:PR：地层压力 MPa（绝）Pwf：井底压力 MPa（绝）三是气井过早出水易形成气藏早期封隔。在防喷时首先喷出来的就是这些“黑浆浆”，然后才是地层水，这就是把“少关井”列为出水井稳产措施的原因之一。在防喷时首先喷出来的就是这些“黑浆浆”，然后才是地层水，这就是把“少关井”列为出水井稳产措施的原因之一。边底水在距井筒较远处，缓慢横向窜至井筒。当井底流动压力，降至某一压力值时，也就是生产压差（PR-Pwf）达到一个极限值时，气井开始有出水的现象（显示），这个极限值就是气井当时的临界压差，在这个生产压差下的产气量就是临界产量。PR-Pwf=（Pws（0）-Pwf）+（PRF-P
6、ws（0）+（PR-PRF）图3-11 威78井采气曲线图一般原始无阻流量50104m3/d。这是区别于整装水驱气藏等主要特征之一。（四）井下落物1、临界产量的确定筛管堵（筛管堵塞的原因主要有五个因素）：筛管堵（筛管堵塞的原因主要有五个因素）：但是凝析水气比（m3/104m3）却因气藏的温度和压力等条件的不同而各不相同。第四节 气井井下故障的诊断3、油管堵塞（目前采用的油管传输射孔，在测试后，射孔枪留在油管下端将油管底部完全封死，当沉砂由筛管进入油管后，不能由油管下部落入井底，因而形成油管沉砂堵塞的情况比笔式油管鞋更严重。9月19日产水量明显增加，说明气井已经出水，出水过程可分为三个阶段（表3
7、-4，图3-11）。二、二、井井 下下 故故 障障 井下发生故障，使天然气自井底至井口的垂管流动出现异井下发生故障，使天然气自井底至井口的垂管流动出现异常。常见的井下故障主要分三部分，即套管、油管及井底。常。常见的井下故障主要分三部分，即套管、油管及井底。井下井下故故障障套套管管油油管管井底井底（产层产层部位部位）套套管管破破裂裂环环行行空空间间砂砂桥桥套套管管积积液液水水泥泥窜窜槽槽油油管管断断裂裂油油管管堵堵塞塞油油管管积积液液油油管管破破损损裸裸眼眼跨跨塌塌井井底底沉沉砂砂水水泥泥塞塞窜窜漏漏井井下下落落物物井下故障按其性质可分为五类；井下故障按其性质可分为五类；井井下下故故障障腐腐蚀蚀
8、破破损损沉沉砂砂堵堵塞塞积积液液井井下下落落物物套套管管油油管管套套管管油油管管井井底底套套管管油油管管井井底底油油管管窜窜漏漏水水泥泥环环水水泥泥塞塞 （一）腐蚀破损（一）腐蚀破损套油管的破损套油管的破损（包括套管穿孔、断裂和变（包括套管穿孔、断裂和变形）。形）。1.1.套管破损形成的原因套管破损形成的原因1 1流体中酸性气体（流体中酸性气体（H H2 2S S、COCO2 2）的腐蚀或酸化作业中的腐蚀。）的腐蚀或酸化作业中的腐蚀。2 2钻井过程中钻杆对套管的摩损。钻井过程中钻杆对套管的摩损。3 3套管外围岩应力的挤压变形或损坏，套管内压力低于套套管外围岩应力的挤压变形或损坏，套管内压力低于
9、套管抗外挤压力允许的低限。管抗外挤压力允许的低限。4 4套管生产中气、水流动中对套管的摩损。套管生产中气、水流动中对套管的摩损。5 5其它，如地震、搬运、下套管作业中操作不当造成的损其它，如地震、搬运、下套管作业中操作不当造成的损坏。坏。2.2.对气井生产的影响对气井生产的影响1 1造成气井天然气浅层窜漏，生产中套压偏低，套油压差造成气井天然气浅层窜漏，生产中套压偏低，套油压差偏小，甚至小于油压，求不到最大关井压力。偏小，甚至小于油压，求不到最大关井压力。2 2气井生产中异层水窜入井内，而影响气井生产及气井生气井生产中异层水窜入井内，而影响气井生产及气井生产寿命。产寿命。3 3如果生产套管的破
10、损发生在表层套管鞋井深以上，生产如果生产套管的破损发生在表层套管鞋井深以上，生产套管固井质量不好，水泥上返高度低于破损部分或水泥套管固井质量不好，水泥上返高度低于破损部分或水泥环有串槽孔现象，使表层套管内压力大于套管强度（抗环有串槽孔现象，使表层套管内压力大于套管强度（抗内压强度）会发生表层套管爆裂，如威内压强度）会发生表层套管爆裂，如威4747井井19821982年年9 9月月3 3日日1010”表层套管爆裂，裂口长表层套管爆裂，裂口长1.02m1.02m。腐蚀破损腐蚀破损油管的破损（包括油管断裂、穿孔）油管的破损（包括油管断裂、穿孔）v1 1、油管破损形成的原因、油管破损形成的原因v1 1
