深層氣井試井底流壓力計(jì)計(jì)算

深層氣井試井底流壓力計(jì)計(jì)算

儲(chǔ)層壓力系數(shù)計(jì)算對于深層氣井，由于一些技術(shù)原因，壓力計(jì)無法將其上升到測試層的中心，導(dǎo)致記錄壓力的深度誤差，無法正確反映地層的實(shí)際情況，不利于儲(chǔ)存層的評估。以往,常采用以下方法進(jìn)行深度誤差校正:一是利用壓力計(jì)測得的壓力和對應(yīng)的下深數(shù)據(jù),計(jì)算出壓力系數(shù),以此作為測試層的壓力系數(shù)來計(jì)算地層壓力;二是以壓力計(jì)測量壓力、深度作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),利用靜液柱和靜氣柱壓差公式折算到氣層中部,作為地層壓力。然而,這兩種計(jì)算方法都比較粗略,折算井底流壓的誤差較大。針對這一問題,我們開展了深層氣井壓力折算方法分析,利用積分疊代方法,進(jìn)行了地層井底流壓折算。為了驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,利用深層氣井試井過程中記錄的井口油壓數(shù)據(jù),折算出壓力計(jì)深度下的地層壓力,與壓力計(jì)實(shí)測流壓進(jìn)行了對比分析,確定了該方法的適用范圍,并對理論計(jì)算壓力和實(shí)測壓力對比符合較好的深層氣井進(jìn)行了氣層中部流壓折算,從而為深層氣井儲(chǔ)層評價(jià)和勘探開發(fā)提供了可靠依據(jù)。理論基礎(chǔ)1.u3000井筒內(nèi)氣體流速t對于氣體從井底沿油管流到井口這一問題,首先做如下假設(shè):從管鞋到井口沒有功的輸出,也沒有功的輸入,即dW=0;對于氣體流動(dòng),動(dòng)能損失相對于總的能量損失可以忽略不計(jì),即udu=0;討論氣體流動(dòng)為垂直管流。則可得到井筒管流方程,即dpρ+gdΗ+fu2dΗ2d=0(1)dpρ+gdH+fu2dH2d=0(1)式中:p——壓力,Pa;ρ——流動(dòng)狀態(tài)下氣體密度,kg/m3;g——重力加速度,m/s2;H——垂向油管長度,m;f——Moody摩阻系數(shù);u——流動(dòng)狀態(tài)下氣體流速,m/s;d——油管內(nèi)徑,m。任意流動(dòng)狀態(tài)(p,T)下,氣體的流速可用流量和油管截面積表示為u=Bgs=qsc86400Τ2930.101325pΖ14π1d2(2)式中:T——井筒內(nèi)某點(diǎn)溫度,K;Z——井筒內(nèi)某p,T下氣體壓縮系數(shù);qsc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體流量,m3/d。在同一狀態(tài)(p,T)下的氣體密度為ρ=pΜgΖRΤ=28.97γgp0.008314ΖΤ(3)式中:γg——?dú)怏w相對密度。將(2)式、(3)式代入(1)式,并除以重力加速度,整理后得到10.03415γg(ΖΤp)dp+dΗ+1.324×10-18fd(qscΤΖpd2)dΗ=0(4)式中:H——井口到氣層中部垂直深度,m。分離變量后,寫成積分形式為∫21ΖΤ/pdp1+1.324×10-18f(qscΤΖ)2d5p2=∫210.03415γgdΗ(5)對于流動(dòng)氣柱,(5)式可寫為∫pwfptfΖΤ/pdp1+1.324×10-18f(qscΤΖ)2d5p2=∫Η00.03415γgdΗ(6)式中:ptf——井口流動(dòng)壓力,MPa;d——油管采氣時(shí)為油管內(nèi)徑(環(huán)空采氣時(shí)為d2-d1),m。摩阻系數(shù)f和雷諾數(shù)Re的計(jì)算公式如下:①油管采氣1/√f=1.14-2lg(e/d+21.25/R0.9e)Re=1.766×10-2qscγg/(μgd)②環(huán)空采氣1/√f=1.14-2lg(ed2-d1+21.25R0.9e)Re=1.766×10-2qscγgμg(d2+d1)式中:d2——套管內(nèi)徑,m;d1——油管外徑,m;μg——?dú)怏w粘度,mPa·s;e——管壁相對粗糙度,m;Re——?dú)怏w的雷諾數(shù)。(6)式用Cullender-Smith方法迭代求解。2.擬提單氣體流動(dòng)大多數(shù)氣井,氣流中都含有少許凝析油和水,井筒中流動(dòng)實(shí)屬氣液兩相流。但與油井相比,氣液比極高(大于2000m3/m3),流態(tài)屬于多相流中的霧狀流。為簡化計(jì)算,視這類多相流的氣井為假想的單相流氣井,稱擬單相流。