氣藏動態(tài)分析1詳解課件

1、采 氣 工 程重慶科技學院石油工程學院第四章 氣藏動態(tài)分析 氣嘴 分離器 地面管線 井筒 氣層 氣井示意圖氣井系統(tǒng)第四章 氣藏動態(tài)分析 1 氣藏動態(tài)分析總論 2 氣藏類型的分析判斷 3氣井生產(chǎn)工藝制度分析 5 氣藏驅(qū)動方式分析 4氣田、凝析氣田開發(fā)方案編制流程 概 述氣藏動態(tài)特征：當氣藏鉆開第一口井并投產(chǎn)后，原來的靜止平衡狀態(tài)被破壞，氣藏內(nèi)部很多因素將發(fā)生變化，該變化將通過氣井產(chǎn)量、壓力、產(chǎn)出物性質(zhì)的變化表現(xiàn)出來，這就是氣藏動態(tài)特征。 不同氣藏有不同動態(tài)表現(xiàn)，同一氣藏不同開采時期動態(tài)特征也不同。目的：通過分析，掌握氣藏開采過程中的變化和規(guī)律，達到合理開采目的。一、氣藏動態(tài)分析的主要內(nèi)容（表6-

2、1）以滲流力學為基礎(chǔ)，涉及了氣藏工程的各個方面，主要工作內(nèi)容：1.分析氣藏壓力系統(tǒng)和驅(qū)動類型，核實氣藏分區(qū)分層地質(zhì)特征和水動力學參數(shù)，為氣藏水動力學計算提供必要參數(shù)；2.分析影響氣藏最終采收率因素，落實氣藏可采儲量，為氣藏合理開發(fā)提供依據(jù)；3.確定產(chǎn)能，分析氣藏生產(chǎn)規(guī)模，提出合理生產(chǎn)方案；4.查明氣藏內(nèi)部氣、油、水運動狀況，各相飽和度及地層壓力變化情況；5.預(yù)測未來期間氣藏生產(chǎn)狀況和開發(fā)效果，提出進一步提高氣藏開發(fā)效益的措施；6.不斷復核氣藏儲量，分析氣藏儲量動用程度和剩余儲量分布狀況，為氣藏開發(fā)方案修正提供依據(jù)。概 述氣井動態(tài)分析是氣藏動態(tài)分析基礎(chǔ)，主要內(nèi)容：1.收集每一口井的全部地質(zhì)和技術(shù)

3、資料，編制氣井井史并繪制采氣曲線；2.已經(jīng)取得的地震、測井、巖心、試油及物性等資料是氣藏動態(tài)分析的重要依據(jù)，這些資料需在氣井上取得綜合認識的基礎(chǔ)上完成；3.分析氣井油、氣、水產(chǎn)量與地層壓力、生產(chǎn)壓差之間的關(guān)系，找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，并推斷氣藏內(nèi)部的變化；4.通過氣井生產(chǎn)動態(tài)狀況和試井資料推斷井周圍儲層地質(zhì)情況，并綜合靜態(tài)資料分析整個氣藏地質(zhì)情況，判斷氣藏邊界和驅(qū)動類型；5.分析氣井產(chǎn)能和生產(chǎn)情況，建立氣井生產(chǎn)方程式，評價氣井和氣藏生產(chǎn)能力；6.提供氣藏動態(tài)分析工作所需的各項資料，包括地層壓力、地層溫度及流體性質(zhì)變化等。 二、氣藏驅(qū)動方式的類型油、氣藏的驅(qū)動方式反應(yīng)了促使油、氣由地層流向

4、井底的主要地層能量形式。概 述地層能量主要有：1）在重力場中液體的勢能； 2）液體形變的勢能；3）地層巖石變形的勢能； 4）自由氣的勢能； 5）溶解氣的勢能。1.氣壓驅(qū)動 特點：在氣藏開發(fā)過程中，沒有邊、底水，或邊、底水不運動，或水的運動速度大大跟不上氣體運動速度，此時，驅(qū)氣的主要動力是氣體本身的壓能，氣藏的儲氣孔隙體積保持不變，地層壓力系數(shù)P/Z與累積采氣量Gp呈線性關(guān)系。圖（67）2.彈性水驅(qū) 特點：由于含水層的巖石和流體的彈性能量較大，邊水或底水的影響就大，氣藏的儲氣孔隙體積要縮小，地層壓力下降要比氣驅(qū)緩慢。這種驅(qū)動方式稱彈性水驅(qū)，供水區(qū)面積愈大，壓力較高的氣藏出現(xiàn)彈性水驅(qū)的可能性就愈大