11、气、水中酸性气体（气、水中酸性气体（H H2 2S S、COCO2 2）的腐蚀）的腐蚀 v2 2油管生产中，气、水携带沉砂等固体物质，流动中油管生产中，气、水携带沉砂等固体物质，流动中对油管的摩损。对油管的摩损。v3 3修井作业、起下油管对油管的伤害。修井作业、起下油管对油管的伤害。v2 2、对气井生产的影响、对气井生产的影响v1 1影响携水能力：在油管断落或窜漏井段以下，由于影响携水能力：在油管断落或窜漏井段以下，由于气流速度变慢，携水能力变差，很容易形成井下积液，气流速度变慢，携水能力变差，很容易形成井下积液，而且油管断落或破损部位越接近井口，携水能力越差而而且油管断落或破损部位越接近井口
12、，携水能力越差而更影响日产气量。更影响日产气量。v2 2油、套压异常，最主要表现套油压差小于正常值。油、套压异常，最主要表现套油压差小于正常值。3 3不能进行试井及下井底压力计。不能进行试井及下井底压力计。v4 4气举、泡沫排水采气等措施效果不好气举、泡沫排水采气等措施效果不好 。（二）沉砂和堵塞（二）沉砂和堵塞 1 1、井底沉砂、井底沉砂 沉砂包括产层出砂、裸眼井壁跨塌的岩石，漏入地沉砂包括产层出砂、裸眼井壁跨塌的岩石，漏入地层的洗井液，压井液中的固体物质和酸化后地层中的酸层的洗井液，压井液中的固体物质和酸化后地层中的酸不溶物等在放喷排液测试中沉于井底形成砂面。不溶物等在放喷排液测试中沉于井
13、底形成砂面。砂面分硬砂面和软砂面，沉砂的下部由颗粒较大的固砂面分硬砂面和软砂面，沉砂的下部由颗粒较大的固体物质组成，探砂面时加压后砂面深度不变，叫体物质组成，探砂面时加压后砂面深度不变，叫“硬砂硬砂面面”。硬砂面上，还有由颗粒很细的固体物质和水混合呈稠硬砂面上，还有由颗粒很细的固体物质和水混合呈稠泥浆状的沉砂，探砂面可感到遇阻，加压后深度改变。泥浆状的沉砂，探砂面可感到遇阻，加压后深度改变。沉砂对气井生产危害较大，主要表现在四个方面：沉砂对气井生产危害较大，主要表现在四个方面：一是：当硬砂面逐渐高于产气层段时，流体由产层流一是：当硬砂面逐渐高于产气层段时，流体由产层流向井筒的附加阻力增大。向井
14、筒的附加阻力增大。二是：当气井特别是出水气井关井时，井筒积液退回产二是：当气井特别是出水气井关井时，井筒积液退回产层中，首先将井底的黑浆浆推至储层内，堵塞缝洞，降低层中，首先将井底的黑浆浆推至储层内，堵塞缝洞，降低了井筒附近产气层段的渗透率（增大了表皮系数），有时了井筒附近产气层段的渗透率（增大了表皮系数），有时甚至造成气井开不出来，被迫采取放喷措施；在防喷时首甚至造成气井开不出来，被迫采取放喷措施；在防喷时首先喷出来的就是这些先喷出来的就是这些“黑浆浆黑浆浆”，然后才是地层水，这就，然后才是地层水，这就是把是把“少关井少关井”列为出水井稳产措施的原因之一。列为出水井稳产措施的原因之一。三是：
15、少量的三是：少量的“黑浆浆黑浆浆”带出井口，会堵塞井口的针形带出井口，会堵塞井口的针形阀、分离器、计量管道甚至汇管。阀、分离器、计量管道甚至汇管。四是：井底砂面过高，有时会造成油管被卡。四是：井底砂面过高，有时会造成油管被卡。2 2、套油管环形空间砂桥、套油管环形空间砂桥 由于井斜等原因，油管在井下有的井段不处由于井斜等原因，油管在井下有的井段不处于套管的中心部位，而是紧靠套管壁上，或者套于套管的中心部位，而是紧靠套管壁上，或者套管变形部位，套油管间间隙较小。特别是有水气管变形部位，套油管间间隙较小。特别是有水气井套管生产中，很易形成井下沉砂的淤积，逐渐井套管生产中，很易形成井下沉砂的淤积，逐
16、渐扩大后，在环状空间形成砂桥。扩大后，在环状空间形成砂桥。环状空间砂桥形成后，如果是套管生产，它环状空间砂桥形成后，如果是套管生产，它会影响气、水产量，使油套管压差增大，甚至开会影响气、水产量，使油套管压差增大，甚至开不出气来。如果是油管生产，套压的反映很迟缓，不出气来。如果是油管生产，套压的反映很迟缓，不能反映真实的井底流压。它也是油管被卡的主不能反映真实的井底流压。它也是油管被卡的主要原因之一。要原因之一。3 3、油管堵塞、油管堵塞（目前采用的油管传输射孔，在测试后，射孔枪留在油目前采用的油管传输射孔，在测试后，射孔枪留在油管下端将油管底部完全封死，当沉砂由筛管进入油管后，不能由油管下管下
