1、第二章 气井产能试井,试井目的： 流体样品 储层动态特性：储层岩石、构造、能量 井的产能,试井分类,试井,稳定试井,不稳定试井,常规回压试井,等时试井,修正等时试井,单点试井,半对数分析,双对数分析,Horner法,MDH法,MBH法,均质地层,双重介质地层,复合地层,垂直裂缝井,Ramey法,Gringarten法,Boundet法,视稳态串流,不稳态串流,无限导流(大型压裂),均匀流量(天然裂缝),有限导流,(常规分析),(现代分析),(产能试井),基本概念,产能： 一定回压下的产量 产能试井： 以不同的流量生产，测试其井底压力，反之亦然，也称回压试井 流入动态： 井底压力与产量的关系 流
2、入动态曲线： 井底压力与产量关系的曲线，也称IPR曲线,气体渗流特点：,(1)稳定流：水驱; (2)不稳定流; (3)过渡流; (4)拟稳定流：,第一节 稳定状态流动的气井产能公式,一、平面径向流稳定渗流达西公式 1、假设条件: 水平、均质K、等厚h、圆形气藏 单相气体服从达西渗流 稳定流,其特点为：Peconst；rqrscqscconst,2、公式推导,基本公式达西公式： dpdruK SI制：Km2, Pa.s, P=Pa, r=m, u=m/s dpdr106uK 法定:K10-3m2,mPa.s,P=MPa,r=m,u=m/s 1m2 10-12m2,平面径向流公式,过流面积：A=圆
3、周长厚度2rh 流速：u=qrA=scqsc(2rhr) 状态方程：rMgPzRT 经单位换算后得：,用于积分的两种方法,(1)、压力平方法 zconst，压力平方法产能方程为：,(2)、拟压力方法 拟压力定义：拟压力法产能方程为：压力平方法和拟压力方法的换算关系是什么？,二、考虑表皮效应的达西产能方程,1、表皮效应 泥浆污染或压裂酸化等使井底附近一部分地层的K改变，造成附加压降，产能改变。 举例：泥浆等污染使K下降，好的压裂酸化使K上升,2、表皮效应造成的附加压降 思路：对气层K不同的两部分，分别采用P2稳定达西公式。 气层K未改变部分：re，rd，Pe，Pd，K 气层K改变部分：rd，rw
4、，Pd，Pwf，Kd,附加压降,表皮系数定义式：讨论S=0, S0, S0 谁好？ 产能方程：,三、非达西流动产能公式,1、非达西效应 达西流和非达西流的区别：压降与流速是线性还是非线性关系 非达西流基本公式： dpdr(uK)u2 SI单位制 dpdr106(uK)106u2 法定单位制 各项的物理意义： 达西项压降：由层流产生。 非达西项压降：由紊流产生，非达西项压降在井底附近最大，地层中一般很小，因此称为井底附近非达西效应，或非达西表皮效应。,2、非达西表皮效应造成的附加压降： dpdr106u2 u=qrA=scqsc(2rhr) rMgPzRT 附加压降：湍流系数：,D的单位是什么？
5、,3、产能公式:4、S与Dqsc的区别和物理意义： S反映井底附近渗透率变化，Dqsc反映井底流量变化 5、视表皮系数：SSDqsc,第二节 拟稳定流动产能公式,一、产能公式 1、假设条件： 封闭、水平、均质K、等厚h、圆形气藏 单相气体服从达西渗流 拟稳定流 2、拟稳定流的特点： qwconst qrf(r)const dPdtconst,3、公式推导,在拟稳定流时，无外来气源，气体靠自身弹性膨胀能量采出。 由Cg的定义式得：标态的流量（m3/s) 井底流量： qwqscdVdtCgV(dPdt) 将V(re2rw2)h待人： qsc(re2rw2)hCg(dPdt) 对任意r处的流量： q
6、r(re2r2)hCg(dPdt),两式相比： qrqsc (1-r2re2) 标态的流量（m3/s) 将u=qrBgA=qsc(1-r2re2)Bg(2rh)代入达西公式，进行状态和单位换算:将Pe换算成PR，考虑表皮效应和非达西效应，最后得到P2产能公式：,二、二项式产能公式,1、产能公式对比 稳定流产能公式：拟稳定流产能公式：区别： PePR re0.472re,2、二项式产能公式,二项式产能公式：,二项式各项的意义： 第一项为达西项压降，反映粘滞力 第二项为非达西项压降，反映惯性力 系数A、B的意义： A-层流系数，与时间有关，注意单位 B-紊流系数，与时间无关，注意单位,3、二项式方