5、。3.剛性水驅(qū) 特點：侵入氣藏的邊、底水能量完全補償了從氣藏中采出的氣產(chǎn)量，此時氣藏壓力能保持在原始水平上，這種驅(qū)動方式稱剛性水驅(qū)。概 述二、決定氣藏驅(qū)動方式的主要因素1.地質(zhì)因素1）原始地層壓力：氣藏的原始地層壓力愈高，若有供水區(qū)，那么在開發(fā)過程中供水區(qū)的壓力可能超過氣藏壓力。2）含氣區(qū)和供水區(qū)的巖性和儲層物性（如孔隙度、滲透率等）特征：在相同的采氣速度下，供水區(qū)滲透率變化對水活躍程度的影響要比氣藏內(nèi)部滲透率變化影響大。 3）含水區(qū)的均質(zhì)程度和連續(xù)性：活躍的彈性水驅(qū)的條件之一，就是有寬廣的供水區(qū)，并且水頭很高。其中斷層、巖性尖滅或巖性變壞區(qū)域等對水推進的影響很大。4）氣水界面附近的情況：油環(huán)

6、的存在，氣水過渡區(qū)厚度的變化，巖性的變化和有無泥巖夾層。2.工藝因素1）采氣速度：采氣速度愈高，水跟不上，氣藏就愈接近于氣驅(qū)方式開采，但也不能太高，否則會引起邊、底水的不均勻推進。2）開發(fā)方式：是保持壓力開發(fā)還是衰竭方式開發(fā)。開發(fā)方式的不同，驅(qū)動方式也可能不一。第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析 一、氣井生產(chǎn)工作制度（氣井工藝制度）氣井生產(chǎn)工作制度：在井底（井口）或地面裝置上控制一定的壓力和產(chǎn)量變化條件，而這個變化條件是通過調(diào)節(jié)壓力和產(chǎn)量來實現(xiàn)的，以確保氣井的安全生產(chǎn)和保護地下資源的要求。1.自然因素1）產(chǎn)層由非膠結(jié)的砂子或膠結(jié)很差的砂巖構(gòu)成時，在不控制產(chǎn)量（或地層壓差，或地層壓力梯度）時，儲層就會

7、遭到破壞，在井周圍形成洞穴，產(chǎn)生蓋層及上覆巖層的垮塌和破壞，套管被擠壞，輕者使氣井減產(chǎn)，重者迫使氣井停產(chǎn)。在這種情況下的氣井生產(chǎn)工作制度可以采?。海?）定壓差的生產(chǎn)工作制度式中：允許的地層壓差；通過氣井穩(wěn)定試井資料確定，在該值下井底還未遭到破壞和試井過程中沒有巖石顆粒帶出。 Pw（t）在t時刻，該井采氣體積范圍內(nèi)的地層邊界壓力，MPa； Ps（t）在t時刻的井底壓力，MPa。第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析 （2）定壓力梯度生產(chǎn)工作制度：對于疏松地層，是保持在射孔通道面上最大允許壓力梯度，因為破壞巖石骨架與壓力梯度成正比。 對于鉆開程度和性質(zhì)均為完善的井，在井壁上允許的壓力梯度可用下式表示：（4-

8、87） (4-88) 對于鉆開程度和性質(zhì)雙重不完善井： 以上數(shù)據(jù)可根據(jù)試井結(jié)果，確定儲量還未遭破壞的最大產(chǎn)量及相應(yīng)的最小井底壓力，然后計算、，再確定要保持的壓力梯度（C）值。第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析 2）為了減少凝析油的損失量，采用注干氣保持地層壓力的開發(fā)方式，此時為了使凝析油的采收率最高，要保持生產(chǎn)井和注氣井一定的產(chǎn)氣量和注氣量。 3）底水錐進。4）帶油環(huán)的凝析氣藏。保證最大限度采出所有地層烴類組分。2.工藝因素：1）延長無壓縮機開采階段；2）防止氣井過早水淹；3）減少輸氣干線前壓縮機站和人工制冷裝置的功率；4）要確定一個可允許的無水合物形成的產(chǎn)量或采取其它防水合物的措施。 5）CO2含

9、量高的氣井，當氣體沿油管流動的速度超過一定值后對管柱的接頭產(chǎn)生強烈的腐蝕作用，若氣體中有水，則電化學腐蝕作用更強，除了采取相應(yīng)的材料和防腐措施外，另一種輔助方法也就是盡可能地保持一種腐蝕小的流速。 第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析 6）當氣井底有積液時，要設(shè)法保持能帶出液體的流速。措施：（1）排液措施（如泡排、連續(xù)小油管等排液）； （2）液氣井的最小排液流速，對凝析氣藏和水驅(qū)氣藏開發(fā)和充分利用天然氣的彈性能量有重要意義。 通過液滴在井筒中流動最低條件：氣體對液滴的拖拽力等于液滴沉降重力，得出液滴流動的最小速度： 從上式可看出：在其它參數(shù)不變時，液滴直徑愈大，氣體攜帶液滴所需流速愈高。如果最大液滴都

