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利用修正等时试井确定凝析气井拟压力产能方程

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利用 修正 时试井 确定 气井 压力 产能 方程
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·56· 钻 采 工 艺 009年11月 009 利用修正等时试井确定凝析气井拟压力产能方程 刘 辉 ,何顺利 ,丁志川。,温晓红 (1中国石油勘探开发研究院亚太中东研究部2中国石油大学石油工程教育部重点实验室 3渤海钻探工程公司4中国石油勘探开发研究院廊坊分院) 刘辉等.利用修正等时试井确定凝析气井拟压力产能方程.钻采工艺,2009,32(6):56—58,61 摘要:在凝析气井产能评价中,利用拟压力两相渗流数学模型计算产能,能有效反映凝析气液两相渗流特 征,比常规单相压力平方法计算的产能更准确,但模型涉及物性参数较多,参数间具有动态变化关系,因此,计算较 为繁琐,方程系数不易确定。结合不稳定产能测试,引入修正等时试井方法及积分元素法对产能方程进行求解分 析。首先基于考虑相变的凝析气井拟压力方法,建立气液两相渗流数学模型;然后结合实验室静态资料,运用积分 元素法对模型中拟压力函数进行求解;再根据修正等时试井原理,利用不同工作制度下的动态测试产能点计算产 能方程系数,从而确定凝析气井两相渗流拟压力产能方程。现场实例表明,与凝析气井常规单相渗流模型相比,运 用该方法所得凝析气井产能偏小,这反映了凝析液析出对气井产能的影响,其结果更符合实际生产情况。因此为 快速有效地确定凝析气井产能提供了一种实用方法。 关键词:凝析气井;产能方程;拟压力;修正等时试井 中图分类号:32 文献标识码:A 0.3969/j.006—768X.2009.06.017 目前针对凝析气井产能评价,文献 对单相气 井平方二项式产能方程进行了修正,而运用拟压力 方法进行分析 卜_6j,更能有效反映凝析油气在地 层中的多相渗流规律。文献 运用实验室静态资 料得到拟压力及紊流效应的积分项后求得产能方 程;文献 卜 』贝4运用不稳定压恢试井数据确定拟 有效渗透率后获得产能方程。以上求解产能方程过 程较繁琐,所需参数不易确定。本文在凝析气藏两 相渗流理论基础上,结合动静态资料,引入修正等时 试井方法和积分元素法,利用不同的测试产能点求 解分析凝析气井两相渗流产能方程,为快速有效评 价凝析气井产能提供了新的思路。 一、凝析气井两相渗流数学模型 ’模型假设条件为:均质凝析气藏,中心一口井, 定产生产;生产处于稳定流动状态;地层中气为非达 西流动,油为达西流动。在凝析气藏稳态理论基础 上,油气两相的渗流方程分别为: 油相….000~。q。 7(1) 气相: 1000/zg z~, . +卢 (2) 定义拟压力函数 : (p):f=P f + 13) g, 则凝析气液两相渗流产能方程: : 2+ n Re.s 一4仃 h ( (p )-~O(p ))=0 (4) = n s)/= 4仃 式(4)可以简化为: 砂(p )-~O(p )=c (5) 二、产能方程求解 1.拟压力函数分析 在凝析气藏实际生产开发过程中.为了减少凝 收稿日期:2009—06—05 基金项目:中国石油天然气集团公司创新基金项目(04助。 作者简介:刘辉(1979一),中国石油大学(北京)博士毕业,主要从事油藏工程和数值模拟研究。地址:(100083)北京海淀区学院路2O 号,电话:(010)89733740,13146266482,E—26.32卷第6期 2 钻 采 工 艺 57· 析油量析出对气井产能的影响,往往需要控制生产 压差,使压力梯度变化幅度减小,尤其是高压凝析气 藏地层能量充足,压降较小。因此,公式(3)可近似 转换为(6)式后,运用积分元素法进行求解。 O(p):∑f—1△p (6) \ o g; 上式中气、油相的粘度、密度以及相对渗透率参 数可利用实验室静态资料进行计算求得_l 。 2.产能方程系数定 修正等时试井是在不同工作制度下等时间开关 井进行产能压力测试评价的一种方法,由于它大大 减少测试时间和放空气量,并且能有效评价气井产 能,因此,在气田现场开发中被广泛应用 。由 凝析气井拟压力产能方程系数 、 表达式可知,产 能方程系数包含了较多的地层以及流体物性参数, 这些物性参数与压力有关,并且具有生产动态变化 关系 ,因此利用实验室静态资料计算较为繁 琐,将很难进行有效分析。