7、程的应用,()、确定系数A、B 通过对试井资料处理确定A、B或计算A、B 已知：四个稳定点的井底压力和相应的流量 求：A、B 思路：将二项式变为直线方程：方法： (1)、可用作图法求A、B (2)、也可用最小二乘法求A、B,()、气井绝对无阻流量AOF,定义：井底压力为零时，气井的产量。注意：AOF是假想的最大产量，反映气井潜能，与井底和地面设备无关，气井实际达不到这个产量。为什么达不到AOF？ 用途： 气井分类(产能高低);配产(qscAOF4); 运算中的无因次化qDqscAOF,()、绘制流入动态曲线,第三节 气井经验产能方程,一、经验产能方程式 经验式，也称指数式：,系数c、n的范围和
8、意义： 、n系数 、正确n的范围是0.5n1，n1时为达西流，n0.5时为完全非达西流，如果n 1或 n 0.5表明试井或计算有错。 、n表示流态，与时间无关。 、n无单位。,、C系数 、Cf(P,qsc) 、C与时间有关，C随t而变小 、C有单位,二、指数式的应用,、确定系数C、n 或 2、无阻流量AOF: AOF C PR2n3、流入动态曲线,第四节 气井产能试井,目的：A、B、C、n 一、产能试井设计 、地面流程 要求：关井、开井、测压调压、防止水化物分离、计量、放空安全,注意：放喷管要高(rg1空气，H2S低); 各管线尽量直；如含H2S，还应脱硫。 对生产试气可采用生产时的流程。钻井
9、完井试气流程为：,、仪表,(1)、精度定义： 精度A(基本误差测量上限值)100 例：温度计0100，误差：1.5 解：精度(1.5100)1001.5 称1.5级。 思考题：量程范围大，精度相同，误差是大还是小？,(2)、压力测量仪表：,存储式压力计 机械式压力计 地面直读式电子压力计。 如PANEX电子压力计。精度1/10000 地面直读式电子压力计测量系统为：,、放喷,目的：净化井底。 方法：大压差P开井，P=PR-Pwf=0.3Pts 注意：应考虑出砂、坍塌、产能损失、采油树等工程问题。 方式：连续或间歇，以产能的高低为准。 效果：放喷时看火焰，喷出物变化；放喷后，看油套压变化.,、测
10、点顺序,(1) 稳定测点：流量和压力都不随时间变化,一个流量和对应的稳定压力为一个稳定测点。 (2) 工作制度：在一个流量下稳定生产时的情况。与稳定测点相同。 (3) 改变工作制度：从一个流量稳定生产的状态改变到另一个流量稳定生产的状态。 (4) 产能试井稳定测点数：一般至少个测点。 (5) 测点顺序：正常顺序，流量由小大；反常顺序，流量由大小。 (6) 流量大小：qsc00.25AOF，Ptf00.25Pts,、测点稳定判别,(1)、高渗气藏：15分针前后压力（井口和井底）比较 (2)、低渗气藏：,(3)、迪叶兹形状系数：稳定条件：tDAtDApss 有界气藏 tDApss 圆形 0.1 矩
11、形 0.7,举例：矩形气藏 A=890000m2 K=20mD =1.5 g=0.0152mPa.s Cg=0.08847MPa-1 求：开井1800hr ，流动达到稳定否？ 解： tDA= 0.7125 tDApss = 0.7,二、产能试井方法,常规回压试井 等时试井 修正等时试井,、常规回压法试井,(1)、试井步骤 、关井测压： 、开井试气： qsct图 Pwft图(2)、要求： 、每个测点需稳定，即有四个稳定测点(qi,Pwfi)； 、测点之间不关井，时间间隔不相等。,(3)、资料处理 、二项式：、指数式：,、等时试井,(1)目的：缩短试井时间。对低渗碳气藏，Pwf达到稳定的时间长。
