第五章气藏的开发及集输工艺ver20

储建学院曹学文12019/10/3第五章气藏的开发及集输工艺第五章气藏的开发及集输工艺第一节气藏的勘探开发程序第二节气藏的开发方式第三节气井生产（气井开采工艺）制度和气藏采气速度储建学院曹学文22019/10/3第一节气藏的勘探开发程序第一节气藏勘探开发程序一、气藏勘探开发程序概述气藏勘探开发的全过程从发现气藏开始，至气藏失去开采价值结束。一般情况下气藏勘探开发周期约为30～50年，其中用于开发开采的时间占主要部分，约为30年左右。气藏勘探开发程序多具有时间上的先后次序和继承性，依次为预探一详探一试采及产能建设一开发一开发调整一开采结束这样一个过程。储建学院曹学文32019/10/3第一节气藏的勘探开发程序“预探”是指通过地面地质勘测、地震和钻预探井等手段查明构造形态和主要断层，查明油、气、水层位及其工业价值，估算预测储量和控制储量，为详探提供依据。“详探”是对含油（气）构造取得必要的资料并进行综合研究，弄清主要地质情况和含气（油）范围，并计算出探明储量，为编制开发方案作准备。“开发”就是依据详探成果和必要的生产性开发试验，按照国家对天然气生产的要求和气田实际生产规律，编制合理的开发方案并实施，对气田（气藏）进行建设和投产，使气田（气藏）按预定的开发规模和经济效果长期生产直至开发结束。实质上，一个气田的正规开发包括试采及产能建设、开发与开采和开发调整几个部分。储建学院曹学文42019/10/3第一节气藏的勘探开发程序二、气藏的开发阶段开发阶段包括产能建设阶段、稳产阶段、递减阶段、低压小产阶段。1．产能建设阶段该阶段是保证气藏开发方案得以实施的关键阶段，目的是使气藏开采能达到设计要求的规模和速度。如果探井获取的产能已能满足开发方案要求，那么可以直接投入开发而省去产能建设阶段。如果详探结束后所获气井的产能不能满足开发方案的要求，那么必须布署和钻开发井以获取足够的产能，同时增建扩建地面设备。原苏联气田产能建设阶段的时间一般需l～5年；中国气田开发的产能建设期相对较短为2～3年。阶段内平均采气速度约2％～4％，采出程度约2％～15％左右，显然与井位布置的水平和钻井成功率有关。储建学院曹学文52019/10/3第一节气藏的勘探开发程序2．稳产阶段气藏和气田的开采必须具有稳产期，以便保证向用户平稳供气因为与石油、煤资源不同，天然气不易储存。稳产期的长短主要取决于气藏储量的大小、后备资源的补充、采气速度的大小和地质条件的好坏。稳产阶段的实质是定产降压，所以气藏原始地层压力和输气压力的大小对稳产期的长短有直接影响。稳产阶段是气藏工业性正规开采的主要阶段，按合理程序开发的气藏，稳产阶段内采气规模大，采气速度高，阶段采出程度也高。据四川气藏开发情况统计结果，无水气藏稳产阶段内采气速度约6％～8％，阶段采出程度约40％～50％，稳产期多为5～8年，有水气藏的技术指标低于无水气藏。储建学院曹学文62019/10/3第一节气藏的勘探开发程序3．递减阶段在稳产阶段定产降压生产方式下气井油套压会不断降低，当降至井口输气压力后，气井只能转入定压降产的生产方式，保持井口压力接近于输压生产。当气藏靠自然能量再也不能继续稳定生产时就进入了递减阶段，气藏产能、产量和采气速度都自然衰减下降。气藏开发递减阶段的持续时间最长，一般长达10～20年，阶段内采出程度一般，仅30％左右。该阶段的主要任务是采取各种积极有效的措施减缓气藏产量递减，最大限度地提高气藏的工业采收率。储建学院曹学文72019/10/3第一节气藏的勘探开发程序4．低压小产量阶段气藏失去工业性开采价值后仍有一定生产能力，虽然压力很低无法远输，产能很小不足以供大型用户工业性使用，但为了提高自然资源的利用率，尚可以采取就近利用的办法继续小产量生产，供气田附近的地方性小型工厂和民用。储建学院曹学文82019/10/3第一节气藏的勘探开发程序三、气田(气藏)开发特点油田开采特点：油田采油易于储集运输，可以据自身条件按照最佳开采方式和最佳地层能量消耗方式进行开采，很少受地域和用户的影响。