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气藏工程课程设计-20140224

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工程 课程设计 20140224
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气藏工程设计全华西南石油大学石油与天然气工程学院负责人:黄全华任课教师: 黄全华 聂仁仕参加学生:石油工程2010级?-?班、共计 156人。学时: 2周学分: 2行课时间:第 1~2周)地 点:明辨楼 辨楼 余时间每天 1教材材气藏工程设计,西南石油大学,油工业出版社,学习过的全部专业教材,特别是《天然气工程》《油层物理》《渗流力学》① 有关气藏开发专著、文献考核考试办法①完成 “气藏工程课程设计 ”报告编写(占 30%)②参加 “气藏工程课程设计 ”考试(占 60%)③ 平时考勤、表现(占 10%)注:没有完成 “气藏工程课程设计 ”报告编写的同学,取消参考资格报告编写要求:① 用西南石油大学 “毕业论文 ”本子手写完成或计算机打印完成,但不得相互抄袭。②采用统一的封面 (仅改学号和姓名)(第二周星期五报告完成后打印)③装订后 、批阅存档一、气藏地质特征二、克库勒第三段砂体,为凝析气藏。其测井解释的气水结果见表 :井号深度(m)厚度(m)解释结论气层厚度(m)有效厚度(m)干层厚度(m)气水界面深度/海拔(m)324—干层4334产油9 95790 含水,证实中油组顶部为气层;期含水 20目前不含水,初期含水为完井液,证实其顶部为气层;333水,证明气水界面在4333。岩芯观察:据岩芯观察 , 在该深度上部有油味,盐霜少,该深度下无油味,盐霜明显增多 (附图 1),油水过渡带 (附图 2、附图 3), 拔 测井曲线上 4342砂岩变为粉砂岩, 图 1 岩芯图 1附图 2 岩芯图 2附图 3 岩芯图 3三、气藏储量计算储量计算分为一个计算单元 ,即中油组 计算单元。1 储量计算单元本次储量计算针对中油组进行。中油组气藏已完成1口探井(2口开发准备井(且所取得的储量参数已达到规范对用容积法计算未开发探明储量的要求。2 储量计算参数气水界面的确定含气面积( 南部以中油组尖灭线为界,其他方向以气水界面或断层为边界 )有效厚度 (用地层电阻率、孔隙度、含油饱和度、泥质含量将各井各油组含油气井段不合标准的泥质或钙质夹层、水层、油水同层剔除,剩下的厚度即为单井油气层有效厚度(有效孔隙度原始含气饱和度地层温度压力 (据压恢、压资料综合分析)其它参数 (原始气油比、凝析油密度、气体的偏差系数、天然气摩尔分数等)3 储量计算用容积法计算凝析气地质储量,再计算天然气、凝析油地质储量气藏描述气藏静态地质特征研究区域地质及油气田概况储 层储集空间流体性质渗流物理特征地层压力和地层温度气藏动态地质特征研究国内外同类气田开发经验调查气藏类型气藏压力系统试井分析三维地质模型建立容积法计算储量动态法核实储量气藏工程研究和设计开发方案设计技术指标计算对比方案、钻井工程研究和设计采气工程研究和设计气田地面工程研究和设计生产管理及劳动组织技术经济评价和方案优选和工作量安排推荐方案实施要求气藏数值模拟、生产史拟合、试采分析驱动方式区域地质及油气田概况气藏描述气藏静态地质特征研究1、地理(1)地理位置:所属省、市(自治区)、县、乡(镇)或海域,经纬度,(气田地理位置图)。地理环境、地貌类型,平均海拔高度(2)交通:当地铁路、公路、水路、航空等情况,到气田的距离(3)气候:年温度、季节特点、风力及降水量区域地质及油气田概况气藏描述气藏静态地质特征研究1、地理(4)水源:主要河流、湖泊类型,水利设施、蓄水排灌、地下水资源,(区域水文地质地理图) 区域地质及油气田概况气藏描述气藏静态地质特征研究1、地理(5)所在地的岩石类型、主要断裂带及地震基本裂度和不良的工程地质情况:流砂、滑坡和泥石流等(6)对控制污染、保护生态的要求(7)与气田开发有关的社会人文和经济状况区域地质及油气田概况气藏描述气藏静态地质特征研究2、区域地质构造(1)所处的沉积盆地,大地构造单元,圈闭形成时期(区域地质构造图) (2)地层层序(地层表)(3)含油气层系,生储盖组合(综合柱状剖面图) (4)沉积类型3、勘探成果和开发准备程度区域地质及油气田概况气藏描述气藏静态地质特征研究(1)发现井、发现方式,层位、井深、产能(2)地震方法,工作量、测线密度及成果(地震测线布置图及标准剖面图) (3)探井、资料井(评价井)密度,取心及地层测试情况,取心及岩心分析工作量表(勘探成果表、图) 