12、举例： K(mD) tpss(day) 1000 1.6 100 12 10 132 0.1 13200d = 36year,（2）等时试井原理,稳定二项式和不稳定二项式比较： 稳定：不稳定： 解释： B由井底附近地层条件决定，在很短时间内压力波影响到该区。 A(t)由井底和气层的条件决定,在一段时间t内压力波才影响到半径为r的区域。 A(t)f(t)，如tconst，则A(t)const,结论： B相同，A随开井生产时间t变化 气流入井的有效泄流半径r，仅与测试流量qsc的生产持续时间t有关;而与测试流量qsc的大小无关。 只要开井时间t相同，不稳定二项式为一直线，其斜率为B。,(3)思路：
13、 对前个流量，取较短的相同开井时间t进行测试，得个不稳定Pwf，求出B 第5个测点，为一稳定测点，可求A。 (4)试井步骤： qsct图 Pwft图,（5）等时试井特点：,、前个测点为不稳定测点，最后一个为稳定测点-延时流量测点。 、测点之间要关井，压力恢复到PR，关井时间不等。 、每一产量下的开井生产时间必须相等，时间长短人为。,(6) 数据处理: 、除延时点外，个不稳定测点进行拟合，求得A(t)，B，或C(t)，n。、利用延时点求稳定的A或C。例如过延时点作斜率为B的直线,截距为A。,思考题： 随开井时间增长，A变大还是变小？ C变大还是变小？ 随开井时间增长，AOF变大还是变小？ 指数式
14、的数据处理的指示曲线图?,、修正等时试井,(1) 目的：缩短试井时间。对等时试井的关井压力恢复到PR作改进。 (2) 思路：将关井时间改为与开井生产时间相等。 (3) 步骤： qsct图、 Pwft图,(4) 特点： 、每一测点的开井时间以及关井恢复时间相同，长短人为;前个为不稳定测点, 最后一个为稳定测点。 、必须测出关井后的静压Pws。,(5) 数据处理： 、除延时点外，个不稳定测点进行拟合，求得A(t)，B或C(t)。 、利用延时点求A或C，例如过延时点作斜率为B的直线, 截距为A。 怎样绘制修正等时试井的指数式指示曲线图？,第五节 完井方式对气流入井的影响,基本完井方式：裸眼完井、射孔
15、完、射孔砾石衬管完井。 一、裸眼完井 用途：碳酸盐岩和坚硬砂岩气层。,二项式:污染表皮系数Sd：,二、射孔完井,(1) 用途： 多层气藏的分层开采 分层压裂 分层酸化 砂岩,(2) 名词： 射孔孔眼(LP,rP) 压实带(KdP,rdP) 射孔密度(spm) 射孔相位角 正压射孔(PR-Pwf0) 负压射孔(PR-Pwf0,(3)二项式：,(4) 表皮系数分解Sp射孔几何表皮系数 Sc射孔压实带表皮系数 Sd射孔污染带表皮系数 Spp部分射孔表皮系数 S定向井表皮系数,射孔几何表皮SpSH水平线性流表皮系数，平面布孔 SV垂直球状流表皮系数，螺旋交错布孔 Swb井筒存在对表皮系数的影响,压实带
16、表皮Sc 压实带图，与地层污染相似。spm射孔密度 Lp孔深 射孔完井污染表皮Sd 部分射开表皮Spp 定向斜井表皮S,三、射孔砾石衬管完井,(1) 用途： 高渗透、胶结蔬松的地层，防塌、防砂。砾石尺寸是关键。出砂危害。,(2) 二项式：(3) 表皮系数：,第六节 预测气井流入动态,原因：PR、g、z等随时间变化，压裂和酸化使S、D变化，从而引起IPR变化。 一、利用气井产能经验方程进行预测 已知：在PR下，由试井确定出了C、n 求：在PRf下，C、n如何变化？ 思路： n不变，C1/(gz) 预测将来Cf的公式：,二、利用无因次气井产能方程进行预测,目的：仅用一个稳定测点，确定IPR。 原理
17、：无因次化 油井：Vogel方程气井：Mishra & Caudle方程,第七节 水锥,水锥形成原因： 水锥形成可以认为是粘性力与重力之间的竞争。粘性力趋向于将水拖曳至井筒，并与井的产量成正比，重力趋向于使水向下降落，它与水、气之间的密度差成正比。,水锥的临界产量： 在某个产量下，粘性力正好与重力平衡，井筒内水锥的顶点正好与井底接触，但没有水采出。,1、气井完全射开的临界流量,对一口以临界产量生产的井，井筒内水锥的顶点正好与油管接触，但没有水采出。 假设条件： （1）稳定状态流动； （2）气藏性质均匀； （3）忽略毛细管力；因此水、气由明显的分界面分开； （4）气与水具有恒定的密度和粘度。,气
