不同类型气藏气井的开采

第七章不同类型气藏气井的开采本章主要内容:第四节常规气藏气井的生产管理第一节气井合理产量的确定第二节气井的生产工艺制度第三节不同类型气井的开采第五节凝析气藏气井的采气第六节酸性气藏气井的采气第七章不同类型气藏气井的开采引言•按照不同的地质特征和开发方式，可将气藏开采分为:煤层气藏(井)、页岩气藏（井）、可燃冰常规气藏(井)非常规气藏(井)纯气藏(井)低压气藏(井)有水气气藏(井)含硫气藏(井)(酸性气藏气(井))凝析气藏(井)第八章常规气井和特殊气井的开采引言第七章不同类型气藏气井的开采本章主要内容:第四节常规气藏气井的生产管理第一节气井合理产量的确定第二节气井的生产工艺制度第三节不同类型气井的开采第五节凝析气藏气井的采气第六节酸性气藏气井的采气第七章不同类型气藏气井的开采第一节气井合理产量的确定•气井的合理产量——对一口气井有相对较高的产量，在该产量下有一定的稳产时间。•气井的合理产量必须在充分掌握气藏地下、地面有关资料的基础上，由编制出的开发方案(或试采方案)来确定。第一节气井合理产量的确定一、气井合理产量确定的原则：气藏保持合理采气速度气井井身结构不受破坏气井出水期晚，不造成早期突发性水淹平稳供气、产能接替的原则合理产量与市场需求协调的原则总之，在确定气井的合理产量时，需要对上述诸因素综合考虑。一般气井的合理产量应控制在气井绝对无阻流量的15%~20%第一节气井合理产量的确定气藏合理的采气速度应满足的条件是：•气藏能保持较长时间稳产•气藏压力均衡下降——避免边底水舌进、锥进•气井无水采气期长，此阶段采气量高——管理方便，采气成本低•气藏开采时间相对较快，采收率高•所需井数少，投资省，经济效益好第一节气井合理产量的确定•对于均质水驱气藏，较高的采气速度有利于提高采收率。如前苏联北斯塔夫罗波尔砂岩气田，10年稳产期间采气速度高达6%～6.9%，最终采收率可达90％。这类气田只要措施得当，采气速度大小对采收率无明显的不利影响。•对于非均质弹性水驱气藏，由于地质条件千差万别，故应根据气藏的具体情况确定采气速度。•气藏经过试采确定出合理采气速度后，各井可按此速度允许的采气量并结合实际情况确定各井的合理产量。二、限制气井产量的因素1、自然因素★地层的胶结性★凝析气井凝析油的析出★底水气藏底水锥进★带油环的凝析气藏2、工艺因素★延长无压缩机开采阶段；★防止气井过早水淹；★减少输气干线前压缩机站和人工制冷装置的功率；★防止低温气井水合物的生成；★高CO2含量气井腐蚀的防护；★气井积液的清除；★疏松地层出砂与防护、清除。3、经济因素地面地下有机整体，综合平衡，优化生产4、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。三、气井合理产能的评价1、产能测试★中途测试★完井测试★产能试井★酸化（或压裂）后测试★分层测试2、气井合理产能的评价方法1）经验配产法大致按绝对无阻流量（QAOF，它在开发过程中是变化的）的1/3—1/5作为气井生产的产量；对疏松易出砂地层，或底水气藏，在保证能携液、携砂的前提下，可按绝对无阻流量的1/5—1/7配产。2）采气曲线配产法原理：着重考虑减少紊流（非线性）效应生产压差产量气井配产极限点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。它以气井产量和采气指数最大为目标，以非达西效应小、生产压差不超过额定值和地层压力下降与采出程度关系合理作为约束条件的一种配产方法。(1)从经济角度出发，要求配产的q愈大愈好222BqAqppwfe气井产能方程:maxmaxqBppBAAwfe2)(4222(2)从气井产能方面讲，要求采气指数愈大愈好)/(maxmaxwfegppqJ(3)考虑地层岩石性质，井底生产压差不宜过大pppwfemax（视不同储层类型定）若有底水，则还应控制与极限临界产量相应的生产压差。