大牛地低產(chǎn)氣井產(chǎn)氣剖面測(cè)井資料解釋方法探討.docx

1、物探與化探GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATIONdoi：10.11720/wtyht.2017.5.20彭真，李您偉，白彬艷.大牛地低產(chǎn)氣井產(chǎn)氣剖面測(cè)井資料解稼方法探討J.物探與化探,2017.41(5)：928-932.hitp：/doi.oW10.!1720/wtyht.2017.5.20PengZJ-iJW,BaiBY.AdiscussionontheinterpretationmethodofgasproductionprofileloggingdataintheDaniudilowyieldgaswellJJ.GeophysicalandGeoc

2、hemicalExploration.2017,41(5)：928-932.http：/doi.or/10.11720/wtyht.2017.5.20大牛地低產(chǎn)氣井產(chǎn)氣剖面測(cè)井資料解釋方法探討彭真李建偉2,白彬艷2(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院，湖北武漢730000；2.中石化華北石油工程有限公司，河南鄭州450006)摘要；當(dāng)氣井產(chǎn)量較低時(shí)，由于氣相速度不足以將地層產(chǎn)水帶出井筒，隨著開發(fā)的時(shí)間推移,井筒內(nèi)積液將不斷增多，最終造成氣井水淹，影響氣井產(chǎn)能。文中建立了氣攜水狀態(tài)下的力學(xué)模型,用于計(jì)算氣攜水流動(dòng)狀態(tài)下的氣相流量，井根據(jù)井筒中上、中、下三段流型特征，提出了三段式氣相流

3、量計(jì)算方法。將該解釋方法用于大牛地低產(chǎn)氣井產(chǎn)氣剖面測(cè)井資料的解釋，結(jié)果表明新方法的解釋結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)狀況更吻合，提高了解釋精度。關(guān)鍵詞：大牛地;氣相流量;低產(chǎn)氣井;產(chǎn)出剖面;解釋方法中圖分類號(hào)：P631文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-8918(2017)05-0928-05收稿日期：2017-03-29作者簡(jiǎn)介：彭真(I984-).男，高級(jí)丁程師，河南信陽(yáng)人.從事測(cè)井技術(shù)管理工作。Email：hbcjpz0引言大牛地氣田大多為低孔低滲砂巖儲(chǔ)層,絕大部分油氣井產(chǎn)量低、生產(chǎn)情況相差很大，生產(chǎn)井中日產(chǎn)氣12萬(wàn)mVd的井占總開井?dāng)?shù)16.2%,高于2萬(wàn)m3/d的井占總開井?dāng)?shù)1.8%,絕大部分井產(chǎn)氣量小

4、于1萬(wàn)n?/d,且地面不產(chǎn)水或產(chǎn)水量極少。這些低壓、低產(chǎn)氣井產(chǎn)能普遍較差，不能滿足攜液要求，部分氣井井底或井筒存在積液，不斷上升的靜水柱會(huì)降低儲(chǔ)層與井筒間的壓差，氣井出現(xiàn)頻繁水淹.嚴(yán)重影響了氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)“。當(dāng)氣井出現(xiàn)積液時(shí)，井筒中會(huì)出現(xiàn)氣攜水等特殊情況。通過一些低產(chǎn)氣井的產(chǎn)出剖面測(cè)井資料發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)氣井相比，產(chǎn)出剖面測(cè)井曲線明顯異常。大牛地氣田大部分氣井自下而上流體密度值逐漸減小，氣攜水流動(dòng)現(xiàn)象明顯。喇叭口附近及上部流體密度約為0.2g/cm：為單相氣或氣中帝少星水，下部流體密度值為1.0g/cm為單相水或水中帶少量氣,中部密度介于O.2l.Og/cm3之間。從測(cè)井曲線看，井筒內(nèi)表現(xiàn)為上部