18、井完全射开的临界产量：hgw井筒处气层厚度,2、气井部分钻开的临界流量,b井钻开深度,对比两式，可见： 完全钻开的临界产量小于部分钻开临界产量。即：部分钻开的井比完全钻开的井可以在更高的产量下进行无水生产。 上式表明，钻开深度越小，临界产量越大。另一方面，钻开深度越小，井的真实产量越低。因此应该选择合理的产量进行生产，一方面防止水锥，另一方面不致使产量过低。 举例： 完全钻开的临界产量为0.69104m3/d，在部分钻开时，临界产量为1.019104m3/d。,3、见水时间,气井的临界产量一般相当小，因此实际气井产量比临界产量高，那么，在开始生产以后，多久井底会见水？ 假设条件： （1）均匀地
19、层； （2）水驱气按活塞方式进行； （3）忽略毛管力和重力； （4）气水密度、粘度恒定； （5）钻开深度较小； （6）气水流动服从达西定律； （7）水锥内外压力梯度相等。,流体向井底的流动可以认为是球状流，其达西公式为：则水锥顶点的速度为：,因此，水锥顶点到达井底的时间为：M为气水流度比，即举例：如果气井按产量20104m3/d生产，气井见水时间为344天。,4、气水比,当气井产量在高于临界流量下生产，气井将会出水，而且气水比将会不断变化。 假设条件： （1）径向对称； （2）稳定流动； （3）气水完全分离； （4）流动服从达西定律； （5）气井外边界气和水流动平行； （6）忽略毛管力和重力。
20、,在稳定状态下，外边界流入的气水流量应等于流出井底的流量。因此，在外边界处，气和水的达西公式分别为：,将两式相比，并注意气层和水层中的压力梯度相等，则气水比为：由此可见，气水比与水层厚度、流度成正比，而且随着地层压力降低，气水比会增加,第八节 物质平衡方程,一、定容气藏,定容气藏物质平衡方程：压降法,二、水驱气藏,水驱气藏物质平衡方程：,三、异常高压气藏 用压降图求得的G不准。,第三章 气体井筒流动,本章目的：确定Pws、Pwf 地层流入动态：qscf(Pwf)PR 方法：井下压力计测量，计算方法 思路：等值流动阻力法 地层流阻Rres, 井筒流阻Rw 结论：当PR、Rres一定时，qsc由P
21、wf直接控制，间接由Ptf控制。 油管流动动态：井口压力一定时，产量与井底压力的关系。qscf(Pwf)Ptf,第一节 气体稳定流动能量方程,一、气体稳定流动能量方程 思路：流入和流出系统能量之和等于系统内部能量的变化。,注意：上式是针对单位质量流体的能量，各项单位是怎样得到的？ 式中：E-内能，JkgP-膨胀或压缩功，Jkgu22-动能，JkggH-位能，Jkgq-热交换，Jkgw-功交换，Jkg,二、能量方程的表达式,、积分式技术功 流入和流出推动功膨胀功 Lw-摩阻能耗，Jkg 思考题：摩阻能耗可逆否？,、微分式用焓表示的微分式，用于计算井中温度分布。,3、梯度式 注意：dHdLsin，
22、1/ -与水平方向的夹角(dP/dL)-总梯度，Pam (dP/dL)el-举升梯度，Pam (dP/dL)el=gsin (dP/dL)f-摩阻梯度，Pam (dP/dL)f=fu2/2d (dP/dL)acc-加速度梯度，Pam (dP/dL)f=udu/dL f-摩阻系数,三、雷诺数Re和摩阻系数f,、雷诺数Re 定义：Re惯性力粘滞力gudg SI单位制 思考题：怎样将SI单位转换为法定单位？ 关键：u(m/s)qsc(sm3/d), g:(Pa.s)(mPa.s) 思路：uqscBg/(86400d2/4), g=MgP/zRT 实用式：Re1.77610-2rgqsc/gd,、摩阻
23、系数f 定义：Moody：ff（Re，ed） 分区： 层流 过渡流 紊流 光滑区 混合摩阻区 完全粗糙区,实用摩阻系数公式： (1)、Colebrook公式是最基本的公式，它完全与Moody图相同。但需迭代计算f(2)、Jain公式，不需迭代计算f。与Colebrook公式相比，误差1,第二节 气井井底压力计算,一、气体垂直管流动 、思路：(SI单位制),、垂直管流动简化条件 dw0，udu0，sindLdH 举例：说明动能可忽略 已知：qsc50万m3d，Pwf30MPa，H3000m，d3“，rg0.65 求：Pf?，Pacc? 解：Pf2.49MPa，Pacc0.00155MPa 气体垂