修正等时试井能反映地 层压力与物性参数的动态关系,而且在凝析气井现 场产能评价中,往往需要进行不稳定试井测 试¨ J,这就为利用修正等时试井方法计算产能系 数提供了依据。 系数。由于在实际开发中,井底半径和泄流半径通常 视为定值不变,而在没有污染和储层改造的情况下, 气层有效厚度、有效渗透率及表皮系数变化幅度不 大,如果利用短期开井不稳定产能测试资料计算有 一定的误差,因此,可将(5)转化为式(7)后,利用修 正等时试井产能测试中最后一个稳定产能点得到。 : +即 (7) g … 系数日反映了凝析气紊流效应对产能的影响。 当凝析气藏压力低于露点压力后,流体会发生相态 变化,这时将影响气相的有效渗透率,相对密度等, 所以系数析气体物性参数的动态关系,体在地层中的流动状态有关。因此,可根据修正 等时试井中不同工作制度下测到的不稳定产能数据 点,通过式(8)利用最小二乘法得到 。 A., N∑△ 一∑g ∑ ,Q、 一N~,q,2c一∑q ∑q 。 。 3.绝对无阻流量的确定 确定了产能方程中拟压力与压力函数关系及 、 值后,根据方程(5)可计算得到不同井底压力 下的产量,从而绘制流入动态曲线,得到凝析气井无 阻流量。 三、应用实例 以塔中说明 凝析气井产能的计算分析过程。该井所在气藏性质 如下: =12 =1 000 m,P =61.89 d= 61.86 =405.75 K, =4.5%,S=5.61。图1 是该井的地层流体相态图。 8O 64 量4。 32 16 O 6. O^d a (132 6℃.61.£ 6Ⅳ &) C(’ \\ 46.98 0 ) ) 1 | / / / , | 4o 3 / / 100% 0 20%1G I% 80 4O 160 280 400 温度(℃) 图1地层流体相态图 计算出该凝析气体系在不同压力下气、液的黏 度、密度及相对渗透率数据,从而计算出两相拟压力函 数,拟压力与压力关系曲线如图2所示。 压力(图2拟压力一压力关系图 该井通过四个不同工作制度进行不稳定试井测 试,关井相隔时间为4 h,其产能测试数据如表1所 示,由于前四个测试产能点的测试时间较短,生产压 差较小,气井还没有达到稳定状态,因此,四个不稳 定产能点可利用式(8)回归计算得 值为7.3094, 即图3中4个测试点组成的曲线的斜率。由于最后 一个产能点测试时间长,气井达稳定状态,因此,可 利用已获得的 值,根据修正等时试井方法,做一 条过最后一个产能稳定点的直线,直线截距46.52。 ·58· 钻 采 工 艺 009年11月 009 表1产能试井测试数据 开井时间 油嘴 地层压力 流压 产量(m /d) (h) (((油 气 .00 61.89 60.99 122 30952l 12 7.94 61.78 60.92 123 302162 12 8.73 61.69 60.51 187 383964 12 9.53 61.61 6O.22 205 416456 420 7.94 61.54 58.71 120 280993 q(IO'm3/d) 图3修正等时试井产能测试数据曲线 根据式(5)可得该井的两相渗流产能方程: 一 =946.52q 。+7.3094q.2 同时,也求出不考虑相态变化和多相流动条件 下的常规二项式产能方程: p 一p =10.952q +0.0708q,2c 图。4是该井多相流和单相流的。 孽40 线 由图4可知,与常规单相流平方法相比,两相流 拟压力法确定的产量偏小。这是由于在凝析气藏开 发中,凝析液析出导致近井渗透率不断下降,不同 工作制度的流入动态均在变化,采用不变的渗透 率来进行动态分析存在较大偏差,因此,运用考虑 相变的两相流拟压力产能方程评价凝析气井更加 准确。 四、结论与认识 (1)在建立凝析气井两相渗流拟压力产能模型 基础上,运用积分元素法对拟压力函数进行分析;同 时根据产能测试数据,提出利用修正等时试井方法 对产能模型进行求解。现场实例表明,运用该方法 计算凝析气井产能更符合实际生产情况,为快速有 效地评价凝析气井产能提供了一种实用方法。 (2)与凝析气井常规单相流产能方程相比,本 文利用拟压力两相渗流数学模型所得到的产能偏 小,主要是由于在凝析气藏开发中,凝析液析出导致 近井渗透率下降,从而造成产量大幅度降低,这反映 了凝析液析出对气井产能的影响。