17、端将油管底部完全封死，当沉砂由筛管进入油管后，不能由油管下部落入井底，因而形成油管沉砂堵塞的情况比笔式油管鞋更严重。威远部落入井底，因而形成油管沉砂堵塞的情况比笔式油管鞋更严重。威远气田挖潜井大都采用油管传输射孔，投产后，都逐渐出现油管堵塞现气田挖潜井大都采用油管传输射孔，投产后，都逐渐出现油管堵塞现象）。象）。（1 1）油管沉砂：）油管沉砂：油管鞋有两种，即喇叭口式和笔式油管鞋有两种，即喇叭口式和笔式 4.4.筛管堵筛管堵（筛管堵塞的原因主要有五个因筛管堵塞的原因主要有五个因素）素）：一是油管沉砂面逐渐增高将筛管掩埋，筛孔便被堵塞。一是油管沉砂面逐渐增高将筛管掩埋，筛孔便被堵塞。威远气田老井
18、修井作业中起出的油管证明，凡是筛管孔整段威远气田老井修井作业中起出的油管证明，凡是筛管孔整段被堵死的，筛管里全部充满沉砂。被堵死的，筛管里全部充满沉砂。二是腐蚀：筛孔是天然气和水流动的通道，与气、水接二是腐蚀：筛孔是天然气和水流动的通道，与气、水接触最多，最易受酸性气体的腐蚀生成硫化铁，使孔径缩小或触最多，最易受酸性气体的腐蚀生成硫化铁，使孔径缩小或堵死。堵死。三是结垢。三是结垢。四是缓蚀剂、泡沫剂附于管壁（包括筛管在内）并把井四是缓蚀剂、泡沫剂附于管壁（包括筛管在内）并把井下沉砂、硫化物粘结在一起，逐渐增厚，并使孔径越来越小，下沉砂、硫化物粘结在一起，逐渐增厚，并使孔径越来越小，直至堵死。直
19、至堵死。五是筛管太短。五是筛管太短。筛管堵塞严重的就会影响该井的天然气筛管堵塞严重的就会影响该井的天然气生产：生产：（1 1）井底附加阻力增加，油压下降，套油）井底附加阻力增加，油压下降，套油压差增大，产气量下降。压差增大，产气量下降。（2 2）形成井下节流，产气量调节不上去。）形成井下节流，产气量调节不上去。（3 3）造成带水困难，井下积掖，动液面波）造成带水困难，井下积掖，动液面波动很大。动很大。v v5.5.油管缩径油管缩径 油管被酸性气体腐蚀后，壁管光滑度差，表面的硫油管被酸性气体腐蚀后，壁管光滑度差，表面的硫化铁，凹凸不平，更易吸附水份；加上井下温度较高，化铁，凹凸不平，更易吸附水份
20、；加上井下温度较高，缓蚀剂、泡沫剂很易吸附于管壁并将沉砂粘结于管壁上，缓蚀剂、泡沫剂很易吸附于管壁并将沉砂粘结于管壁上，使油管内径越来越小。油管缩径，不是均匀、等厚的，使油管内径越来越小。油管缩径，不是均匀、等厚的，一般越接近井底缩径越严重，也就是油管的结垢一般是一般越接近井底缩径越严重，也就是油管的结垢一般是由油管鞋向上逐步发展的。由油管鞋向上逐步发展的。油管缩径是不均匀的，更大大增加了流动的阻力，油管缩径是不均匀的，更大大增加了流动的阻力，消耗了地层能量，明显地使油压下降，套油压差增大，消耗了地层能量，明显地使油压下降，套油压差增大，产气量下降。同时气流在油管内流动过程中，由于油管产气量下
21、降。同时气流在油管内流动过程中，由于油管内径忽大忽小，气流速度也相应忽大忽小，更加使气井内径忽大忽小，气流速度也相应忽大忽小，更加使气井带水困难，携水能力变差，积液更多。带水困难，携水能力变差，积液更多。1、油管破损形成的原因B、干扰阶段：气井在出水的显示阶段，如果仍未控制到临界产量以下生产。单位生产压差底水上窜高度可达10-35m/MPa，出水的三个阶段转化很快。1雾流：液体呈雾状（滴状）分散在气相中，称为雾流。Na+K+mg/l图3-11 威78井采气曲线图总结四川有水气田开发四十年来的经验与教训，得到一条重要的经验，就是要尽量延长气井的无水采气期。四是缓蚀剂、泡沫剂附于管壁（包括筛管在内