24、直管流动基本公式：(SI单位制),、实用垂直管流公式,(1)、状态换算：=MP/zRT， uqscBg/(86400d2/4), Bg=(Psc/Tsc)(zT/P) (2)、单位换算：dP:Pa=MPa。思考题：R？ 微分式：,积分式：思考题：0.03415和1.3241018是怎样得的？,、应用,(1)、静止气柱(qsc0)：由Pts计算Pws 关井：油管和套管都是静止气柱。由Pts或Pcs计算Pws。 思考题：井中存在液柱怎么办？ 当油管生产时，套管环空与井底相连，套管环空中为静止气柱。由Pcs计算Pwf。 当套管生产时：油管与井底相连，油管中为静止气柱。由Pts计算Pwf。 (2)、流
25、动气柱(qsc0)：由Ptf计算Pwf 思考题：当油管生产时，从套管和油管的气柱计算Pwf时，谁精度高？,二、静止气柱,、静止气柱能量方程 静止条件：qsc0能量分析：仅存在重力项，摩阻项和动能项为零。 应用条件：垂直，关井或qsc0 思考题：怎样求解上式，获得Pwsf(Pts)？ 关键：怎样对上式左边积分。zTPf(P,T),、平均温度偏差系数法,(1)、公式推导 假设： T和z都用平均值，即T常数，z常数。 T(Tts+Tws)/2, P(Pts+Pws)/2 zf(P,T) 或 z(zts+zws)/2 则静止气柱能量方程变为：,积分得：平均温度偏差系数法静止气柱井底压力计算公式：,(2
26、)、应用举例 1) 已知Pts，求Pws。 思路：Pws和z都未知，用迭代法。 计算步骤： 、赋初值。PwsPtsPtsH/12192. eS1+S+。 、计算T(Tts+Tws)/2 、赋值Pws(0)Pws 、计算P(Pts+Pws)/2 、计算zf(P,T) 或 z(zts+zws)/2 、计算S0.03415rgH/zT 、计算新Pws。PwsPtseS 、判断Pws(0)Pws？成立则结束。否则转至,思考题： 、框图是怎样的？ 、当温度非线性高时，采用什么计算方法才能提高精度？ 2)、已知Pws，求Pts 计算公式：PtsPwse-S 思考题：其步骤和框图是怎样的？ 3)、已知Pts
27、，求压力随井深的分布 计算思路：将井深N等分 思考题：其步骤和框图是怎样的？,(3)、静止气柱平均温度和偏差系数法的假设条件 、稳定流； 、单相气； 、dw0，不做功； 、Tconst； 、zconst,3、Cullender & Smith 法,(1)、公式推导 能量方程：被积函数IzTP,推导思路：将上式左边的积分用梯形法数值积分展开。二步梯形法 井深等分两段：井深中点处的参数记为Pms，Tms，zms，Ims. ItsztsTts/Pts ImszmsTms/Pms IwszwsTws/Pws,对上段油管： 能量方程为:曲面积A1梯形面积(PmsPts)(ImsIts)/2 PmsPts
28、0.03415rgH/(ImsIts),对下段油管： 能量方程为 :曲面积A2梯形面积(PwsPms)(IwsIms)/2PwsPms0.03415rgH/(IwsIms),(2)、应用举例 已知Pts，求Pws 计算思路：先迭代上段油管求Pms。再迭代下段油管求Pws 上段油管计算步骤： 、赋初值PmsPtsPtsH/12192/2 、计算ztsf(Tts，Pts) 、计算ItsztsTts/Pts 、计算Tms(Tts+Tws)/2 、赋值Pms(0)Pms 、计算zmsf(Tms，Pms) 、计算ImszmsTms/Pms 、计算新Pms。PmsPts0.03415rgH/(ImsIts
