深層氣井試井底流壓力計計算

深層氣井試井底流壓力計計算

儲層壓力系數(shù)計算對于深層氣井，由于一些技術原因，壓力計無法將其上升到測試層的中心，導致記錄壓力的深度誤差，無法正確反映地層的實際情況，不利于儲存層的評估。以往,常采用以下方法進行深度誤差校正:一是利用壓力計測得的壓力和對應的下深數(shù)據(jù),計算出壓力系數(shù),以此作為測試層的壓力系數(shù)來計算地層壓力;二是以壓力計測量壓力、深度作為基礎數(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,進行了地層井底流壓折算。為了驗證理論計算結果的準確性,利用深層氣井試井過程中記錄的井口油壓數(shù)據(jù),折算出壓力計深度下的地層壓力,與壓力計實測流壓進行了對比分析,確定了該方法的適用范圍,并對理論計算壓力和實測壓力對比符合較好的深層氣井進行了氣層中部流壓折算,從而為深層氣井儲層評價和勘探開發(fā)提供了可靠依據(jù)。理論基礎1.u3000井筒內氣體流速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: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,動能損失相對于總的能量損失可以忽略不計,即udu=0;討論氣體流動為垂直管流。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——流動狀態(tài)下氣體流速,m/s;d——油管內徑,m。任意流動狀態(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——井筒內某點溫度,K;Z——井筒內某p,T下氣體壓縮系數(shù);qsc——標準狀態(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——氣體相對密度。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——井口流動壓力,MPa;d——油管采氣時為油管內徑(環(huán)空采氣時為d2-d1),m。摩阻系數(shù)f和雷諾數(shù)Re的計算公式如下: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——套管內徑,m;d1——油管外徑,m;μg——氣體粘度,mPa·s;e——管壁相對粗糙度,m;Re——氣體的雷諾數(shù)。(6)式用Cullender-Smith方法迭代求解。2.擬提單氣體流動大多數(shù)氣井,氣流中都含有少許凝析油和水,井筒中流動實屬氣液兩相流。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。當氣中含凝析油時,將地面分離的氣體和凝析油,通過氣油比這一參數(shù)復合成單相烴類氣體(即擬單相氣體);若氣中含有水,將其視為復合烴類氣體和氣水兩相問題,認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,無論直井、斜井、油管環(huán)空流動,統(tǒng)一采用下式進行計算,即∫pwfptfpΤΖdp[(pΤΖ)2+7.651×10-16fmd5(WmΜw)2]Fw=0.03415γwΗ(7)式中:Wm——氣水混合物的質量流量,kg/d;Mw——復合氣體的分子量,kg/kmol;fm——氣水混合物的摩阻系數(shù);Fw——含水校正系數(shù),無因次。井筒中流動狀態(tài)為擬單相氣體流動時,壓力折算公式比較復雜,在這里不作詳細介紹。同樣,(7)式采用Cullender-Smith方法迭代求解。不含水層和干層應用上述理論,可進行井筒壓力折算,具體計算過程如下: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),折算出壓力計深度處的流動壓力,與壓力計實測流壓對比,以此來檢驗軟件計算結果是否準確;第二步,在理論計算與實測數(shù)據(jù)相符的情況下,輸入壓力計實測流壓,利用軟件來折算氣層中部流動壓力。這種折算方法確保了計算結果的可靠性,因而是比較實用的壓力折算方法。利用該方法對幾年來存在深度誤差的深層氣井資料進行了計算分析,根據(jù)對比結果的符合情況,確定了該方法的適用條件,實現(xiàn)了部分深層氣井井底流壓的準確折算。收集了共計21口井50層(不含水層和干層)深層氣井資料,實際進行研究分析的是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),進行了井底流壓的折算分析。氣井流動生產(chǎn)時,井筒里流體的流動狀態(tài)比關井恢復時復雜得多。因此,在流壓折算時,對于那些求產(chǎn)時有液體產(chǎn)出的井分別采用純氣流和擬單相流模型方法進行計算,并做了對比分析。井口油壓折算出的流壓與壓力計實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測流壓符合較好,可以利用實測壓力進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,理論折算流壓與實測不符。因此,我們又收集了2000年以前的4口井資料進行對比。計算結果表明,井口油壓折算流壓和實測流壓基本符合)。(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測流壓數(shù)據(jù)符合較好,可以進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測數(shù)據(jù)不符,不可以進行氣層中部流壓折算。另外,我們還注意到,由于氣井流動生產(chǎn)時,井筒里流體的流動狀態(tài)比關井恢復時復雜得多,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測流壓對比后,我們將壓力數(shù)據(jù)符合的井層進行了氣層中部流壓折算,這些折算壓力可以準確反映地層真實情況,可作為深層氣井儲層評價和勘探開發(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