(4)从渗流角度出发，气井产量过大，非线性严重)(4422222222wfewfeppBppBAABqAqBq（或α——非线性效应所耗去的能量与所有渗流耗去能量之比。（5）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)1(GGZpZppiieBppBAAqwfe2)(4max222max2)(42max222maxwfewfegppBAAppJ)(4)(4max222222wfewfewfeppBppBAAppp)1(GGZpZppiie优化数学模型（4）考虑地层与井筒的协调配产法即采用流入、流出曲线的气井节点系统协调分析法配产（后续章节第八章将专门讲解）流入曲线流出曲线协调点qgp合理产量（5）考虑储量丰度的拟稳态流配产法假设地层中气体向井的流动为拟稳态流：wdDiwfrrqpppln22eDDeDeDDDwdrtrrttrr25.0472.025.025)809.0(ln21ln2式中：rd棗有效驱动半径；tD棗无因次时间；gD棗无因次产量；reD棗无因次外半径，reD=re/rw。对定容封闭气藏，随着气井的开采，平均地层压力将不断下降，并满足物质平衡方程式：)1(giiANqTZpZp式中：A棗井的供给面积；2erApNg棗该井处的储量丰度（单位面积上的储量）。在给定产量q，井供气半径re、kh值和Ng下，可计算出稳产年限。对于某一具体井而言，kh值和Ng是定值，因此稳定时间决定于q和re。为使该区各气井稳产时间大致相同，用每口井的kh和Ng值给定不同产量和re，选取满足预先给定限制条件的那个产量和外半径re作为该井配产的产量和井距。第七章不同类型气藏气井的开采本章主要内容:第四节常规气藏气井的生产管理第一节气井合理产量的确定第二节气井的生产工艺制度第三节不同类型气井的开采第五节凝析气藏气井的采气第六节酸性气藏气井的采气第二节气井的生产工艺制度•气井生产工艺制度(也称气井工作制度)——指适应气井产层地质特征和满足生产需要时,气井产量和生产压差应遵循的关系。•选择气井合理工作制度的原则：1）在最小地层能量损失条件下，获得最大产气量；2）达到能源保护和安全规范的要求。第二节气井的生产工艺制度序号工作制度名称适用条件1定产量制度qg=常数气藏开采初期时常用2定井底渗滤速度制度C=常数疏松的砂岩地层，防止流速大于某值时砂子从地层中产出3定井壁压力梯度制度Δp=常数气层岩石不紧密，易坍塌的气井4定井口(井底)压力制pwh=常数(pwf=常数)凝析气井，防止井底压力低于某值时油在地层中凝析出来；当输气压力一定时，要求一定的井口压力，以保证输入管网5定井底压差制度Δp=pr-pwf=常数气层岩石不紧密、易坍塌的井；有边底水的井，防止生产压差过大引起水锥常用气井工作制度及适用条件1、生产特征1）在一定的时间内，产气量一定2）地层压力、井低压力和井口压力随时间缓慢下降，要保持产量一定，需增大生产压差，当生产压差达到某一极限时，该生产工艺结束。2、优点：产量高，采气成本低，易于管理3、生产动态预测1）地层压力uprscerqtqpp一、定产量制度第二节气井的生产工艺制度2）井底压力)(2scsc2rwfBqAqpp3）井口压力2s2sc2wfwheqppZTLSg03418.0)1(1032.125226sedZTf第二节气井的生产工艺制度pe—原始地层压力，MPa；Pr—目前平均地层压力，MPa；t——气藏压力由pe降到pR的累积生产时间，d；A、B——二项式的系数；qupr——单位压降采气量(标准状态)，ｍ3／MPa；R0——气藏天然气原始储量(标准状态)，ｍ3；Z0——Prt、Tro下天然气的偏差系数；Tro——产层温度，Ｋ；d——油管内径，mm；f——油管摩阻系数，由Jain公式计算。