29、) 、判断Pms(0)Pms？不成立则转至。,下段油管计算步骤： 、赋初值PwsPmsPmsH/12192/2 、赋值Pws(0)Pws 、计算zwsf(Tws，Pws) 、计算IwszwsTws/Pws 、计算新Pws。PwsPms0.03415rgH/(IwsIms) 、判断Pws(0)Pws？成立则结束。否则转至重复上述步骤。 思考题： 、框图是怎样的？ 、对多段，怎么办？,(2)、Cullender & Smith方法假设条件 、稳定流动； 、单相气； 、dw0； 、梯形法积分引入的误差,4、Aziz方法,已知：Pts求Pws 思路：将能量方程变形为它是一非线性方程，可采用牛顿迭代法,
30、牛顿迭代格式：ai积分项：P107表3-1,Aziz法的缺点： 只能采用直线温度分布。 原因是压差等分，Pi已知，Hi未知, 故Ti未知。 思考题：计算步骤和框图是怎样的？ 二种方法的区别： Aziz是压差等分（数值积分）； C & S法是深度等分（梯形法）,二、流动气柱,1、流动气柱能量方程思考题：流动气柱和静止气柱能量方程的差别在何处？,2、平均温度偏差系数法,(1)、公式推导 假设： T和z都用平均值，即T常数，z常数: T(Ttf+Twf)/2, P(Ptf+Pwf)/2 zf(P,T) 或 z(ztf+zwf)/2 公式:思考题：当qsc0时上式简化成什么公式？,(2)、流动气柱平均
31、温度和偏差系数法假设条件 、稳定流动; 、单相气; 、udu0; 、T常数; 、z常数; 、f常数,(3)、应用举例 已知Ptf求Pwf, 计算步骤： 、赋初值PwfPtfPtfH/12192 、计算T(Ttf+Twf)/2 、赋值Pwf(0)Pwf 、计算P(Ptf+Pwf)/2 、计算zf(P,T), gf(P,T), Re, ff(Re,e/d) 、计算S0.03415rgH/zT 、计算新Pwf。 、判断Pwf(0)Pwf？成立则结束。否则转至,2、Cullender & Smith方法,(1)、公式推导 能量方程：上段油管: PmfPtf0.03415rgH/(ImfItf) 下段油
32、管: PwfPmf0.03415rgH/(IwfImf),(2)、流动气柱Cullender & Smith法假设条件 、稳定流； 、单相气； 、udu0,(3)、应用举例 已知Ptf求Pwf 上段油管计算步骤： 、赋初值PmfPtfPtfH/12192/2 、计算ztff(Ptf，Ttf), gtff(Ptf,Ttf), Retf, ftff(Retf,e/d) 、计算,、计算Tmf(Ttf+Twf)/2 、赋值Pmf(0)Pmf 、计算zmff(Pmf，Pmf), gmff(Pmf,Tmf), Remf, fmff(Remf,e/d) 、计算、计算新Pmf。PmfPtf0.03415rgH
33、/(ImfItf) 、判断Pmf(0)Pmf？成立则计算下段油管。否则转至重复上述步骤。,下段油管计算步骤： 、赋初值PwfPmfPmfH/12192/2 、赋值Pwf(0)Pwf 、计算zwff(Pwf，Pwf), gwff(Pwf,Twf), Rewf, fwff(Rewf,e/d) 、计算、计算新Pwf。PwfPmf0.03415rgH/(IwfImf) 、判断Pwf(0)Pwf？成立则结束。否则转至,3、Aziz法,牛顿迭代格式中的函数： P107表3-1思考题：计算步骤和框图如何？,四、环形空间流动气柱,思路：水力学处理非圆管时，引入水力直径。 dh4ASd2d1 A-流通面积; S
34、-湿周 平均温度和偏差系数法,第三节 注气井,注气能量方程:思考题：注气井井口Ptf是否一定大于Pwf？ 主要受什么控制？怎样控制？ 注意：摩阻压降方向与采气井的相反,用压降表示能量： 采气井PTPwfPtfPGPF 只能大于0 注气井PTPwfPtfPGPF 可大于、等于、小于0 控制PF 大小的因素：qsc的大小 注气井的间断现象：在某一注气量下，摩阻压降等于重力压降时，积分能量方程中的分母为0，在这段井筒内总压降为0。,第四节 气液井拟单相流,一、基本概念 1、气液两相流： 气体和液体两相混合物的同时流动。 举例：凝析气井、湿气井、水汽、水驱 2、流态定义：气液相间界面结构,3、流态分类