3、勘探成果和开发准备程度区域地质及油气田概况气藏描述气藏静态地质特征研究(4)已钻井所采用的测井系列、测井内容、解释结果(5)试气及试水、试井成果(成果表、图) (6)试采情况(试采曲线)或试井成果图表1、构造形态,圈闭类型、面积,构造圈闭的闭合高度构造气藏描述气藏静态地质特征研究2、气藏在圈闭中的位置(气藏构造平面图,纵横剖面图) 3、断层分布数量、类型、走向、断距及封闭性(断层数据表) 4、裂缝分布储层气藏描述气藏静态地质特征研究1、层组划分(层组,层序对比表)及划分依据2、岩性,岩石名称,矿物组成,胶结物类型,固结程度3、结构构造:粒度,磨圆度,分选,层理等(粒度表,曲线,照片) 储层气藏描述气藏静态地质特征研究4、厚度及产状(总厚度,单层厚度),层段,层状(薄层,厚层,块状) (储层厚度表,有效厚度表) 5、分布:连续性,稳定性,(储层厚度等值图)、(有效厚度等值图)、(水域厚度等值图) 6、沉积相分析(沉积相分析图),单井及平面划相依据储层气藏描述气藏静态地质特征研究7、粘土含量和粘土矿物组分8、成岩后生作用9、砂体分布(砂体平面分布图) 10、隔层、夹层(岩性,厚度,稳定性,渗透性及膨胀性)(隔、夹层数据表 ) 储集空间气藏描述气藏静态地质特征研究1、空间类型:孔隙型,溶洞型,裂缝型或混合型等2、孔缝洞分布及成因类型(原生或次生) 3、孔隙连续性及裂缝发育情况4、孔隙结构:孔隙半径,孔喉比,毛管压力曲线(曲线图、表) 储集空间气藏描述气藏静态地质特征研究5、总孔隙度,有效孔隙度等(孔隙度等值图) 6、空气渗透率,有效渗透率,垂直与水平渗透率(渗透率等值图) 7、孔隙连续情况及非均质性8、储层分类,分类成果及标准(汇总表) 流体性质气藏描述气藏静态地质特征研究1、油气水的化学组成和物理化学性质2、油气水关系(包括边、底水,夹层水,气顶气,夹层气,纯气层气等) 3、含油、气、水饱和度(饱和度等值图) 4、油气,油水或气水界面的深度及产状(油气水关系剖面对比图,油气、气水过渡带的产状及厚度) 流体性质气藏描述气藏静态地质特征研究5、原油高压物性(原始油气比,溶解系数,饱和压力,压缩系数、体积系数, 油层条件下原油密度和粘度,气水比等)(物性表及曲线) 6、若为凝析气田:凝析油密度,分子量,族组成,馏分,气井产物组成, 分离器气体和油罐气组成,凝析油组成,原始油气比,分离器凝析油蒸发比,地层温度下等温定容衰竭线和等组成膨胀线,地层温度下初始凝析压力, 最大凝析压力,不同温度下最大凝析压力和凝析油含量变化(渗流物理特征气藏描述气藏静态地质特征研究1、储层岩石表面润湿性2、气水、气油、油水相对渗透率(分层组的相对渗透率图) 地层压力和地层温度气藏描述气藏静态地质特征研究1、地层压力、压力系数,压力梯度(地层压力与深度关系曲线) 2、气藏温度、地温梯度气藏类型气藏描述气藏静态地质特征研究1、气藏数及纵向分布2、气藏含气范围,含气高度,气水(油)界面3、驱动方式(类型)4、边、底水的水体范围气藏压力系统气藏描述气藏动态地质特征研究1、井间、气藏内部、层间连通情况2、气藏压力系统的划分试井分析气藏描述气藏动态地质特征研究1、气井生产能力(绝对无阻流量)的确定2、稳定和不稳定试井资料的处理,地层参数、地层边界和单井控制储量等的确定3、气井生产工作制度的分析试采分析气藏描述气藏动态地质特征研究1、不同时间气水界面分析2、气藏方式(驱动)类型分析3、产量、生产压差、油气比或水气比、试采中压力、产量变化情况4、低产能气层改造效果分析容积法计算储量1、储量计算方法确定、历次计算过程2、储量参数确定(1)面积 (2)有效厚度及下限标准(等值图) (3)孔隙度(等值图) (4)含油、气、水饱和度(等值图) (5)体积系数 (6) Z (7)气层、地面温度;气层压力(压力等值图) (8)经济极限产量、气藏废弃压力的确定和采收率估计(9)计算结果(储量计算大表)、容积法储量应分区块确定参数,按纵横向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层,分区分类的储量进行累加后作为探明地质储量气藏工程研究和设计1、开发原则2、开发方式(1)利用天然能量开发的可行性,衰竭式开发为主,辅以后期增压开采或 (和) 人工助采方式(2)人工补充能量的必要性(3)注气方式或注工作介质的分析和论证气藏工程研究和设计3、层系井网(1)层间非均质性分析(岩性,物性,沉积相,流体性质,水动力系统等差异) (2)在各层储量、产能、气藏类型、储层和流体性质、隔层和夹层分布、驱动方式(类型)和进行控制储量及产能分析、进行储层纵向横向分布等分析基础上组合层系。