5、為單相氣流動(dòng)、下部為氣水兩相流動(dòng)。此類低產(chǎn)氣井井筒內(nèi)普遍存在氣攜水流動(dòng),流體類型及流型復(fù)雜，測(cè)井曲線特征不同于單相氣井，無(wú)法用常規(guī)氣井解釋模型進(jìn)行處理。為此，結(jié)合大牛地區(qū)塊的實(shí)際情況，開展了低產(chǎn)氣井多相流產(chǎn)出剖面力學(xué)模型與解釋方法研究，提高了測(cè)井解釋精度,確保了低產(chǎn)氣井平穩(wěn)生產(chǎn)，延長(zhǎng)低產(chǎn)氣井生產(chǎn)期。1氣攜水力學(xué)模型當(dāng)氣井產(chǎn)量較低時(shí)，由于氣相速度不足以將地層產(chǎn)水帶出井筒,氣流中的液滴直徑不斷增大，氣流攜帶液滴困難，液滴下滑回落到井底形成積液。當(dāng)井底積液時(shí)，氣井表現(xiàn)為井口只產(chǎn)純氣，不產(chǎn)水或少量水，井口壓力快速下降，井底液面緩慢上升，液體以液膜、液滴形式滯留井筒中，氣井產(chǎn)氣雖迅速下降f基于管流理論及

6、實(shí)驗(yàn)分析，筆者認(rèn)為低產(chǎn)氣井井下流體介質(zhì)有單相氣、y水兩相兩種情況。單相氣流動(dòng)多出現(xiàn)在喇叭口附近及上部，氣水兩相又分為兩部分，下部水不流動(dòng),氣呈泡狀上升，上部氣塞呈不規(guī)則狀攜帶著水翻滾向上流動(dòng)，井筒周圍出現(xiàn)水同落現(xiàn)象，整體上氣向上流,水呈循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于油田直井氣井，由于產(chǎn)量低,井筒中心點(diǎn)流體速度最大，四周逐漸減小且對(duì)稱分布。直井井筒中流型分布如圖1。式中S為水滴的迎流面積,力為液體厚度為表面張力系數(shù)。由于液滴是由球形變?yōu)闄E球形的，其體積丫保圖1井簡(jiǎn)流型分布持不變，則(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)ird2式中d為球形液滴直徑。由式(2)可得：ApS/(10'6a)=一S/h

7、,由式(3)可得畢V/h,兩邊對(duì)人微分得8S/8A=-V/h2=-S/h,由式(4)式和式(5)可得h=10_6a/21p,將式(1)代入式(6)得h=2a/(pcv2),將式(7)代入式(3)得S=pGv2V/(2a)。對(duì)于橢球形液滴受氣體的拽曳力為Fi=PcvSCj/2=(10)(11)(12)24(r(13)pS/t/10-6+aS=0,(2)對(duì)于氣水兩相流動(dòng)的研究，首先要從單個(gè)液滴的動(dòng)力學(xué)研究入手。因?yàn)闅馑畠上嗔鲃?dòng)是由大量氣泡在液體中相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成的，所以整個(gè)氣水兩相流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性是單個(gè)液滴運(yùn)動(dòng)特性的“整體”表現(xiàn)。單個(gè)液滴受浮力、重力、其他力(圖2),當(dāng)合力方向向上時(shí)，液滴將在井筒中向上

8、運(yùn)動(dòng)。圖2液滴受力分析液滴在運(yùn)動(dòng)過程中開始變形，變成大扁橢球形液滴。對(duì)于大扁橢球形液滴，液滴的形狀可按扁柱體處理假設(shè)液滴在氣流中以速度8運(yùn)動(dòng)，它受到的前、后壓力不同，存在一個(gè)壓差由伯努利方程得出r=io-6p洞/2,(1)式中:PG為氣體密度，為液滴速度。受這一壓差的作用，液滴呈橢球形。在表面張力和壓力差的作用下，橢球形液滴維持現(xiàn)狀,其平衡條件為：式中：C為曳力系數(shù),反映了顆粒在不同物性的流體中的阻力大小程度，這些物性包括:流體的粘度、氣水的表面張力等。水滴垂直方向的浮力F2和重力F.分別為F，=pGgW，(ird3SPig甘。(式中:g為重力加速度;久為液體密度，當(dāng)液滴在氣流中的受力達(dá)到平衡