35、： 泡流-液相连续，气相以小泡分散 段塞流-液相连续，气泡几乎堵塞管子 过渡流-从液相连续向气相连续过渡，不稳定 环雾流-液相以液滴形式分散在连续气相中的气液混合流动，存在气芯和液膜 在一些井中可能只存在一种或几种流态。,4、高气液比井 对于大多数干气、湿气和凝析气井，因产液量较低，气量相对较大，常常处于环雾流态，这类井称为高气液比井。 5、均匀混合物：气相和液相混合均匀的流体 6、拟单相流：均匀混合物的流动。适用于高气液比井（气液比最好大于2000m3m3）,7、两相流动模型 对一些大量出水或经历了压载的气井，其流态可能有段塞流和搅动流。理论上讲，多相流中的两相流动模型也可用于高气液比井，但
36、有时精度不如拟单相流模型高,二、相对密度校正法,思路：能量方程(SI单位制)上式适用于单相流。对气液拟单相流应修正、u、。,、修正相对密度,思路： 相对密度定义式为rwMw28.97 分子量Mwmwnt(mgmo)(ngno) 关键： 流体质量mg、mo 对应摩尔数ng、no,方法：讨论1m3油，气油比为R(m3m3)。 则在标准状态下，Vo1m3(油)，VgRm3(气) mgscVg1.205rgR (密度：mV) moostVo1000ro ngmg/Mg1.205rgR/28.97rgR/24.04 nomo/Mo1000ro/Mo,相对密度: rw(Rrg830ro)/(R24040r
37、o/Mo) 思考题： 当R时，rwrg吗？ 对油气水三相流动，怎样推导rm？,、修正两相z系数(有三种方法) ： (1)、zmPVnTRT。用实验求 (2)、干气校正图 (3)、复合气体法。用rw计算zmf(P，T，rw) 、流量校正： qTqscqoqEQ qEQ-1m3油气化后的体积 qEQno24.0424040ro/Mo noKmol1m3(油),三、高气水比井和拟单相油水气井,1、PefferMillerHill方法 对于多相流，Peffer等人对Cullender & Smith方法进行修正。需修正的参数如下： 拟临界参数的校正 用复合气体相对密度计算油气混合物拟临界参数，再偏差系
38、数及粘度。, 混合物相对密度的校正 对于油气水混合物，其相对密度为： 气体流量的校正 流量应采用油气混合物的流量。,2、Rendeiro & Kelso方法,这种方法是对平均温度和偏差系数法进行修正。需修正的参数与Peffer等人的方法相同，只是复合气体相对密度与混合物相对密度采用Vitter公式计算。式中，rL-液体相对密度，由油水平均得到。,3、Oden & Jenings方法,这种方法与Peffer等人的方法一样，是对Cullender & Smith方法进行修正。思路是将复合气体作为气相，将水和气的体积进行叠加。基本能量方程变为：式中，,4、拟单相流方法,思路是首先将油气复合成复合气体
39、，然后对含水引入校正系数。基本能量方程变为： 式中，,复合气体质量流量:复合气体分子量:含水校正系数:计算摩阻系数的混合物雷诺数:,第五节 气水同产井,重要性：四川89是气水气田，40.2是气水井 实验装置： 国内 有大庆陈家琅 长庆 中原 四川广汉 国外 美国Tulsa 法国 挪威,一、基本概念,两相流特点：存在流态和滑脱、滑脱：气相比液相流动快。 静液中气泡上升。静液中气泡上升速度流动时的滑脱速度,、持液率 定义式：HL单位管长液相体积单位管长总体积VLVT 讨论：当HL0时为单相气流。当HL01时为气液两相流。当HL1时为单相液流 思考题：持液率与当地压力和温度是否有关？,、表观速度 定
40、义：假设某相单独充满管子流动时的速度。 定义式：usgqgA。 usg-气相表观速度usLqLA。 usL-液相表观速度 、无滑脱持液率 定义：气液不存在滑脱时的持液率。实际是不存在的。 定义式：LqL(qLqg)usL(usLusg),、气液混合物密度 mLHLg(1HL) 无滑脱混合物密度： nLLg(1L) 、真实速度 ugqgAgqg(1-HL)A uLqLALqLHLA 、混合物速度 定义式：um(qLqg)AusLusg,、滑脱速度 定义：气液相真实速度之差。 定义式：usuguLusg(1-HL)usLHL 当us0时：HLL,、持液率的求法,(1)、滑脱模型： 由us定义式 u
