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低渗气藏产水气井产能评价

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低渗气藏产 水气 产能 评价
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2010年10月 第29卷第5期 大庆石油地质与开发 2010 9 0.3969/J.000.3754.2010.05.014 低渗气藏产水气井产能评价 黄全华 王富平 谌 燕 (1.西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;2.中石油西南油气田分公司天然气经济研究所,四川成都610500 3.西南电子设备二{‘九研究所,四川成都610500) 摘要:随着我国大批低渗气藏的相继发现,低渗透气田的开发引起了极大的关注。对此类气藏产能的准确评价成 为了合理、高效开发的关键。从渗流力学角度来讲,低渗产水气藏的渗流规律不同于常规气藏,气体渗流时, 存在一个启动压力梯度,且气井产水后,出现了气、水两相流动,如果仍用常规方法来分析气井产能就会得出 错误的结果。为此,针对气藏低渗、产水的特点,推导了低渗产水气井产能预测公式,并通过实例分析了产水 及启动压力梯度对气井产能的影响,这对于气、水同产井的管理及生产动态预测都具有重要的意义。 关键词:低渗;产水;气井;产能;启动压力梯度 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1000—3754(2010)05N u—1. 1 0500,. 1 0500, .9 10500,of a of of of of to n of in is a of in f to of a of of on ll a to 稿日期:2009—05—27 基金项目:“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室(西南石油大学)开放基金项目(助。 作者简介:黄全华,男,1968年生,副教授,博士,现主要从事油气藏工程方面的研究与教学。 E—26.74· 大庆石油地质与开发 2010 目前,我国已勘探的气田中大部分都为低渗气 田,因其低孑L、低渗的地质特征,气体在渗流过程 中存在启动压力的特征,且已被大量研究所证实。 在气田开发中,气井产能的合理计算关系到各 项开发指标的合理确定,有利于整个气田的高效开 发,不少学者在这方面做了大量研究” ,李允、 李治平以及严文德等人通过考虑启动压力梯度影响 建立了计算低渗气井产能的三项式产能方程¨, , 但在气井产能测试中,往往不可避免地出现一定程 度的地层水产出,而对于产水气井,李晓平以及郝 斐等人建立了两相拟压力形式的产能计算公式 J, 但是对于低渗产水气井的产能计算方法目前还未见 报道。为此,笔者在考虑启动压力梯度及产水的基 础上,推导了低渗气藏产水气井稳态产能方程,并 对启动压力梯度及气井产水对产能的影响进行了分 析。 1方程推导 由于启动压力梯度的存在及产水的影响,流体 在产水低渗气藏中流动时其渗流机理复杂于在常规 气藏中的流动。渗流模型假设条件有:①气水两 相在地层中平面径向稳定渗流;②气、水相渗流 将受到启动压力的影响;③气水互不溶;④忽略 毛管力及表皮污染。 考虑启动压力梯度的气相渗流数学模型为 =0, < A + A 式中 ——气体渗流速度,m/s;卜储层渗透 率,10 p,m ;气体相对渗透率;/x ——气 体黏度,s;A ——气相启动压力梯度,考虑启动压力梯度的水相渗流数学模型为 :0, < l =A + 式中 ——水相渗流速度,m/s;k——水相对 渗透率; ——地层水黏度,;'水 相启动压力梯度,由于气水流动为稳定渗流,结合质量守恒定 律,则有 9。n『, qg~3) 式中 Q ——气水混合流体的质量流量,s/s; ——气水混合流体的体积流量,s; 气水混合流体的密度,g/ 联立式(1)一(3),整理可得气水混合流体 的渗流方程为 rp—gK~g+ 、业 /c ' (4) ‘ 二 r n 定义两相拟压力函数 :广(g+ )5) P。 g w 两相启动拟压力梯度 =尝 警A ㈤ 若将气水两相渗流视为一种混合流体渗流,根 据稳定达西渗流理论,对于气水混合流体则有 :[ 'Zm 7) d K 式中 ——气水混合流体的黏度,s。 对于气相、水相则分别有 = 一 (8) K · 血= 一 K A (9) ~· 、 / 结合式(3)、(7)一(9),可以得到 :P—s+p—wK—rw f g 从式(10)可知,两相拟压力函数积分项内 .~ 表示了气水混合流体密度与黏度的 g w 比p ,所以式(5)也可表示为 一-P : 。t x…, J n g w JP o m 整理式(10),可得到气水混合流体的黏度计 算公式 :P /f + 1 (12) /、 g w 利用式(12)也可解释毛管力、贾敏效应对 气水渗流的影响。