9、時(shí)，它下落的速度為L(zhǎng)當(dāng)氣流速度稍微大于。時(shí)，液滴將被帶出地面。因此，當(dāng)時(shí)即為所求氣體攜液的最小速度。處于平衡狀態(tài)下的液滴，根據(jù)受力平衡得itc/3C如(PL-pG)g=求解方程得到臨界速度：PlPg.當(dāng)氣體速度小于臨界速度時(shí)，液體在井筒中不流動(dòng)，表現(xiàn)為井筒下段的水中有氣泡向上流動(dòng)和井筒上段單相氣的流動(dòng)；當(dāng)氣體速度等于臨界速度時(shí),液體懸浮在井筒中，也就是井筒中段氣攜水狀態(tài)；當(dāng)氣體速度大于臨界速度時(shí)，氣體攜帶水流出地面。2低產(chǎn)氣井產(chǎn)出剖面測(cè)井資料解釋方法對(duì)于有積液的氣井,上下部流體性質(zhì)差異明顯，表現(xiàn)為上部為單相氣，下部為氣水兩相，井簡(jiǎn)中流體可能由下段的單相水轉(zhuǎn)為中段的泡狀流動(dòng)的氣水兩相或轉(zhuǎn)為氣攜水

10、擾動(dòng)再轉(zhuǎn)為上段的單相氣。由于氣攜水影響，傳統(tǒng)的單相氣或氣水兩相流動(dòng)解釋不完全適應(yīng)®9】。如果看作單相氣處理，則下部的氣水兩相處理錯(cuò)誤;如果看作氣水兩相處理，則上部的氣相處理錯(cuò)誤。尤其是低產(chǎn)氣井的中部多出現(xiàn)擾動(dòng)現(xiàn)象，目前沒有對(duì)應(yīng)的解釋方法模型。如果應(yīng)用傳統(tǒng)的單相氣或氣水兩相流動(dòng)解釋模型解釋低產(chǎn)氣井,則必然出現(xiàn)不同程度的錯(cuò)誤。氣攜水?dāng)_動(dòng)程度若很輕,可能錯(cuò)誤不明顯或基本正確，但中重度氣攜水?dāng)_動(dòng)氣井的解釋會(huì)出現(xiàn)較明顯的偏差。如果處理解釋人員經(jīng)驗(yàn)不足，未加人工干預(yù)，其錯(cuò)誤在所難免。筆者認(rèn)為，針對(duì)井筒中上、中、下三段典型的流型特征,可以采取不同的解釋模型來(lái)處理2.1上段井筒中的上段為單相氣，根據(jù)

11、單相流動(dòng)規(guī)律，可得解釋層段井筒內(nèi)氣的流量為g=G虬/!,(14)V其中:中，虬為視流體速度，可根據(jù)渦輪流量計(jì)測(cè)井曲線'求得;q為速度剖面校正系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式確定，一般分布在0.50.8,對(duì)于層流為0.5,對(duì)于紊流為0.820.83成為套管截面積。2.2中段該段輕質(zhì)氣向上流動(dòng)，而被攜帶重質(zhì)水在此上下循環(huán)流動(dòng)。上段沒有向上流動(dòng)的水，則可認(rèn)為上下流動(dòng)的水對(duì)渦輪流摘計(jì)的影響基本相抵，水流量為0,氣體速度由臨界公式計(jì)算：氣相流量為(15)(16)2.3下段該段一般為氣水兩相流動(dòng)，可按兩相流動(dòng)漂流模型進(jìn)行資料解釋。若為氣水兩相流動(dòng)，其漂流模型M為qg=AYgL2CvVa+1.53qg=AYgL2C

12、vVa+1.53Pl(17)式中：、為持氣率,D為管子直徑。3應(yīng)用實(shí)例圖3是A井2012年產(chǎn)出剖面測(cè)井成果。從圖中可以看出，A井2635.5m以下流體密度約為1.12g/cn?,持水計(jì)數(shù)率約為ii()00cps；2611.5m以上流體密度約為0.17g/cn?,持水計(jì)數(shù)率約為29000cps0該井共有4個(gè)射孔層。圖中流體密度曲線上部與下部差異明顯，井筒2635.5m處有明顯的分界面，積液面位于最上一個(gè)射孔層的上部，表明該井井底重度積液，所有射孔層均受積液影響。該井為特殊的氣攜水氣井。根據(jù)三段式解釋模型，對(duì)A氣井產(chǎn)出剖而測(cè)井資料進(jìn)行了解釋。取Pc=0-17g/cm3,pL=1.12g/cm3,套