22、）并把井下沉砂、硫化物粘结在一起，逐渐增厚，并使孔径越来越小，直至堵死。油管缩径是不均匀的，更大大增加了流动的阻力，消耗了地层能量，明显地使油压下降，套油压差增大，产气量下降。第五节 排水采气工艺井的诊断（四）井下落物A、显示阶段：气井在无水采气的生产状态下，气井水的氯根含量开始逐步上升，这就标志着气井已进入了显示阶段。第三节 气井储层异常的诊断1079237204下面介绍计算有凝析水的纯气井（或产水量很小的出水气井）当垂管流的流态基本是雾流（气相是连续相，液相是分散的液滴）的临界携水流速和临界携水产气量的计算公式三是：少量的“黑浆浆”带出井口，会堵塞井口的针形阀、分离器、计量管道甚至汇管。第
23、二节 气井的异常和故障第二节 气井的异常和故障下面介绍计算有凝析水的纯气井（或产水量很小的出水气井）当垂管流的流态基本是雾流（气相是连续相，液相是分散的液滴）的临界携水流速和临界携水产气量的计算公式 （三）（三）井下积液井下积液 1.1.垂直管流中气液混合物的流动状态垂直管流中气液混合物的流动状态 1 1雾流：液体呈雾状（滴状）分散在气相中，称为雾雾流：液体呈雾状（滴状）分散在气相中，称为雾流。流。2 2环雾流：流速较大时，气体在井筒中心流动，液体环雾流：流速较大时，气体在井筒中心流动，液体沿管壁上升。沿管壁上升。3 3段柱流：流速较小时，液柱与气柱相互交替的流动段柱流：流速较小时，液柱与气柱
24、相互交替的流动状态。状态。4 4气泡流：井筒充满液体，产气量很小时，呈气泡状气泡流：井筒充满液体，产气量很小时，呈气泡状存在于液体中。存在于液体中。2.2.积液产生的原因积液产生的原因 1 1气井水，有两种，一是地层水；二是凝析水。气井水，有两种，一是地层水；二是凝析水。2 2一口井的携带水能力，主要取决于气体的流速，而一口井的携带水能力，主要取决于气体的流速，而流速的大小在油压不变的情况下，取决于产气量的大小和流速的大小在油压不变的情况下，取决于产气量的大小和油管直径的大小。油管直径的大小。一口气井能把所产的水全部由井底带出井口一口气井能把所产的水全部由井底带出井口（不产生积液）的最小流速和
25、产气量，称为携（不产生积液）的最小流速和产气量，称为携水的临界流速和临界产水量。水的临界流速和临界产水量。v 下面介绍计算有凝析水的纯气井（或产水量下面介绍计算有凝析水的纯气井（或产水量很小的出水气井）当垂管流的流态基本是雾流很小的出水气井）当垂管流的流态基本是雾流（气相是连续相，液相是分散的液滴）的临界（气相是连续相，液相是分散的液滴）的临界携水流速和临界携水产气量的计算公式携水流速和临界携水产气量的计算公式v携水临界流速：携水临界流速：v v 式中：式中：v携水临界产气量携水临界产气量 v式中，式中，vg vg：携水临界流速：携水临界流速 m/sm/sv ：近似气水表面张力：近似气水表面张
26、力 N/mN/m。取值。取值=60=6010-310-3v L L：水密度：水密度 kg/mkg/m3 3 取值近似值取值近似值L=1074 kg/mL=1074 kg/m3 3v g g：气体密度：气体密度 kg/mkg/m3 3 rg rg：气体相对密度：气体相对密度 25.0215.7gglgvTZptfgg1034844.3TZvPAqgtfsc 25000 qscqsc：携水临界产气量：携水临界产气量10104 4m m3 3/d/d；A A：油管截面积：油管截面积 m m2 2 A=A=（d/2d/2）2 2 d d：油管内径：油管内径 油管油管d=0.062m d=0.062m；
27、P Ptftf：井口油压：井口油压 MPaMPa Z Z：井口流压和温度下的气体偏差系数；井口流压和温度下的气体偏差系数；T T：井口气流温度：井口气流温度 k k 为了供威远气田下古生界挖潜获气井（纯气井或产水量小的出水气为了供威远气田下古生界挖潜获气井（纯气井或产水量小的出水气井）确定合理产量参考，根据上述计算公式绘制了井）确定合理产量参考，根据上述计算公式绘制了威远气田雾状流态威远气田雾状流态气井理论临界携水流速及产气量与油压关系图气井理论临界携水流速及产气量与油压关系图便于根据气井油压直接便于根据气井油压直接查出该井的临界携水产气量（图查出该井的临界携水产气量（图2-52-5）（四）井