对于某个压力下,气水在混合前 后,总质量、总体积不变,即混合流体密度不变, 气水混合后产生的毛管力作用、贾敏效应主要影响 到流体的黏度,毛管力作用越大,贾敏效应越严 重, + 的值越小于1,混合流体的平均黏度 就越大,渗流阻力也相应变大。 第29卷第5期 黄全华等:低渗气藏产水气井产能评价 ·75· 将式(5)、(6)带人式(4)中,积分求解可得 。一 A ()+ 1(1n )13) 结合天然气相对密度公式,采用目前气田上实 用单位制,式(13)用气体的标况下体积产量表 示,则有 一 。 (r 一r )+ 1+ ) 式中 ——边界附加两相拟压力,(·1; ——井底附加两相拟压力, ·;两相拟启动压 力梯度,s·1;—水气 质量比,kg/wG=p p q 。。)。 考虑到混合流体在近井地带渗流时,存在高速 非达西效应,产生一个附加压降,用符号P 。表示, 则有 = ) 结合定义两相拟压力函数式(1 1),式(15) 可变为 =卢 = 2 ( 愠 (16) 将式(16)并人式(14)中,并将整理积分得 。一 m++q 。+ B (1+q 2 (17) 其中.635×m 糕 寺) C =A (r 一r ) 式(17)即为考虑启动压力梯度及产水影响 的低渗产水气井产能方程。 从该式可以看出:低渗气藏产水气井拟稳态产 能方程与常规气井产能方程相比,该方程不仅考虑 了产水对产能的影响,还包含了启动压力引起的附 加拟压力损失C 的影响。利用式(17)结合测试 数据,就可对低渗产水气井产能进行分析。 2产能测试资料处理 低渗气藏产水气井稳态产能方程已由二项式变 成了三项式,拟压力由单相变为了两相,因此,无 法采用常规二项式的处理方法。下面就低渗气藏产 水气井测试资料处理方法进行分析。 整理式(17),可变形为 :A ++q (18)1 R (+wG)q 。 ’ 、 ’ 。、 从式(18)可以看出:在处理低渗产水气井 产能试井资料时与前面有所不同,需先确定 、 ,才能再按前面的方法进行气井产能的 确定。 (1)两相拟压力值的确定。 根据稳态达西理论有 :R 。 (19) “w/X 对于水相,由于黏度和密度随压力变化不大, 可以认为是一常数,而对于气相,气体黏度与密度 之比跟压力有关,且气体黏度与密度之比跟压力如 图1所示的关系。为此根据式(19)就可确定气 井不同时期的K 的大小。 p/1气体 / P 同时气水两相的相对渗透率都是含水饱和度 S 的函数,为此可建立K~/S 关系(图2), 再结合S 的关系(图3),就可求 出对应压力下的K 、K 的大小。从而可根据数值 积分法求出两相拟压力函数。 (2)作 } 与(1+ wc)g 关系 曲线。 根据气井产能测试时的气水产量以及实验得到 的气水相对密度就可确定(1+(3)确定 、 ,就可建立 若≮ 与(1+ wG)关系式,然后 通过调整c 值确定系数 、B 的大小后,可用 ·76· 大庆石油地质与开发 2010年 。 40 40 60 8O s ,q 图2 j /K 与 VS s S /% 图3气水相渗曲线 (20)计算气井的无阻流量 = 筹 (20o, ——■ _一 3实例分析 以某低渗气井为例,其基本参数如下:地层压 力P 为29.55 层温度360 K,天然气相对 密度y 为0.59,地层水相对密度 为1.1,含气 饱和度为61%,该井常规回压试井测试数据如表 1,气水相渗曲线如图3。 将测试资料按以下3种方式处理: (1)若按常规二项式处理,不考虑产水及启 动压力的影响,指示曲线出现异常,即斜率 为 负值,分析结果为:A=123.89、B=一4.28,显 然分析结果不正确; (2)若不考虑产水而只考虑启动压力影响, 表1气井常规回压试井测试数据 of 产能方程为:P 一0+89.88q 。+0.86 .5×10 m /d; (3)利用本文提出的同时考虑气井产水和启 动压力影响的产能评价方法,计算得其产能方程: 一 f=22+0.78 +2.01g 。。,.2 x 10 m /d 4结 论 (1)推导了考虑启动压力梯度及产水影响的 低渗产水气井产能方程。 (2)分析了气水两相拟压力中积分号内部分 表示的物理意义,指出了气水混合流体黏度的计算 方法。 (3)介绍了低渗气藏产水气井测试资料的处 理方法,有效地解决了常规方法处理时异常的问题。 (4)从实例分析可知,低渗气藏产水气井产 能计算时,若不考虑产水及启动压力影响,计算结 果偏大。 参考文献: [1]李允,李治平.气井及凝析气井产能试井与产能评价[M]. 北京:石油000. [2]严文德.低渗透气藏特殊渗流机理的产能评价分析[J].天 然气工业,2007,27(11):76[3 勇.气水同产井瞬态流入动态关系曲线探讨[J]. 天然气工业,2001,21(4):65[4]郝斐.携液气井产能方程研究[J].天然气工业,2006,26 (6):92[5]张合文,冯其红,鄢雪梅.气水两相流二项式产能方程研究 [J].断块油气田,2008,15(6):62编辑:邵宪志
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