(3)在构造形态、储层物性分布、连通程度、流体性质、驱动方式(类型)、开采经济极限等分析基础上布井,不同井网对储量控制的分析(井网设计图)气藏工程研究和设计4、层、井投产程序:总体部署,分步实施5、采气速度和稳产年限(1)气井合理生产制度的确定(多种确定方法) (2)在考虑国家需要和市场供求、资源合理开发、储量和资源接替、气藏地质条件和地层水活跃程度、企业经验效益和社会效益基础上确定开采速度、稳产年限(3)开发规模的确定(4)设想方案特点气藏工程研究和设计6、开发过程预测(1)开发阶段划分(2)采出程度,稳产年限(3)各开发阶段主要技术指标、开发要求(4)气藏枯竭标准,废弃压力的确定(5)最终采收率和可采储量钻井工程研究和设计1、压降法采气工程研究和设计气田地面建设工程研究和设计动态法核实储量2、各种不稳定试井方法和生产数据确定单井控制储量p/荐方案对比2、地质模型:整体模型,剖面模型,单井模型3、数学模型选用4、数值模拟计算(1)参数初值(2)参数场(3)地质模型的确定 (4)数值模型的确定(5)生产历史拟合结果及认识(6)指标预测推荐方案的实施要求1、方案特点(开发井井位部署图,分开发阶段指标汇总表)2、方案指标(指标汇总表,方案指标预测表) 3、单井生产制度的确定4、钻井、基建投产程序5、开发试验的安排与要求6、资料录用要求动态监测系统的建立(项目及周期表) 7、增产措施的工作量(方案实施工作量表) 1 层和夹层提 纲(参考)集空间类型 (孔隙(粒间孔隙、粒内孔隙)、裂缝)观孔隙结构 (结合压汞曲线)动能量和驱动类型 (结合试采试油情况分析)采储量的确定2 井分析3 方案设计与优选)烃类流体原始地质储量原始油层条件下,天然气和凝析油的总物质的量:(= 原始油层条件下,天然气和凝析油所占的总体积:=−08积法计算凝析气田地质储量2)天然气的原始地质储量设稳定生产条件下,生产气油比为地面生产m3/出 1 析油的相对分子量(经验式):折气系数):+=天然气的原始地质储量:= )10(38析油的原始地质储量10(4+=折气系数然气所占的摩尔分数说明:1. 凝析气井流量的校正(或折合产量) :24040γo/)水平井稳态产能计算( )⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−=虑不完善性)的产气量公式:多分支水平气井产气量的计算公式:( )()=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++==βa——水平井至油藏底部的距离 , m)2/( 产能相关式y = 气指数 (104m3/y = 位 地层 压力无阻流量(104m3/效地层系数单位 地层 压力无阻流量(104m3/8 4 2 4S’J'(104模拟实测''( αα −+=①②124. 一点法产能相关式(常用的)222)1(21 1412αααα−⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+=α)=y = x + 产能测试资料的处理(1)系统试井二项式:斜率=1/n)1( 2=Δ指数式(2)修正等时试井t△ t△ t △ t△ t)=Δ222222 =Δ232323 =Δ242424 =Δ2212延时延时 =Δ①、二项式:)/10( 指数式◆ 气井配产:1)经验配产法大致按绝对无阻流量( 在开发过程中是变化的)的1/3 —1/6作为气井生产的产量;对产水气藏,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051015202530012345104m3/104m3/ 04m3/205井05101520250246810121416q,104m3/气2井约 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(即节点分析)流入曲线流出曲线协调点考虑相态与多孔介质影响的凝析气井产能变化预测技术目前对凝析气井产能的分析沿用的是单相气产能分析方法,或在此基础上发展的经验修正近似分析方法。