28、下落物（四）井下落物 井底落物的危害主要有三方面：井底落物的危害主要有三方面：一是使井下砂面的上升加速。一是使井下砂面的上升加速。二是井下落物限制了修井作业冲砂时油管下入深二是井下落物限制了修井作业冲砂时油管下入深度度 三是井下落物，长期在井下遭受酸性气体的腐蚀，三是井下落物，长期在井下遭受酸性气体的腐蚀，而成为锈蚀的碎快，成为井下沉砂的一部分。而成为锈蚀的碎快，成为井下沉砂的一部分。井底落物井底落物油管中的落物油管中的落物 油管有落物对气井生产的影响主要表现在三方面：油管有落物对气井生产的影响主要表现在三方面：（1 1）.油管流体流动的截面积变小油管流体流动的截面积变小 而形成油管内节流，增
29、加了垂管的阻力，而使油压下而形成油管内节流，增加了垂管的阻力，而使油压下降，产气量下降。降，产气量下降。（2 2）.由于油管内落物产生节流现象使落物上下的压力由于油管内落物产生节流现象使落物上下的压力不同，有一定压差，落物不同，有一定压差，落物 以下相对流动压力较大，气流以下相对流动压力较大，气流流速较慢，因而携水困难，而造成井下积液。流速较慢，因而携水困难，而造成井下积液。（3 3）.无法下井底压力计进行试井和实测井底压力。无法下井底压力计进行试井和实测井底压力。（五）窜漏（水泥塞、水泥环封隔器）五）窜漏（水泥塞、水泥环封隔器）1 1、水泥塞（人工井底）窜漏、水泥塞（人工井底）窜漏 2 2、
30、水泥环窜漏、水泥环窜漏 3 3、封隔器窜漏、封隔器窜漏 气井下入封隔器（酸化压裂作业下封隔器除外）有三个目的：气井下入封隔器（酸化压裂作业下封隔器除外）有三个目的：（1 1）、封隔上面的产层射孔段或套管破裂部位，。）、封隔上面的产层射孔段或套管破裂部位，。（2 2）、高含硫气井，异常高压气井或压裂酸化中下封隔器，为了保护）、高含硫气井，异常高压气井或压裂酸化中下封隔器，为了保护套管不受损坏。套管不受损坏。（3 3）、半闭式气举排水采气）、半闭式气举排水采气 封隔器窜漏的原因，除套管腐蚀结垢严重，刮管不彻底使封隔器封封隔器窜漏的原因，除套管腐蚀结垢严重，刮管不彻底使封隔器封隔效果不好外，最主要的
31、是封隔器的橡胶部件被腐蚀而失去封隔作用。隔效果不好外，最主要的是封隔器的橡胶部件被腐蚀而失去封隔作用。井下窜漏对气井生产的影响井下窜漏对气井生产的影响 （1 1）、生产层的气、水窜入被封隔的层位，造成生产层的天然气的）、生产层的气、水窜入被封隔的层位，造成生产层的天然气的浪费和压力的损失。浪费和压力的损失。（2 2）、被封的渗透层的气、水（主要是水）窜入井筒与生产层的气）、被封的渗透层的气、水（主要是水）窜入井筒与生产层的气共同产出。共同产出。（3 3）、不能关井、试井，而且录取的气水产量、井口压力、气水分）、不能关井、试井，而且录取的气水产量、井口压力、气水分析等资料不能代表生产层的特征，影
32、响了气井的动态分析析等资料不能代表生产层的特征，影响了气井的动态分析 第一节 纯气井的渗流系统 第二节第二节 气井的异常和故障气井的异常和故障 第三节第三节 气井储层异常的诊断气井储层异常的诊断 第四节第四节 气井井下故障的诊断气井井下故障的诊断 第五节第五节 排水采气工艺井的诊断排水采气工艺井的诊断 目 录一、一、气井出水的诊断和控制气井出水的诊断和控制 （一）、气井水的种类（一）、气井水的种类 气井中产的水有两种，即气井中产的水有两种，即凝析水和地层水凝析水和地层水（含束缚水）。（含束缚水）。1 1、凝析水、凝析水 凝析水无论在气驱气藏或水驱都存在。但是凝析水气比凝析水无论在气驱气藏或水驱
33、都存在。但是凝析水气比（m m3 3/10/104 4m m3 3）却因气藏的温度和压力等条件的不同而各不相同。）却因气藏的温度和压力等条件的不同而各不相同。2 2、地层水、地层水 地层中有两种呈液态分布的水，一种是束缚水，另一种地层中有两种呈液态分布的水，一种是束缚水，另一种是通称的地层水。是通称的地层水。表表3-1 3-1 各种气田凝析水水气比统计表各种气田凝析水水气比统计表气田气田威威 远远自流自流井井兴隆兴隆场场邓井邓井关关荷荷 包包 场场界石界石场场阳高阳高寺寺气藏气藏茅口茅口组组寒武系寒武系震旦震旦系系嘉三嘉三嘉三嘉三嘉三嘉三长兴长兴长兴长兴长兴长兴嘉一嘉一气井气井威阳威阳6161
