1、第四章 气驱气藏开发,主要内容 第一节 天然气井产量 第二节 压降法计算气藏储量 第三节 气藏动态分析 第四节 气藏采气速度 第五节 气藏开发井网 第六节 气藏开发指标计算,气驱气藏（定容气藏）的特点 1、气藏在开采过程中地下储气体积保持不变; 2、驱动天然气流动的动力主要是靠天然气自身的弹性能量膨胀。 相对于其它类型气藏，气驱气藏的驱动力比较单一，渗流是单相流，采收率相对较高，开发相对简单。,一、天然气向井底流动的特点 1、气体在近井区的流动是非线性渗流 一般情况下，地层中的天然气向井底流动的方程式可表示为二项式方程：,第一节 天然气井产量,（4-1）,（4-2）,或指数式方程,2、近井区的
2、压力损失较大 1）气体在近井区的流动有两种特殊情况 （1）当气井产量很小时，气体向井底流动遵循直线渗流规律。 地层中的压力分布有以下表达式,（4-3）,（2）当气井产量很大时，气体流动达到完全紊流状态，则应按稳定紊流渗流规律来描述。,（4-4）,含气层中的压力分布可用下式表示,2）压力损失情况 设pwf=0、re=750m、rw=0.1m，求不同的r/rw 下p/pe的值。,（4-3）,（4-4）,表4-1 稳定径向直线和紊流渗流条件下压力损失,3、井底温度低于气层温度 在井底近井区，由于压力降的存在，发生节流效应，使天然气温度下降，明显低于气层温度。,二、气井产能确定方法 气井的产能：绝对无
3、阻流量来表示 绝对无阻流量：在井底敞开（井底压力0.1MPa）的情况下气井所能产出的气量。 绝对无阻流量是一个理论产量，是对比气井产能大小的一个重要指标，也是确定气井合理产量的基础数据。,1、回压试井法 回压试井：也称稳定试井把气井产量由小到大改变35个工作制度，依次测得每个工作制度下的稳定产量和相对应的井底压力。,1）有关井实测地层压力的情况 （1）原理 二项式产能方程,（2）步骤 关井实测稳定的气层压力pR； 进行测试，把实测的气井产量q和压力数据整理在数据表中；,在直角坐标上绘制p2/q与q的关系曲线。,（4-5）,气井绝对无阻流量,（4-6）,2）无关井实测地层压力的情况 （1）原理
4、根据各测点数据可写出以下方程组,（4-7）,第j测点方程减第i测点方程,整理,（4-9）,（4-10）,（2）步骤 把实测的气井产量和压力数据整理在下列数据表中,在直角坐标上绘制,与,关系曲线。,气井绝对无阻流量,（4-11）,地层压力,3）地层压力没有完全恢复的情况 （1）原理 实测地层压力和真实地层压力之间相差一个1的数值，即,（4-12）代入下面二项式方程,（4-12）,（4-13）,（2）步骤 把实测的气井产量和压力数据整理在下表中,在直角坐标上绘制,q关系曲线。,确定pR；,计算,曲线不经过直角坐标原点，而与纵轴相交，其截距即为pR,绘制其与q的关系曲线;,真实地层压力,（4-14）
5、,气井绝对无阻流量,4）井底流压未稳定的情况 （1）原理 由于井底流压未达稳定，使实测井底流压偏高，在真实井底流压和实测流压之间存在着一个差值，即,（4-15）,二项式方程为：,（4-16）,（4-17）,（2）步骤,在直角坐标上绘制,确定pwf；,把实测的气井产量和压力数据整理在下表中, q关系曲线，,计算,曲线不经过直角坐标原点，而与纵轴相交，其截距即为pwf。,并绘制其与q的关系曲线,气井绝对无阻流量,2、修正等时试井法 1）修正等时试井法原理 排气半径仅与测试流量的生产持续时间有关，而与测试流量大小无关，对选定的几个测试流量只要在开井后相同的生产持续时间测试，都具有相同的排流半径。,将
6、几个测试流量生产持续时间相同的测压点分别按相同的时距在双对数纸上作qp关系曲线，得到一组相互平行的直线，根据直线斜率可确定指数方程中的指数n。各等时曲线的C不同，它随生产持续时间的增长而减小。,指数式方程,（1）从关井条件下开井，对每个测试流量，在预先规定的生产持续时间测量井底流压； （2）每测量完一个流量，关井恢复压力，关井到规定时间就测量气层压力pws，然后开井测试下一个流量。 注意：每一测试流量下的试气时间和关井时间都相同； 前一测试流量完后关井测的Pws作为下一测试流量平均地层压力pR。,2）操作步骤,3）数据处理 把实测的气井产量和压力数据整理在下表中,将几个测试流量生产持续时间相同
7、的测压点分别按相同的时距在双对数纸上作p2 q关系曲线,t1,t4,t3,t2,4）稳定C值的求法 根据气体渗流指数式方程,（4-19）,（4-20）,（4-22）,（4-21）,（4-23）,对不稳定气井，排流半径,令,将（4-23）代入（4-22）式,（4-24）,（4-25）,（4-26）,由（4-26）式，即可计算出C值随时间的变化关系。,气井绝对无阻流量,（4-18）,3、一点测试法 一点测试法：只需关井测得稳定地层压力，开井取得一个工作制度下的稳定产量和对应的井底流压，便可计算气井无阻流量的方法。 1）经验曲线法 （1）经验曲线的制作 根据某一地区多口井的历次回压试井资料，整理在p