因此,在凝析气 井产能评价中,运用拟压力气液两相渗流模型更具 有实际指导意义。 符号说明 q。、 一分别为油、气相质量流,ks/s;q 一标准状况下产 气量,10 m /d; 、K, 一分别为油、气相相对渗透率; 一地 层渗透率,10 p Ps、p ~分别为凝析油密度,气体密 度,两相密度,ks/m ; 、r 一分别为供气半径和井筒半径; 一储层有效厚度,m; 一惯性阻力系数,s/。 一 分别为凝析油黏度、气体黏度;数;p 、p P 一分别为地层压力、井底流压、露点压力, 地层温度,K; 一孔隙度,%;Ⅳ一测点数。 参考文献 [1]余元洲,张彩,杨丽容,等.不同压力下确定凝析气井二 项式产能方程的一种新方法[J].天然气工业,2006,26 (3):84—86. [2]李士伦,王鸣华,何江川.气田和凝析气田开发[M].北 京:石油工业出版社,2001. [3]u,i of on 5649. [4].in e~1999,38(8). [5]谢兴礼,罗凯,宋文杰.凝析气新的产能方程研究[J]. 石油学报,2001,22(3):36—38. [6]卓兴家.凝析油一气两相拟压力的应用与凝析油含量 计算[J].西部探矿工程,2002,50(4):36—38. [7]何志雄,孙雷,李士伦.凝析气井产能分析新方法[J]. 天然气工业,1996,16(5):32—35. [8]刘建仪,罗丽琼,张烈辉.凝析气井流人动态确定方法 研究[J].天然气工业,2005,25(3):130—132. [9]梅青燕,张烈辉,等.一种新的凝析气井产能方程确定 方法[J].西南石油学院学报,2006,28(I):26—28. [10]覃斌,李相方,程时清.基于反凝析特性的凝析气井生 产优化分析[J].天然气工业,2004,24(4):68—71. [11]何志雄,孙雷,李士伦.凝析气井生产系统分析方法 [J].石油学报,1998,19(4):55—56. (下转第6第32卷第6期 2 钻 采 工 艺 61· 致地层的闭合压力增大; (2)部分油井压裂后因产量低,采取增加泵深 的方法来进行生产,泵深的增加将降低流动压力值, 使闭合压力增加。 基于以上原因,在确定压裂裂缝闭合压力时,为 避免因确定的闭合压力偏小,致使选择的压裂支撑 剂的导流能力急剧降低的情况出现,建议采用水平 最小主应力值作为闭合压力值较为合适,为保证增 产效果,在进行压裂支撑剂的优选评价时应按52 2.2目前常用的支撑剂实验结果评价 统计了6种国内产品和12种国外产品,国外产 品性能要优于国内产品。根据闭合应力条件可以选 择中强度陶粒或者覆膜石英砂,推荐破碎率52 小于3%。 四、压裂工艺推荐 1.限流压裂改造工艺 由于该区块一般多层压裂投产,采用限流压裂 可以有效地实现多层同时压开,对于控制裂缝高度 的延伸,提高裂缝穿透率和压裂效果具有很好的作 用。一般单井次压裂可射孔2O~26孔左右,施工排 量一般在5 m /以改造100 10个小层。 2.工具分层压裂 对于可以工具分层压裂的油井,建议采用工具 分层压裂,可以有效实效单层改造程度。替液后投 球至坐封滑套处,油管内蹩压坐封封隔器并将坐封 滑套心子打至割缝喷砂器底部,然后进行下层压裂 施工。再投球至滑套喷砂器处,油管内蹩压将滑套 喷砂器的心管和球打到坐封滑套球座处,密封下层, 再进行上层压裂施工。施工完成以后,反洗井洗出 两级封隔器之间环空内沉积的砂子,然后上提管柱 解封封隔器,起出施工管柱。 五、结论 (1)通过对东风港油田车272块油藏前期压裂 效果分析,探索出了一套适合于该断块的增产工艺 措施。 (2)针对该块开发过程中的主要矛盾,通过对 前期改造井的分析和对裂缝方向、裂缝长度的测量, 模拟了该块主要地应力方向,探索了该块构造地应 力场的特征,推荐了适合于该块的增产工艺措施、低 伤害压裂液和适合于该块的支撑剂。 (3)针对该块多层薄层的特点,推荐适合的限 流压裂改造工艺和工具分层压裂改造工艺技术。 (4)2007年11月29日采用采油院压裂酸化中 心新开发的经济清洁压裂液I,在东胜公司 车274—5井试验获得成功。经过实验和全面论证, 精心调制了清洁压裂液配方和施工泵注程序。施工 后均砂比 31.1%,最高砂比67.8%,取得了圆满成功。经济 清洁压裂液体系在该块的成功应用,为成功开发该 类低渗透油藏提供了技术支撑。 参考文献 [1]彭成勇.用] 2006(2). 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