气田(气藏)开采的特点：（1）依赖天然气自身弹性能量把地层中的天然气从地下驱动到井口，在地面进行集输、净化和处理，然后通过管线直接输向用户，产销之间关系十分密切，气田(气藏)开发在很大程度上受制于用户和市场。储建学院曹学文92019/10/3第一节气藏的勘探开发程序（2）天然气销售合同：在合同签订之前气田是不可能投产开发的，决定气田最佳开发方式所需的基本参数应该在气田开采之前取得，但在缺乏气田动态资料的情况下完整地获取这些参数又是不可能的，因此，与天然气销售合同相关的气田(气藏)最佳开发方案设计总是具有许多不确定性。也就是说，气田开发方案设计与油田相比具有更大的风险性，特别是非均质的碳酸盐岩裂缝性气田(气藏)。因此，四川气田在正式开发前均进行试采，在此基础上编制的开发方案设计更能符合气田(气藏)开采实际。储建学院曹学文102019/10/3第一节气藏的勘探开发程序四、气藏开发实例——相国寺石炭系气藏地点：相国寺气田位于川东地区。开发情况：1977年相18井钻至石炭系获大气发现了石炭系气藏，之后的两年内集中力量开展详探工作，所获5口气井皆为百万级的高产气井。由于当时气田地面集输条件较为成熟，因此在气藏详探的同时进行了气井的试生产，至1979年完成了产能建设和试采工作，并编制出气藏开发设计。因此该气藏的详探、试采和产能建设三个阶段几乎在三年内同时开展和完成，使气藏于1980年正式投入开发，气藏几乎经历了勘探开发的全过程，目前已进入开发后期。根据气藏动态特征和开发指标，可将气藏开发过程划分为稳产、递减和低压小产三个阶段，如图5-1所示。图5-1相国寺石炭系气藏开发阶段划分图储建学院曹学文122019/10/3第一节气藏的勘探开发程序1．稳产阶段(1980年1月～1987年12月)相国寺石炭系气藏于1980年5月正式按开发设计方案实施，以日产气90×104m3的规模和8％的采气速度生产，期间生产井数为5口，稳产8年，到1987年底，因井底流压已降低至输压而结束稳产阶段。储建学院曹学文132019/10/3第一节气藏的勘探开发程序2．产量递减阶段(1988年～目前)为满足天然气外输需要，气藏从1987年底转入定压减产的采气方式并按开发调整方案实施，采取了在递减期内两次降输压和二次再稳产的开发调整措施，以延缓气藏产量递减；提高工业采收率。动态预测表明在此调整措施下气藏到2000年将降至3×104m3的日产气量和1.6MPa的地层压力，此时结束工业开采，采收率可达90％。稳产阶段(1980年1月—1987年12月)储建学院曹学文142019/10/3第一节气藏的勘探开发程序3．低压小产量阶段该阶段尚未出现，但根据气藏综合研究及数值模拟动态预测结果，参考其它气藏的经验，这一阶段的出现是必然的。因为气藏结束工业性开采后并非完全丧失了生产能力和经济价值，至少还可以供气田附近的小用户用气。储建学院曹学文152019/10/3第二节气藏的开发方式第二节气藏的开发方式一、气藏的驱动方式油藏驱动方式：水压驱动、气压驱动、溶解气驱等。气藏主要是弹性气驱和弹性水驱两种。1.弹性气驱气藏在气藏开发过程中，没有边、底水或边、底水不运动，或者水的运动速度大大落后于气体运动的速度，驱气的主要动力为被压缩气体自身的弹性膨胀能量，气藏的储气体积保持不变，地层压力表现为自然衰竭的过程。由于是单相流动，而且作为能量来源的气体又是开采对象，因而开采效率较高。储建学院曹学文162019/10/3第二节气藏的开发方式2.弹性水驱气藏水驱又可分为弹性水驱和刚性水驱两种，指以边水或底水压头为能量的渗流驱动方式。弹性水驱：如果水体和岩石弹性膨胀占据了一部分天然气储集空间，存在封闭的边水或底水，在开发过程中由于含水层的岩石和流体的弹性膨胀，储气空隙体积缩小，地层压力下降缓慢。刚性水驱：若水体很大，十分活跃，或者水头很高，水侵量与采气量保持平衡时地层压力得以充分保持而不致下降。