8、wf/pRq/qAOF直角坐标上，获得经验曲线。,（2）如何应用？ 关井测得稳定地层压力pR； 测试一个测点的稳定产量q及其对应的稳定井底流压pwf ； 求出pwf/pR后，查经验曲线得到q/qAOF，即可求出qAOF。,2）计算法之一 原理：二项式产能方程,（4-27）,（4-28）,忽略0.1012,（4-27）除（4-28）,公式（4-29）可改写成,（4-29）,（4-30）,（4-31）,0.25,用一点测试数据计算气井绝对无阻流量的公式。,（4-32）,3）计算法之二 原理：稳定流状态下气井二项式方程完整地可写成,（4-33）,（4-34）,（4-35）,（4-33）可改写成。,（
9、4-36）,参数、r、Z、T、h、rw和re为已知，pR、pwf和q为一点法测试数据，（4-36）只含一个未知数k，只要从（4-36）式中解出k值，就能计算出A和B值，进而求出气井的绝对无阻流量。,K值的求解 令,（4-37）,或,(4-37)采用单因素最优化法求解，约束条件,A1、A2、B1、B2取值如下,1、自然因素 储层性质和天然气中的凝析液 1）储层性质 （1）储层为非胶结的砂子或胶结差的砂岩 生产压差满足,（4-38）,对应允许地层压差的产量即为气井的合理产量,三、合理产量控制因素,（2）允许地层压差的确定方法 稳定试井或室内实验模拟两种方法 （3）气井合理产量单靠控制允许地层压差是
10、不够的，而应采取井底加固的防砂措施，提高允许地层压差，使合理产量得以提高。,2）天然气中的凝析液 （1）凝析液的危害 凝析液在气井井底和近井区积聚，会增加井底回压和渗流阻力，使气井产能降低，严重时使气井停产。 气井合理产量应大于带液最小产量,（2）气井最小带液产量的计算,（4-39）,对水通常取=60 mN/m。为了安全起见，计算得到的qmin值再乘（1.051.10），合理产量为qOP（1.051.10）qmin。,2、技术条件 1）采气油管的直径 （1）油管的直径大小对气井产量的影响 油管的直径过小，会出现地层的流入能力大于油管的流出能力，限制气井产能的发挥； 油管直径偏大，会出现地层的流
11、入能力小于油管的流出能力，说明管路设计能力过大，造成不必要的浪费。 气井合理产量要使流入和流出能力协调,气井的流入曲线 按气井产能方程计算不同井底流压下的稳定产量，将计算结果在直角坐标上建立pwfqg的关系曲线（亦称1PR曲线）。 油管的流出曲线 按气体垂管流动方程，在给定的井口压力下计算不同气体流量下所需的井底流动压力，将计算结果在直角坐标上建立油管的pwfqg的关系曲线。,气井合理产量 气井流入曲线和油管流出曲线的交点所对应的产量,分析油管直径对气井产量的影响，可计算不同油管直径下的流出曲线，得到几种油管直径下的协调点产量，通过对这些协调点产量的对比分析，就可选出气井的最佳产量。,2）井口
12、采油树和地面设备 气井产量过大会引起井口采油树和地面设备的震动，引起设备疲劳性的破坏，威胁气井安全生产。 3）用户的用气技术条件 产量和压力 4）新的技术因素，如井底形成水合物,3、经济因素 经济因素是一个综合的因素。在气井产量符合自然因素和技术条件下，达到最优的经济效益. 合理产量确定 从气井合理产量的自然和技术制约条件出发，从全气藏合理开发角度考虑，通过各方案开发指标的运算和预测对比，最终确定气藏开发经济指标最优的气井产量，即为合理产量。,4、经验统计 1）在胶结好的砂岩和碳酸盐岩储层中，在边底水不活跃的气藏中，气井合理产量可定位在三分之一绝对无阻流量上。,2）气井生产规律 在某一临界产量
13、下，生产压差和产量近似于一条直线关系。,临界点产量为气井合理产量,p,q,四川气田57口气井试井和生产资料统计，其临界点产量为绝对无阻流量的15%20%。即合理产量qOPT（0.150.20）qAOF,临界点,qOPT,四、气井产量递减分析 气井开采阶段划分 上升、稳产和递减三个阶段 稳产阶段 气井产量稳定、流压下降或流压稳定、产量下降均为稳产阶段 递减阶段 气藏能量下降使气井产量和流压同时发生下降，才进入递减阶段。,1、气井产量递减规律 1）气井产量递减曲线三种类型 指数型、双曲线型和调和曲线型,将四川气田55口无水气井、31口有水气井和10个裂缝系统递减期的产量与时间、产量与累积产量分别整
14、理在半对数和普通直角坐标上。,气井递减规律大都是指数型,2）气井递减规律大都是指数型,（4-40）,（4-41）,令,简化,对（4-41）式两边取对数,（4-42）,将（4-41）式从t=0到t=t积分，,（4-43）,产量qt与累积产量Gp在普通直角坐标上为一直线，截距为qo，斜率为2.3lgb，求出qo和b值后，给出该气井的经济极限产量qt后，就能按（4-43）式计算该井的经济可采储量。,2、影响气井产量递减的因素 1）开采制度 由于供气等原因，有时要改变井口回压，必将引起产量递减曲线斜率的变化，而指数型的递减规律依旧存在。,lgq,t,lgpt,q,pt,2）气井出水 由于地层水的入侵增加了气井的渗流阻力和井筒两相流动的阻力，一般使产量递减曲线斜率变陡，产量递减加剧。,q,t,3）储层不均质 产量递减曲线有两个直线段,q,t,第一直线段代表了储层渗透性较高部分的递减特点，由于控制储量小，故递减快；,第二直线段则反映了距井较远的低渗透区递减特点，此时产量低，压力低，但产量递减缓慢。,