34、威威7878自自1515兴兴8 8邓邓1818包包4 4包包1414井井界界2525阳阳2323水气水气比比0.0610.0610.0370.0370.070.070.0190.0190.0230.0230.0180.0180.0850.0850.0910.0910.1070.1070.0080.008注注出水出水前前出水前出水前平均平均纯气纯气井井纯气纯气井井纯气纯气井井纯气纯气井井纯气纯气井井纯气纯气井井纯气纯气井井表表3-2 3-2 威远气田寒武系凝析水与地层水对比表威远气田寒武系凝析水与地层水对比表 井号井号取样日期取样日期NaNa+K+K+mg/lmg/lCaCa2+2+mg/lmg
35、/lMgMg2+2+mg/lmg/lClCl-mg/lmg/lSOSO4 42-2-mg/lmg/lHCOHCO3 3-mg/lmg/l总矿化总矿化度度 g/lg/l凝析凝析水水71712005.12.72005.12.7515124241010303018181791790.310.311181182005.12.72005.12.788884 41 1141432321731730.310.31地层地层水水78782004.10.262004.10.262310823108200120013853853708937089220422042659265967.4567.4593932005.
36、5.92005.5.929482294822879287920372037554345543497897856256291.3791.37 （二）、气藏的驱动类型二）、气藏的驱动类型 气藏的驱动类型主要可分为气驱气藏和水驱气藏两大类气藏的驱动类型主要可分为气驱气藏和水驱气藏两大类（或称无水气藏和有水气藏）。（或称无水气藏和有水气藏）。两类气藏的区别除开发中气驱气藏不产地层两类气藏的区别除开发中气驱气藏不产地层水，水驱气藏产地层水外，从压降曲线（水，水驱气藏产地层水外，从压降曲线（PR/ZPR/ZGpGp关系曲线）上可以明显的将两类气藏区分开来。气关系曲线）上可以明显的将两类气藏区分开来。气驱气
37、藏呈一条直线，也就是单位视地层压力（驱气藏呈一条直线，也就是单位视地层压力（PR/ZPR/Z）降采气量始终是相等的，将此直线延长至降采气量始终是相等的，将此直线延长至P/Z=0P/Z=0时，时，横坐标上的累计产气量（横坐标上的累计产气量（GpGp），也就是统称的），也就是统称的“压压降储量降储量”（图图3-13-1）。）。水驱气藏在水驱气藏在PR/ZPR/ZGpGp关系图关系图上呈一条向上翘的曲线，也就是单位视地层压力降上呈一条向上翘的曲线，也就是单位视地层压力降产气量随着水侵量的增加而增加。产气量随着水侵量的增加而增加。（三）、水驱气藏的气水关系（三）、水驱气藏的气水关系 1 1、整状水驱气
38、藏（单一压力系统水驱气藏）、整状水驱气藏（单一压力系统水驱气藏）（1 1）.底水气藏：底水气藏：当气藏储层厚度较大，圈当气藏储层厚度较大，圈闭内天然气充满度较小时，地层水衬托在气闭内天然气充满度较小时，地层水衬托在气藏之下成为底水气藏，气藏含气高度不一致。藏之下成为底水气藏，气藏含气高度不一致。(图图3-2)3-2)（2 2）.边水气藏：边水气藏：当气藏储层较薄，圈闭内当气藏储层较薄，圈闭内天然气充满度较大时，地层水处于气藏气水天然气充满度较大时，地层水处于气藏气水界面以外，气藏呈等厚的层状界面以外，气藏呈等厚的层状 。(图图3-3)3-3)井底落物油管中的落物油管缩径，不是均匀、等厚的，一般
39、越接近井底缩径越严重，也就是油管的结垢一般是由油管鞋向上逐步发展的。常见的井下故障主要分三部分，即套管、油管及井底。（1）油管沉砂：油管鞋有两种，即喇叭口式和笔式环状空间砂桥形成后，如果是套管生产，它会影响气、水产量，使油套管压差增大，甚至开不出气来。三是井下落物，长期在井下遭受酸性气体的腐蚀，而成为锈蚀的碎快，成为井下沉砂的一部分。第一节 纯气井的渗流系统151Lg qAOFi 线以下的气井则为典型的横向型出水特征。即：生产压差=污染附加压降+主裂缝系统（内压）压降+低渗带（外区）压降Cl-mg/l威远气田震旦系灯影组气藏，研究证明：裂缝是水侵的主要通道，其性质和产状决定了气井出水的特征。腐
