采氣工程氣井完井與生產(chǎn)系統(tǒng)分析

采氣工程氣井完井與生產(chǎn)系統(tǒng)分析2采氣工程-氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析第四節(jié)氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析

第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程第三節(jié)氣體通過氣嘴的流動(dòng)第1頁/共92頁3完井工程的研究范圍：

銜接鉆井工程和采氣工程而又相對(duì)獨(dú)立的工程，是從鉆開生產(chǎn)層到固井、完井方式選擇與實(shí)施、下生產(chǎn)管柱、排液、油氣井測試，直至投產(chǎn)的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。引言

完井工程設(shè)計(jì)水平的高低和完井施工質(zhì)量的好壞對(duì)油氣井生產(chǎn)能否達(dá)到預(yù)期指標(biāo)和油氣田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益有決定性影響。第2頁/共92頁4引言完井工程研究內(nèi)容：（1）在油藏地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)油氣田開發(fā)與采油、采氣工程要求選擇完井方式，并提出鉆開油層的要求。（2）考慮油氣田開發(fā)全過程油氣井產(chǎn)能的變化及所要采取的采油、采氣工藝，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分析方法，確定油管尺寸和生產(chǎn)方式并進(jìn)行生產(chǎn)套管尺寸選擇及強(qiáng)度設(shè)計(jì)。（3）從鉆井和采油、采氣工程出發(fā)確定套管程序及井身結(jié)構(gòu)，并提出固井要求。（4）選擇完井方式、設(shè)計(jì)完井工藝方案（如射孔完井的射孔參數(shù)優(yōu)選、射孔方式及工藝設(shè)計(jì)、礫石充填完井的充填方式、礫石直徑選擇及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等）。第3頁/共92頁5為井下作業(yè)創(chuàng)造良好的條件滿足工藝技術(shù)措施要求第一節(jié)完井方法完井方法：一口井完成后生產(chǎn)層與井眼的連通方式及井身結(jié)構(gòu)形式。常見的完井方式：裸眼完井、射孔完井、襯管完井、礫石充填完井等。

不同的完井方式有各自的適用條件和局限性，只有根據(jù)油氣藏類型、儲(chǔ)層特性和油氣田不同開發(fā)時(shí)期的工藝技術(shù)要求，選擇合理的完井方式，才能有效地開發(fā)油氣田。延長油氣井壽命發(fā)揮油氣層潛力第4頁/共92頁6（1）油氣層和井筒之間保持最佳的連通條件，油氣層所受傷害最?。唬?）油氣層和井筒之間具有盡可能大的滲流面積，油氣入井阻力最??；（3）能夠有效地封隔油氣水層，防止油氣竄流或水竄，防止層間干擾；（4）能夠有效地控制油氣層出砂，防止井壁坍塌及鹽巖層擠毀套管，確保油井長期生產(chǎn)；一、完井方式選擇原則第一節(jié)完井方法（5）能夠適應(yīng)油氣田開發(fā)全過程中采油、采氣工藝要求，具備進(jìn)行分層注采、壓裂、酸化以及堵水、調(diào)剖等井下作業(yè)措施的條件；（6）綜合經(jīng)濟(jì)效益好。第5頁/共92頁7二、完井方式選擇應(yīng)考慮的因素第一節(jié)完井方法（1）油氣藏地質(zhì)和工程條件：如產(chǎn)層結(jié)構(gòu)，壓力、溫度條件，流體的組成與性質(zhì)，油氣層層內(nèi)、層間性質(zhì)及其差異等等。（2）采油、采氣工程技術(shù)措施要求：如油氣田開發(fā)全過程中的生產(chǎn)方式，分層注采與增產(chǎn)、增注措施，各項(xiàng)流體的產(chǎn)量指標(biāo)，砂、蠟、水、腐蝕等控制措施等。第6頁/共92頁8三、完井方式第一節(jié)完井方法先期裸眼完井示意圖1.裸眼完井方式后期裸眼完井示意圖（2）氣井完井多采用先期裸眼完井（3）裸眼完井方式優(yōu)點(diǎn)油氣層完全裸露，因而油氣層具有最大的滲流面積，這種井稱為水動(dòng)力學(xué)完善井，其產(chǎn)能較高，完善程度高。（1）鉆井、完井過程第7頁/共92頁9（4）裸眼完井方式缺點(diǎn)①不能克服井壁坍塌和油氣層出砂對(duì)油氣井生產(chǎn)的影響；②不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油、氣、水層的相互干擾；③無法進(jìn)行選擇性酸化或壓裂；④先期裸眼完井法在下套管固井時(shí)不能完全掌握該生產(chǎn)層的真實(shí)資料，以后鉆進(jìn)時(shí)如遇到特殊情況，會(huì)給鉆進(jìn)和生產(chǎn)造成被動(dòng)。三、完井方式第一節(jié)完井方法1.裸眼完井方式第8頁/共92頁10三、完井方式第一節(jié)完井方法1.裸眼完井方式（5）裸眼完井方式適用地質(zhì)條件巖性堅(jiān)硬致密，井壁穩(wěn)定不坍塌的碳酸鹽巖儲(chǔ)層無氣頂、無底水、無含水夾層及易塌夾層的儲(chǔ)層單一厚儲(chǔ)層，或壓力、巖性基本一致的多層儲(chǔ)層不準(zhǔn)備實(shí)施分隔層段，選擇性處理的儲(chǔ)層第9頁/共92頁11三、完井方式第一節(jié)完井方法2.襯管完井方式井下襯管損壞后無法修理或更換油氣層不會(huì)遭受固井水泥漿的損害；可采用與油氣層相配伍的鉆井液或其它保護(hù)油層的鉆井技術(shù)打開油氣層；當(dāng)割縫襯管發(fā)生磨損或失效時(shí)也可以起出修理或更換。第10頁/共92頁12三、完井方式第一節(jié)完井方法2.襯管完井方式