实际上刚性水驱气藏极少，我国有少量的弹性水驱气藏，气驱气藏占绝大多数。由于气水物性差别较大，气藏储层非均质性使得水在气藏中难以推进，往往沿裂缝或高渗区突进，将大量的天然气封存在水中。同时，尚有气体溶入水中和毛细管的俘留作用等，造成气藏的开采效率大大低于气驱气藏。储建学院曹学文172019/10/3第二节气藏的开发方式与气驱气藏相比较，水驱气藏有采气速度小、产能递减快、采收率低、投资大和成本高等特点。（1）采气速度低为了控制水驱气藏特别是非均质水驱气藏的选择性水侵或边底水的突进，水驱气藏开发中采气速度低于气驱气藏。（2）产能递减快边、底水较活跃的水驱气藏，开发过程中气井出水是迟早要发生的，边、底水侵入气井的主要产气阶段，使气体相对渗透率降低，且气井出水后，井筒内流体密度加大，增加井底回压，使气井产量大幅度递减，甚至水淹。储建学院曹学文182019/10/3第二节气藏的开发方式（3）采收率低在非均质水驱气藏中，水窜形成多种方式的水封气，同时气井的水淹也使气藏废弃压力高于气驱气藏，因而降低了水驱气藏的采收率。气藏非均质性越强，水侵强度越大，气藏一次采收率越低。（4）建设投资大，采气成本高由于水驱气藏建设中，增加了卤水转输、处理、泵站、管网、回注井等配套建设和二次采气中排水采气井下工艺，地面配套设备以及补充开发井增多，因而投入资金多，操作费用高，使水驱气藏采气成本大大高于气驱气藏。储建学院曹学文192019/10/3第二节气藏的开发方式水驱气藏开发阶段的划分和特征根据气藏，气井产水情况及生产方式，水驱气藏开发阶段可划分为：无水采气阶段、气水同产阶段及二次采气人工助排阶段（排水采气阶段）。有时为了分析气藏水侵对产量的影响，也同时使用根据气藏稳产情况划分产量上升、稳定和递减三个阶段。储建学院曹学文202019/10/3第二节气藏的开发方式1.无水开采阶段无水采气阶段是水驱气藏开发初期，生产气井尚未出地层水的开采阶段（不包括已钻穿气水界面的气水同产井）。此阶段气井所产的水全部是凝析水。一旦气井出水或气藏的主产气井出地层水，即进入气水同产阶段。储建学院曹学文212019/10/3第二节气藏的开发方式无水采气阶段有时包括气藏的试采期、产能建设期甚至部分稳产期。由于水驱气藏边、底水水侵的滞后性，该阶段气藏的动态特征与气驱气藏相近似，气井产气量稳定，自然递减率小，地层压力，井口压力下降缓慢与累积采气量相适应，气藏单位压降采气量是一常数，因此，该阶段也是应用动态法复核容积法储量的最好时机。尽量延长气藏、气井的无水采气期，是水驱气藏减少水封气的形成、提高采收率的重要措施。无水采气期越长，气藏稳产期也越长，稳产期末采出程度也越高，因此，加强无水采水期的动态基础工作，对提高气藏的开发效果具有重要意义储建学院曹学文222019/10/3第二节气藏的开发方式2.气水同产阶段对于水活跃和水次活跃的边、底水气藏来说，气水同产是气藏主要的生产阶段。该阶段可能跨越产量上升期、稳产期及递减期，也可能只包括稳产期及递减期。当气藏（或裂缝系统）第一口气井或主产气井出地层水时，气藏便进入气水同产阶段，它标志着气藏水侵已经在气井生产中直接表露出来。气井出水后，最主要的动态特征是产能递减增快，产水量明显增加，水气比上升，井口流动压力下降，套管压力、油管压力差增大，甚至水淹停产。气井产量的下降，必然破坏了气藏的稳产条件，气藏的稳产主要靠增加开发补充井及接替井来弥补产量递减，当补充井的接替产能不足以弥补气藏产能的递减时，气藏进入递减期。储建学院曹学文232019/10/3第二节气藏的开发方式非均质水驱气藏，气水同产阶段也是气藏选择性水侵形成水封气的主要阶段，对于整装气藏要合理配产，出水气井要控制合理产量（压差）来控制选择性水侵的波及范围、减缓气井的递减及水封气的形成。对于多裂缝系统气藏不能控水采气，要优化气井的水气比，实施早期排水，来减轻后期排水采气的难度，并达到提高采收率的目的。从第一口气井出水开始，就要开展排水采气工艺技术的论证和试验，做好人工助排工艺技术