當(dāng)氣中含凝析油時(shí),將地面分離的氣體和凝析油,通過氣油比這一參數(shù)復(fù)合成單相烴類氣體(即擬單相氣體);若氣中含有水,將其視為復(fù)合烴類氣體和氣水兩相問題,認(rèn)為氣水兩相混合物的流態(tài)仍為霧流,因而氣水體積流速相同。對擬單相氣流井筒流動(dòng),無論直井、斜井、油管環(huán)空流動(dòng),統(tǒng)一采用下式進(jìn)行計(jì)算,即∫pwfptfpΤΖdp[(pΤΖ)2+7.651×10-16fmd5(WmΜw)2]Fw=0.03415γwΗ(7)式中:Wm——?dú)馑旌衔锏馁|(zhì)量流量,kg/d;Mw——復(fù)合氣體的分子量,kg/kmol;fm——?dú)馑旌衔锏哪ψ柘禂?shù);Fw——含水校正系數(shù),無因次。井筒中流動(dòng)狀態(tài)為擬單相氣體流動(dòng)時(shí),壓力折算公式比較復(fù)雜,在這里不作詳細(xì)介紹。同樣,(7)式采用Cullender-Smith方法迭代求解。不含水層和干層應(yīng)用上述理論,可進(jìn)行井筒壓力折算,具體計(jì)算過程如下:第一步,利用深層氣井試井過程中記錄的井口油壓數(shù)據(jù),折算出壓力計(jì)深度處的流動(dòng)壓力,與壓力計(jì)實(shí)測流壓對比,以此來檢驗(yàn)軟件計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確;第二步,在理論計(jì)算與實(shí)測數(shù)據(jù)相符的情況下,輸入壓力計(jì)實(shí)測流壓,利用軟件來折算氣層中部流動(dòng)壓力。這種折算方法確保了計(jì)算結(jié)果的可靠性,因而是比較實(shí)用的壓力折算方法。利用該方法對幾年來存在深度誤差的深層氣井資料進(jìn)行了計(jì)算分析,根據(jù)對比結(jié)果的符合情況,確定了該方法的適用條件,實(shí)現(xiàn)了部分深層氣井井底流壓的準(zhǔn)確折算。收集了共計(jì)21口井50層(不含水層和干層)深層氣井資料,實(shí)際進(jìn)行研究分析的是20層資料。這些資料中有純氣層12層、氣水同層8層。對于有井口油壓數(shù)據(jù)的13層試油資料(壓后自噴求產(chǎn)11層,MFE中途測試1層,中途自噴1層),進(jìn)行了井底流壓的折算分析。氣井流動(dòng)生產(chǎn)時(shí),井筒里流體的流動(dòng)狀態(tài)比關(guān)井恢復(fù)時(shí)復(fù)雜得多。因此,在流壓折算時(shí),對于那些求產(chǎn)時(shí)有液體產(chǎn)出的井分別采用純氣流和擬單相流模型方法進(jìn)行計(jì)算,并做了對比分析。井口油壓折算出的流壓與壓力計(jì)實(shí)測流壓對比情況見表1(無其它流體影響的純氣層2層)、表2(有非地層流體影響的純氣層7層)和表3(氣水同層4層)。通過對比分析,總結(jié)出了流壓折算方法的適用范圍:(1)對于純氣層,井口油壓折算流壓和實(shí)測流壓符合較好,可以利用實(shí)測壓力進(jìn)行氣層中部流壓折算(由于已收集到的井中,有油壓數(shù)據(jù)的純氣層比較少,僅有2層,且其中XS1井S2-1層為中途自噴,存在井底有泥漿積液影響,理論折算流壓與實(shí)測不符。因此,我們又收集了2000年以前的4口井資料進(jìn)行對比。計(jì)算結(jié)果表明,井口油壓折算流壓和實(shí)測流壓基本符合)。(2)對于有非地層流體影響的純氣層(7層),氣液比較大的氣層(3層),井口油壓折算流壓和實(shí)測流壓數(shù)據(jù)符合較好,可以進(jìn)行氣層中部流壓折算;氣液比較小(小于3000m3/m3)的氣層(4層),井口油壓折算流壓和實(shí)測流壓數(shù)據(jù)不符。(3)對于氣水同出的氣層(4層),大部分(3層)井口油壓折算流壓和實(shí)測數(shù)據(jù)不符,不可以進(jìn)行氣層中部流壓折算。另外,我們還注意到,由于氣井流動(dòng)生產(chǎn)時(shí),井筒里流體的流動(dòng)狀態(tài)比關(guān)井恢復(fù)時(shí)復(fù)雜得多,所以流壓折算的誤差普遍較大。通過上述深層氣井井口油壓折算壓力與實(shí)測流壓對比后,我們將壓力數(shù)據(jù)符合的井層進(jìn)行了氣層中部流壓折算,這些折算壓力可以準(zhǔn)確反映地層真實(shí)情況,可作為深層氣井儲(chǔ)層評價(jià)和勘探開發(fā)方案制定的可靠依據(jù)(見表4)。壓力算例1.對于深層氣井井底流壓折算,本文方法適用于無其它流體影響的純氣層和有壓裂液影響且氣液比較大的純氣層,而不適用于有非地層流體影響且氣液比較小的純氣層和氣水同出層。2.由