即利用气井产能测试结果或利用不稳定试井测试数据进行气井的产能分析,但这些方法忽略了地层中流体相态变化和凝析液流动的特点对气井产能的影响,当地层中没有液相析出或析出的凝析油量较少时,用这种方法可行,但对凝析油含量较高的凝析气藏,近井筒凝析油环严重影响气井产能。另外这些方法也没有考虑多孔介质界面现象如吸附的影响,实际上储层介质因具有巨大的比面积,因而流体与储层介质间存在显著的界面现象(如吸附、毛细凝聚效应、毛管力、界面张力等),它对流体在储层孔隙介质中的分布、渗流将产生较大的影响,甚至直接影响着气井的产能。因此也就难以实现对气井产能的正确预测。笔者在新的凝析油气渗流微分方程的基础上,通过渗流模型的建立与求解,探讨凝析气井产能正确预测的方法。−=43⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−+−=222243(1020304050600 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000(m3/d )考虑吸附: 考虑吸附:r=0r=500r=400r=300r=200r=100000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000(m3/d )考虑吸附: 考虑吸附:r=0r=500r=400r=300r=200r=10考虑吸附 考虑吸附 偏差 (%)04m3/d) 2002年 5月和 2003年7月,104m3/04m3/d 。051015202530354045500 5 10 15 20 25 30 35(104m3/d )r=05050104m3/104m3/ 10 15 20 25 30 35 40 45(104m3/d )r=505050析气井采出井流物组成分布特征开采初期,凝析气井采出的原始井流物组成分布一般具有以下规律:ƒ 甲烷(量约在75右; 量在7围。若10%,凝析气藏一般有油环;ƒ 气体干燥系数(2+为摩尔或体积含量比),在10 凝析气井采出井流物组成分布特征ƒ 气体的湿度(为摩尔或体积含量比),在6ƒ 分离器气体的相对密度(相对于空气,空气密度=1),γg=ƒ 油罐油(或称稳定凝析油)的相对密度(相对于水,水密度γo=1),ƒ 地面凝析油的粘度 μƒ 含蜡量一般(一)临界产量( 计算一次提出 “ 临界产量 ” 概念,并认为:如果产水不超过 “ 临界产量 ”时,则水面之上的气体滞留不动而只采出水。若果推广应用于油气藏中:对于底水油藏,如果产油不超过 “ 临界产量 ”时,则水锥滞留不动而只采出油。对于底水气藏,如果产气不超过 “ 临界产量 ”时,则水锥滞留不动而只采出气。对于带气顶的气驱油藏,如果产气不超过“ 临界产量 ” 时,则油滞留不动而只采出气。)(22μρρπ −−=达西混合单位制底水气藏 :上述公式适用条件:理想完井方式(总表皮系数S=0)对非理想完井方式(S≠0),须对上述公式修正。★ 修正的 界产量公式:⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−−=)(22μρρπ)(22μρρπ −−= 折算半径:)(−=转化为 m3/界产量公式:基于动模型的实验室试验,经过许多数学模拟的完善而提出的计算式: ⎠⎞⎜⎜⎝⎛−×⎟⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎛+Δ=质各向同性底水气藏) ⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−×⎟⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎛+Δ=质各向异性底水气藏)★ 界产量公式:[ ]−Δ=(均质各向同性底水气藏)★ 具有隔板的临界产量公式:(Δ=(23πφ −−=(均质各向同性底水气藏)(23πφ −−=(均质各向异性底水气藏)(/)(=(***)(二)预测底水锥进时间水锥模式水平井底水锥进常用计算方法: ]))((10*−=∗−⎞⎜⎝⎛=′′α2)(α′′−′′+=∗水平井临界产量(矿场实用单位制)[ ])/()(10*−−=−μρρ式中 : m; m;向渗透率, 10m;m。