定产量生产时的压力变化当井口压力降低到接近输气压力时，应转入定井口压力制度生产。二、定井口(井底)压力制度1、生产特征：pwf=C，pr随t增大而减小，qsc迅速降低。2、适应范围：定井口压力制度一般应用在气藏附近无低压管网，天然气要继续输到脱硫厂或高压管网的气井；或需要维持井底压力高于凝析压力的气井。二、定井口(井底)压力制度3、动态预测BABqtqppBAq21)10(42uprscpe2wf22sc三、定井底压差制度1、生产特征：(1)pr–pwf=C，即限制生产压差小于某一极限压差（保证气井不出水、不出砂的最大生产压差）。(2)地层压力、井底压力、井口压力、产气量等将随时间下降(3)当产量或井口压力不能满足生产要求，应转入其它工艺或开始带水采气。2、适应范围定井底压差生产工作制度适应于地层结构疏松的砂岩气藏，或边、底水活跃的有水气藏。是有水气藏最佳采气方式，具有稳定期长，产量高，单井采气量大，成本低等优点例题1:某一气压弹性驱动气田中一气井，已知井深1000m，未下油管，采用6套管采气。天然气相对密度g＝0.6，地层温度Tr＝333K，拟临界压力ppc＝4.48MPa，拟临界温度TPc＝195K，从试井试采资料知道，pr＝9.8MPa，二项式系数为A＝0.02，B＝0.0001，绝对无阻流量AOF为90.5×104m3/d，井底允许生产压差△pmax＝1.96MPa，开采初期采用定产量生产，此时qsc＝400×103m3/d，井口气流温度t＝27℃，规定井口最底输压1.96MPa，单位压降下的采气量为qupr=106×103m3/MPa，求：(1)定产量生产一年后气井的生产参数为多少？(2)定产量生产何时结束，此时的生产参数为多少？654.910/3654008.96uprsciRqtqpp)(22scscRBqAqp96540024000000140022.(..)•解：(1)计算生产一年后气井生产参数•1)求一年后地层压力pR（2)求一年后井底流压pwfpwf＝＝＝8.32(MPa)MPa由于一年后△p＝1.334＜△pmax，pwh＝7.68＞井口最低输压，所以可继续以定产量生产工艺生产。sscwfwheqPp2223)求一年后井底压差△p△p＝pR－pwf＝9.654－8.32＝1.334(MPa)4)求一年后的井口油压pwh将数据代入并计算得:pwh＝7.68MPa6750400101.78.96scuprRiqqppt(2)预测定产量结束时间及pwf、pwh1)当pR－pwf＝1.96MPa时定产量生产结束∵(2pR－△p)△p＝aqsc＋bqsc2∴pR=7.1(MPa)2)计算结束时间为∴定产量生产约18年。3)此时pwfpwf＝pR－△p＝7.1－1.98＝5.12(MPa)4)根据动气柱井底压力计算公式，采用试算法，可求得pwh＝4.63MPa所以，该井均18年后定产量生产结束，此时:pR＝7.1MPapwf＝5.12MPapwh＝4.63Mpa四、确定气井工作制度时应考虑的因素1、地质因素（1）地层岩石胶结程度（2）地层水的活跃程度2、影响气井工艺制度的采气工艺因素（1）天然气在井筒中的流速——防止液体在井筒中聚积。（2）水化物的形成——为防止井内气体水化物的生成，应在高于水化物形成的温度条件下生产，以保证生产稳定。3.影响气井工作制度的井身技术因素（1）套管内压力的控制生产时的最低套压，不能低于套管被挤毁时的允许压力，以防套管被挤坏。（2）油管直径对产量的限制——不合适的油管将影响气井的正常采气。（3）凝析压力如为防止凝析油在地层中凝析出，井底流压应高于凝析油析出的露点压力。4.影响气井工作制度的其它因素主要有用户用气负荷的变化，气藏采气速度的影响，输气管线压力的影响等因素都可能影响气井产量和工艺制度。由于影响气井工艺制度的因素很多，因此，制定气井合理工艺制度时，应从影响气井工艺制度诸因素中找出对采气工艺起决定性作用的因