40、蚀破损油管的破损（包括油管断裂、穿孔）Na+K+mg/lqsc：携水临界产气量104m3/d；（2）、被封的渗透层的气、水（主要是水）窜入井筒与生产层的气共同产出。第四节 气井井下故障的诊断但实际四川裂缝孔隙型双重介质非均质气藏气井的渗流系统正如图1-6所示，天然气从孔隙中流动到井底要经过三个阶段：即 PR-Pwf=（PR-PRF）+（PRF-Pws（0）+（Pws（0）-Pwf）投入开发后的初期的试井、试采工作对该井渗流系统的特征进行认识。Cl-mg/l由于井斜等原因，油管在井下有的井段不处于套管的中心部位，而是紧靠套管壁上，或者套管变形部位，套油管间间隙较小。2、多裂缝系统气藏（多压力系统
41、水驱气藏）、多裂缝系统气藏（多压力系统水驱气藏）由于气藏储层裂缝发育不均匀，而且地层物性由于气藏储层裂缝发育不均匀，而且地层物性极差，形成了多个被致密岩块封隔的局部裂缝发育极差，形成了多个被致密岩块封隔的局部裂缝发育的裂缝系统。裂缝系统之间互不连通，各自为独立的裂缝系统。裂缝系统之间互不连通，各自为独立的压力系统。因而在个裂缝系统中，有自己独立的的压力系统。因而在个裂缝系统中，有自己独立的气水关系，在气藏中没有统一的气水界面。这是区气水关系，在气藏中没有统一的气水界面。这是区别于整装水驱气藏等主要特征之一。别于整装水驱气藏等主要特征之一。裂缝系统中的气水关系大致分为两类，即：底水裂缝系统中的气
42、水关系大致分为两类，即：底水型和边水型（图型和边水型（图3-43-4）（1 1）.底水型裂缝系统底水型裂缝系统 （2 2）.边水型裂缝系统边水型裂缝系统 （四）、气井的出水临界产量（压差）（四）、气井的出水临界产量（压差）无论是底水气藏还是边水气藏；无论无论是底水气藏还是边水气藏；无论是整状还是多裂缝系统水驱气藏，一口井，是整状还是多裂缝系统水驱气藏，一口井，钻至原始气水界面以上完钻，投产初期都不钻至原始气水界面以上完钻，投产初期都不会产地层水。当井底流动压力，降至某一压会产地层水。当井底流动压力，降至某一压力值时，也就是生产压差（力值时，也就是生产压差（PR-PwfPR-Pwf）达到一）达到
43、一个极限值时，气井开始有出水的现象（显个极限值时，气井开始有出水的现象（显示），这个极限值就是气井当时的临界压差，示），这个极限值就是气井当时的临界压差，在这个生产压差下的产气量就是临界产量在这个生产压差下的产气量就是临界产量。（图3-4）1 1、临界产量的确定、临界产量的确定 通过对各气井的水分析和取水样时的气产量进行了分析，通过对各气井的水分析和取水样时的气产量进行了分析，发现了一个很重要规律就是：发现了一个很重要规律就是：“一口气井在经常变换产气量的一口气井在经常变换产气量的情况下，当产气量低于某一产量时，气井水的氯根含量都保持情况下，当产气量低于某一产量时，气井水的氯根含量都保持在凝析
44、水的氯根含量，（一般在在凝析水的氯根含量，（一般在100mg/l100mg/l左右）。当产气量超左右）。当产气量超过某一产气量时，氯根含量开始上升，说明地层水已少量进入过某一产气量时，氯根含量开始上升，说明地层水已少量进入气井的产气层段，并被气流带出井筒产出，也就是出现了地层气井的产气层段，并被气流带出井筒产出，也就是出现了地层水的显示。这个产气量就是气井出水的临界产气量（水的显示。这个产气量就是气井出水的临界产气量（图图3-53-5）。）。这时的生产压差就是临界压差，因为产气量数据随时都可录取这时的生产压差就是临界压差，因为产气量数据随时都可录取到精确的数据，而生产压差在气井生产过程中不能直