41、susg(1-HL)usLHL计算。 泡流：段塞流和过渡流：环雾流：us0,(2)、漂移通量模型：推导上式： 气相从0L的时间为tLug。 液相进入的体积为VLqLtAusLt,二、两相流基本公式,1、两相流基本公式(dP/dL)-总梯度，Pam (dP/dL)el-举升梯度，Pam (dP/dL)el=mgsin (dP/dL)f-摩阻梯度，Pam (dP/dL)f=fmmum2/2d (dP/dL)acc-加速度梯度，Pam (dP/dL)acc=mumdum/dL=C(dP/dL) Cmumusg/P fm-两相摩阻系数 C-动能因子,未知数：(dP/dL)、m、fm。为了计算(dP/d
42、L)，最后归结为求HL、fm 注 意：HLf(P，T)；fmf(P，T) 思考题：当有公式能计算出HL、fm时，怎样求解上式？,2、基本解法,已知Ptf求Pwf (1)、长度叠加法 思路：将上式差分, 取Pconst，迭代求解H，直到HHw,长度叠加法步骤：,、取Pconst；让P1Ptf，H0；gT(TwfTtf)/Hw 、计算PP1P/2 、假设H200 、让H0H 、计算TTtf(HH/2)gT 、计算P、T下的物性参数、速度等参数；计算HLf(P，T)和fmf(P，T) 、计算新,、判断H0H？成立转下步。否则转重复计算。 、HHH，P1P1P 、判断HHw？成立则结束。否则转重复计算
43、。 (2)、压力叠加法 取Hconst，迭代求解P 思考题：写出步骤、框图？,三、Hagedorn & Brown法,思考题：怎样计算HL、fm？ 1986年Brown来华讲学 1、特点： 不分流态，由实验井的数据拟合求出HL 2、实验： Tulsa校内打一口井,3、结果,(1)计算HL。将HL用三个无因次图绘出。无因次参数： 气相速度数: 液相速度数:管径数:液体粘度数:(2)计算fm。仍用Jain公式。但Remnumdm,第六节 气井流出动态曲线和油管动态曲线,综合应用二、三章的内容：IPR曲线和油管动态曲线 基本概念： 气井井底产能：PRconst，不同Pwf下的qsc，即IPR（从井底
44、看） 气井井口产能：PRconst，不同Ptf下的qsc，即流出动态（从地层看） 油管动态：Ptfconst，不同Pwf下的qsc,一、纯气井,、绘制IPR曲线 已知：PR和产能方程 绘制方法：给定一系列qsc，由PR计算对应的Pwf，将点(Pwf，qsc)绘成图。 、流出动态曲线的绘制 对已给定的一系列qsc和已计算出的Pwf。 利用平均温度和偏差系数法计算Ptf，将点(Ptf，qsc)绘成图。,思考题： 为什么井口最大产能qscmax无阻流量AOF？ PR改变，IPR曲线、流出动态曲线是否改变？而改变d呢？改变K呢？,、油管动态曲线的绘制,已知：Ptf和油管尺寸 绘制方法：给定一系列qsc
45、，由Ptf计算对应的Pwf，将点(Pwf，qsc)绘成图。 思考题： (1)、图中实际生产在哪一点？ (2)、图中两条线的Ptf是否相等？ (3)、油管动态曲线与地层参数有关否？如PR 改变，油管动态曲线改变否？,二、气水井,、流入动态和流出动态曲线 特点： 流出动态曲线上存在一流点(qmin，Ptf)。 流点左边属不稳定生产区，流点右边属稳定生产区。 当qscqmin时，气井不能正常生产。 正常生范围是：qminqscqmax,、油管动态曲线,纯气井油管曲线：qscPwf 气水井油管曲线：qsc而Pwf不一定上升,原因： 多相流中，能量主要由滑脱和摩阻两部分控制 不稳定区： 由滑脱控制。气量小滑脱液体下落聚在井底形成恶性循环，直至停喷，是一正反馈。 稳定区： 由摩阻控制。气量摩阻Pwfqsc。是负反馈，形成稳定生产。 结论： 油管直径不能太大，也不能太小, 需合理选择,