◆ 气田(气藏、气井)废弃地层压力废弃压力是关系到采收率的关键指标之一,在废弃压力前采出的气储量即为可采储量,相应的采出程度即为采收率。++=)1)(/(21η经济极限产量单井年生产总成本和费用(104元/a):由单井总投资(104元) (包括钻井和地面建设等投资)与评价年限计算商品率天然气气销售价格(元/率年生产天数废弃压力 是当气藏产量递减到废弃产量时的压力:自喷开采以井口流动压力等于输气压力为条件计算废弃地层压力;增压开采以井口流动压力等于增压机吸入口压力为条件计算废弃地层压力。废弃地层压力确定方法:(1)公式计算法垂直管流计算 :52222/)1()(==P P g +废弃产量结合产能方程 :气藏深度● 单井系统,当 qg=;● 多井系统,按气藏气水界面以上 1/3气藏高度处的折算压力,加权平均(等压图面积加权,单井控制面积加权或孔隙度体积加权等)求得全气藏的废弃地层压力。 111 121122=−实际上,对于低渗或产水气藏,在气藏开发初期经过一定时期的开发,气井地层压力与产能方程将发生变化,特别地,到了废弃时:+=−222不考虑水驱影响 考虑水驱影响废弃地层压力( 采收率(%) 废弃地层压力( 采收率(%) )经验取值法气藏类型 适用条件 经验公式定容裂缝性定容高渗透孔隙型定容中渗透孔隙型定容低渗透孔隙型定容致密型弱水驱裂缝性注: 分别为原始地层压力及其偏差系数分别为废弃地层压力及其偏差系数经验取值法确定废弃压力231050 −×≥231050~10 −×=231010~1 −×=23101 −×1010~ 50 5%左右 5~ 8 <10 5%~ 6% 5~ 8 一般标准:◆ 合理采气速度与采气规模教材补充内容:7 产能测试(3) 试情况见下表。表 7 压( 压( 压( 产气( m3/d)日产油( t/d)1 38 3499 1094 0 6707 02249 1 11009 5 37 7059 子量为 282( :进度安排上午内容 下午内容 晚上内容 老师讲授时间星期一 讲授要求 熟悉教材、要求 上午8:30~10:30星期二• 气藏概况、构造形态,圈闭研究• 断层研究,岩石性质,物性分析• 储层非均质性、砂体研究,隔层研究上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期三• 气藏流体性质• 渗流物理特征• 气藏压力和温度上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期四 • 储量计算与评价上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期五• 产能分析与产能分布• 储层伤害、产能设计上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期六星期日补齐本周欠账辅导完成相应部分报告第一周◆进度安排上午内容 下午内容 晚上内容 老师讲授时间星期一• 开发方式• 开发层系• 开发井网熟悉教材、要求 上午8:30 ~ 11:30星期二• 开发潜力• 开发速度上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期三• 开发动态• 指标分析上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期四• 经济评价与方案优选• 补缺查漏上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期五• 完成最终报告• 晚上考试 ???上午8:30 ~ 10:00其余时间辅导星期六星期日老师阅卷、上报成绩辅导完成相应部分报告第二周◆教师安排星期一 星期二 星期三 星期四 星期五1,2上午3,4黄全华 黄全华 聂仁仕 黄全华 聂仁仕5,6下午7,8聂仁仕 黄全华 聂仁仕 聂仁仕1,2上午3,4黄全华 聂仁仕 黄全华 聂仁仕黄全华聂仁仕5,6下午7,8黄全华 聂仁仕 黄全华 聂仁仕 聂仁仕第二周第一周? !◆ 联系电话黄全华: 13540319656聂仁仕: 13540751180
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