10、能攜帶到地面，井底就不會積液，即攜液的最小流速按最大液滴直徑而確定。 液滴從井底攜出的特點是：液滴的形狀和大小，隨壓力和溫度而改變。在正常凝析和蒸發(fā)區(qū)內(nèi)，提高壓力使液滴尺寸增加（或保持），提高溫度使液滴尺寸減小。 第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析 注：最小排液量應(yīng)根據(jù)井底計算。 水和凝析油因二者的界面張力和密度不同，所以排液速度也不同。 該公式必須滿足液滴模型，即一般氣液比大于1400 m3/ m3，如果氣井表現(xiàn)為段塞流特性，本公式不再適用?？筛膶懗扇债a(chǎn)量形式：或 （4-94） （4-95） 第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析3.經(jīng)濟因素 氣井生產(chǎn)工作制度是氣藏開發(fā)和地面設(shè)施系統(tǒng)的組成部分。 開發(fā)系統(tǒng)：

11、生產(chǎn)井，觀察井、測壓井在含氣面積和構(gòu)造上的分布，它還包括投產(chǎn)順序和氣井生產(chǎn)工作制度； 地面設(shè)施系統(tǒng)：油氣集輸管網(wǎng)、分離油氣裝置、凈化天然氣裝置和凝析油礦場加工裝置，還有氣體壓縮裝置等。4.其它因素 如：限制氣井井口產(chǎn)量，不使井口裝置和地面設(shè)備發(fā)生強烈的震動。又如：用氣要求保持一定的井口壓力和產(chǎn)量等。 二、氣井合理產(chǎn)能的評價 氣井合理產(chǎn)能評價是氣井生產(chǎn)工作制度的核心，也是氣藏動態(tài)分析的重要內(nèi)容。 1.中途測試，在鉆井過程中發(fā)現(xiàn)了氣流，進行裸眼測試，它所取的資料，可及時了解氣層的產(chǎn)能狀況。2.完井測試，一口井完井后進行測試，不僅了解氣井完井后產(chǎn)能狀況，還能分析鉆井、完井過程中污染狀況。第五節(jié) 氣井

12、生產(chǎn)工藝制度分析3.酸化（或壓裂）后測試。完井后，如果氣層有污染，那么先進行酸化再進行的測試，它可了解增產(chǎn)措施效果，以及增產(chǎn)措施后的產(chǎn)能狀況。4.為進一步核實產(chǎn)能，還采用產(chǎn)能試井，對于低滲透氣井，則采用修正等時試井。為了解井間連通情況有時還采取干擾試井。5.分層測試。為了剖面上分層產(chǎn)氣狀況，進行分層測試非常重要。1）經(jīng)驗配產(chǎn)法：大致按絕對無阻流量（QAOF）的1/51/6作為氣井生產(chǎn)的產(chǎn)量，一般不建議井底壓力不降低到地層壓力（pi）的25%。 氣井合理產(chǎn)能的評價方法： 2）采氣曲線配產(chǎn)法：該法的原理是著重考慮減少紊流（非線性）效應(yīng)。 當產(chǎn)量較小時，PePwf與q呈線性關(guān)系，超過一定產(chǎn)量后，曲線

13、上翹，表現(xiàn)出了明顯的非達西效應(yīng)，氣井生產(chǎn)會把部分壓力消耗到克服非達西流上，因此可把偏離早期直線的那一點產(chǎn)量作為氣井生產(chǎn)配產(chǎn)的極限。 第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析3）最優(yōu)化配產(chǎn)法：是氣井在多種因素條件下的多目標優(yōu)化方法。其數(shù)學模型建立的步驟如下：從經(jīng)濟角度出發(fā)，要求配產(chǎn)的q愈大愈好，由氣井產(chǎn)能方程：從氣井產(chǎn)能方面講，要求采氣指數(shù)愈大愈好 由采氣方程得：第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析考慮地層巖石性質(zhì)，井底生產(chǎn)壓差不宜過大，則有：若有底水，則還應(yīng)控制與極限臨界產(chǎn)量相應(yīng)的生產(chǎn)壓差。從滲流角度出發(fā)，氣井產(chǎn)量過大，非線性嚴重，則有：式中：非線性效應(yīng)所耗去的能量與所有滲流耗去能量之比。 由于氣井在生產(chǎn)過程中，地層能量會不斷下降，亦即地層壓力pe隨生產(chǎn)時間增大而降低，有物質(zhì)平衡方程得：第五節(jié) 氣井生產(chǎn)工藝制度分析綜上所述，用最優(yōu)化法對氣井配產(chǎn)的優(yōu)化數(shù)學模型為：自 學 要 求一、了解氣藏動態(tài)分析目的、方法、核