45、接获取，到精确的数据，而生产压差在气井生产过程中不能直接获取，所以一般只提所以一般只提“临界产量临界产量”。如果把气井的产气量控制在临界产量以下生产，如果把气井的产气量控制在临界产量以下生产，就能大大延缓气井的出水时间，也就是延长气井的无就能大大延缓气井的出水时间，也就是延长气井的无水采气期。水采气期。2 2、为什么气井要控制临界产量以下生产、为什么气井要控制临界产量以下生产 （1 1）.气井出水的三种类型气井出水的三种类型 碳酸盐岩裂缝性有水气藏的出水气井有三类，即：碳酸盐岩裂缝性有水气藏的出水气井有三类，即：慢型（小缝型）、快型（大缝型）和横向型。这就慢型（小缝型）、快型（大缝型）和横向型
46、。这就是气井的三种水侵方式。是气井的三种水侵方式。A A、慢型（小缝型）出水气井：气井产层高、慢型（小缝型）出水气井：气井产层高角度大裂缝不发育，主要以微细裂缝和空隙角度大裂缝不发育，主要以微细裂缝和空隙为主要渗流通道为主要渗流通道 （图（图3-7a3-7a）B、快型（大缝型）出水气井快型（大缝型）出水气井：气井产层高角度气井产层高角度的大裂缝发育，是气、水的主要渗流通道。一般的大裂缝发育，是气、水的主要渗流通道。一般原始无阻流量原始无阻流量505010104 4m m3 3/d/d。气井在超临界状态。气井在超临界状态下生产时，边底水沿大裂缝很快窜至井筒造成气下生产时，边底水沿大裂缝很快窜至井
47、筒造成气井出水。单位生产压差底水上窜高度可达井出水。单位生产压差底水上窜高度可达10-10-35m/MPa35m/MPa，出水的三个阶段转化很快，出水的三个阶段转化很快。（图（图3-7b3-7b）。）。C C、横向型：、横向型：产层以层间缝发育为主，没有高角度产层以层间缝发育为主，没有高角度穿层大裂缝。井底与底水间连通性较差，而与边穿层大裂缝。井底与底水间连通性较差，而与边水连通性较好，或者在距井筒一段距离以外有高水连通性较好，或者在距井筒一段距离以外有高角度裂缝存在。角度裂缝存在。v 边底水在距井筒较远处，缓慢横向窜至井筒。一边底水在距井筒较远处，缓慢横向窜至井筒。一般出水三个阶段中，干扰阶
48、段不明显，一旦进入显般出水三个阶段中，干扰阶段不明显，一旦进入显示阶段，便直接进入出水阶段，气井出水后，对气示阶段，便直接进入出水阶段，气井出水后，对气井产能影响很大。（图井产能影响很大。（图3-7C3-7C）威远气田震旦系灯影组气藏，研究证明：威远气田震旦系灯影组气藏，研究证明：裂缝是水侵的主要通道，其性质和产状决定裂缝是水侵的主要通道，其性质和产状决定了气井出水的特征。用折算原始无阻流量了气井出水的特征。用折算原始无阻流量（q qAOFiAOFi）表示气井裂缝的发育程度；用单位）表示气井裂缝的发育程度；用单位生产压差底水上窜高度（生产压差底水上窜高度（h/h/P P）表示垂直裂）表示垂直裂
49、缝程度或产层纵向渗透率。做出缝程度或产层纵向渗透率。做出h/h/P P与与LgqLgqAOFiAOFi关系图关系图（图（图3-83-8）做出h/P与LgqAOFi关系图（图3-8）一是油管沉砂面逐渐增高将筛管掩埋，筛孔便被堵塞。第四节 气井井下故障的诊断井底落物的危害主要有三方面：L：水密度 kg/m3 取值近似值L=1074 kg/m3（一）腐蚀破损套油管的破损（包括套管穿孔、断裂和变形）。qsc：携水临界产气量104m3/d；三是气井过早出水易形成气藏早期封隔。1造成气井天然气浅层窜漏，生产中套压偏低，套油压差偏小，甚至小于油压，求不到最大关井压力。三是井下落物，长期在井下遭受酸性气体的腐
50、蚀，而成为锈蚀的碎快，成为井下沉砂的一部分。用单位生产压差底水上窜高度（h/P）表示垂直裂缝程度或产层纵向渗透率。式中，vg：携水临界流速 m/s1079237204A：油管截面积 m2 A=（d/2）2取值=6010-3这就是气井的三种水侵方式。C、横向型：产层以层间缝发育为主，没有高角度穿层大裂缝。B、干扰阶段：气井在出水的显示阶段，如果仍未控制到临界产量以下生产。PR-Pwf=（Pws（0）-Pwf）+（PRF-Pws（0）+（PR-PRF）特别是有水气井套管生产中，很易形成井下沉砂的淤积，逐渐扩大后，在环状空间形成砂桥。（二）、气藏的驱动类型气井在超临界状态下生产时，边底水沿大裂缝很快