13、管內(nèi)徑眼12.46cm,天然氣體積系數(shù)乩=1/190,按不考慮和考慮氣攜水現(xiàn)象兩種情況，分別采用正常氣井解釋方法和上述氣攜水解釋方法處理該井資料，結(jié)果如表1所示。與地面計(jì)量的產(chǎn)氣量相比，考慮氣攜水現(xiàn)象采用新方法解釋求得的產(chǎn)氣量誤差較小。表1A井產(chǎn)出剖面解釋結(jié)果對(duì)比表(重度氣攜水)解釋層位產(chǎn)出層段/m不考慮氣攜水考慮氣攜水產(chǎn)氣量/(m3/d)結(jié)論氣產(chǎn)量/(m3/d)結(jié)論12635.52638.56868.4主產(chǎn)層7587.60主產(chǎn)層22857.02862.0174.15微產(chǎn)層14.47微產(chǎn)層32895.0-2897.51287.45次產(chǎn)層1.29微產(chǎn)層41931.0-2933.0總計(jì)產(chǎn)氣量/(m

14、3/d)地面汁成產(chǎn)氣Jft/(m3/d)相對(duì)誤差/%8330.00710017.327603.3671007MiI溯速5(inmin>MijgMnVmin)洲速7/(fn;min)渤速X(mmin>咐位S蜘”然僅"'0f&-40測(cè)速l/(nVmin)404()min)40-40測(cè)速3/(Wmin)4040測(cè)逸4，(n»min)404()f-!-r-1氣層含氣層水層2L-o268OgoLQPPQ-15持水率/cps流MlRPS一現(xiàn)15-15流心，、15流找3RPS_15-15汩歸"15-15流;RSKI'S15-15流址6RI&#

15、187;S15-15_流缺7/RPS_-15流；“RPS15流仙密度/(g/cm)()攜水o9000，產(chǎn)r量/仔/壯QQOj-»0O000000008%r.Sx>XXX>OOO)OOpO<XCKKJQQ干層圖3A井產(chǎn)出剖面測(cè)井成果水9000>i產(chǎn)y./(«Vd>，煤層4結(jié)論與討論1) 大牛地地區(qū)為低孔低滲砂巖儲(chǔ)層，絕大部分氣井產(chǎn)量低，氣攜水現(xiàn)象嚴(yán)重,對(duì)于此類氣井的產(chǎn)氣剖面測(cè)井資料，不能采用常規(guī)的氣井解釋模型處理資料。2) 基于大牛地地區(qū)氣井上、中、下三段流型特征，分析了氣攜水狀態(tài)下的力學(xué)模型，提出了三段式氣相流量計(jì)算方法,與實(shí)際生產(chǎn)狀況吻合性更

16、高，有助于提高大牛地地區(qū)產(chǎn)出剖面測(cè)井資料解釋精度。3) 氣攜水氣井中部循環(huán)流動(dòng)水的流動(dòng)規(guī)律及其循環(huán)量的估算有待于進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)：1 于俊波，艾尚軍,尉可珍，等.氣井積液分析J.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào).2000.24(2):5-7.2 周波，戴家才.秦明君.等.載水氣井產(chǎn)出剖面測(cè)井解釋方法J.石油天然氣學(xué)報(bào),2013,35(9):84-87.3 李曉平.采氣工藝中凡個(gè)問題的探討J.鉆采工藝.1993,16(3):75-77.4：李曉平.淺談判別氣井井底積液的幾種方法J.鉆采工藝，1992,15(2)：41-44.5 穆林，王麗麗，溫艷軍.氣井枳液動(dòng)態(tài)分布研究J.石油天然氣學(xué)報(bào),2005(s2)：

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19、aniudilowyieldgaswellPENGZhen*,LIJian-Wei2,BAIBin-Yan2(1.InstituteofGeophysicsandSpaceInformation,ChinaUnuxrsityofGeosciences,Wuhan730000,China；2.ChinaPetroleumEngineeringCompanyofSINOPEC,Zhengzhou450006.China)Abstract:Whenthegasyieldislow,thegasvelocityisnotenoughtotakeformationwateroutofthewellbore.Asdevelopmenttimegoeson,wellborefluidwillcontinuetoincrease,resultinginw