割縫襯管完井既具有裸眼完井滲流面積大的優(yōu)點(diǎn)，又能防止井壁坍塌，同時(shí)起到防砂作用。其它方面與裸眼完井方式類似。第11頁/共92頁13①套管射孔完井優(yōu)點(diǎn)：a.可選擇性地射開不同壓力、不同物性的油氣層，以避免層間干擾；b.可避開夾層水、底水和氣頂，避開夾層的坍塌；c.具備實(shí)施分層注、采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。c.對(duì)固井質(zhì)量要求高，水泥漿可能損害油氣層。缺點(diǎn)：a.流動(dòng)面積小、完善程度較差；b.對(duì)井深和射孔深度要求嚴(yán)格；三、完井方式第一節(jié)完井方法3.射孔完井方式第12頁/共92頁143.射孔完井方式b.減少套管重量和固井水泥的用量，從而降低完井成本。優(yōu)點(diǎn)：a.可以采用與油氣層相配伍的鉆井液以平衡壓力、欠平衡壓力的方法打開油氣層，有利于保護(hù)油氣層；②尾管射孔完井三、完井方式第一節(jié)完井方法第13頁/共92頁15射孔完井方式適用地質(zhì)條件：（1）有氣頂或有底水、或有含水夾層、易坍塌夾層等復(fù)雜地質(zhì)條件，要求實(shí)施分隔層段的儲(chǔ)層（2）各分層之間存在壓力、巖性等差異，要求實(shí)施分層測試、分層采油、分層注水、分層處理的儲(chǔ)層（3）要求實(shí)施大規(guī)模水力壓裂作業(yè)的低滲透儲(chǔ)層（4）砂巖儲(chǔ)層、碳酸鹽裂縫性儲(chǔ)層3.射孔完井方式三、完井方式第一節(jié)完井方法第14頁/共92頁16四、完井方式選擇與工藝設(shè)計(jì)方法（略）第一節(jié)完井方法第15頁/共92頁17

完井方法的選擇、鉆井液的密度、產(chǎn)層在鉆井液中的浸泡時(shí)間、固井時(shí)水泥漿的性能、水泥漿的頂替效率、井口裝置及井下管柱的質(zhì)量等。五、完井質(zhì)量與評(píng)價(jià)第一節(jié)完井方法1.影響完井質(zhì)量的因素第16頁/共92頁182.完井質(zhì)量評(píng)價(jià)方法（1）測壓力恢復(fù)曲線，可判斷鉆井液對(duì)氣層的損害程度；（2）通過聲波幅度測井、變密度測井、膠結(jié)強(qiáng)度的水力測試等來確定固井質(zhì)量的好壞；（3）井口裝置在關(guān)井測壓時(shí)必須保證密封良好；（4）井下管柱能抵御井底高溫、高壓及酸性氣體的腐蝕。五、完井質(zhì)量與評(píng)價(jià)第一節(jié)完井方法第17頁/共92頁19一、油氣層的損害與保護(hù)第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)1．油氣層損害的定義在鉆開油氣層、注水泥、完井、試油、酸化、壓裂、開采、修井等作業(yè)過程中都會(huì)不同程度地破壞油氣層原有的平衡狀態(tài)，入井流體與儲(chǔ)層及其流體不配伍時(shí)造成近井地帶油氣層滲透率下降的現(xiàn)象。2．油氣層損害的后果

影響新區(qū)的勘探和新油氣層的發(fā)現(xiàn)。

影響油氣水井的生產(chǎn)（產(chǎn)量和注入量）。

影響油氣田勘探開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。第18頁/共92頁203．油氣層保護(hù)的目的

保證油氣水井在各項(xiàng)工程技術(shù)措施中儲(chǔ)層內(nèi)流體滲流阻力不增加。一、油氣層的損害與保護(hù)第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)４．油氣層保護(hù)的范圍

油氣田開發(fā)的全過程油氣田開發(fā)所采取的各項(xiàng)工程技術(shù)措施第19頁/共92頁215．油氣層保護(hù)的研究一、油氣層的損害與保護(hù)第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)

所有的保護(hù)油層措施都建立在儲(chǔ)層巖性特征分析、巖心分析、入井流體敏感性試驗(yàn)以及對(duì)可能造成油層損害的主要因素分析的基礎(chǔ)上，其關(guān)鍵是優(yōu)選入井介質(zhì)和優(yōu)化作業(yè)工藝，提出適用、有效、可操作且經(jīng)濟(jì)可行的保護(hù)油層要求及措施。第20頁/共92頁22二、油氣層損害因素分析第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)

油氣井作業(yè)過程中可能導(dǎo)致油氣層損害的原因及因素第21頁/共92頁23二、油氣層損害因素分析第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)第22頁/共92頁24二、油氣層損害因素分析第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)第23頁/共92頁25二、油氣層損害因素分析第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)第24頁/共92頁26二、油氣層損害因素分析第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)

油氣田的勘探和開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，如果其中的某個(gè)環(huán)節(jié)造成了嚴(yán)重的油氣層損害，都可能使其它工作無效，影響油氣田開發(fā)效果。因此，了解生產(chǎn)過程中可能造成的油氣層損害的機(jī)理，不但有助于采取保護(hù)油氣層的措施，而且也是判斷油氣層損害程度的基礎(chǔ)。主要損害機(jī)理（1）外來流體與儲(chǔ)層巖石礦物不配伍造成的損害；（2）外來流體與儲(chǔ)層流體不配伍造成的損害；（3）毛細(xì)現(xiàn)象造成的損害；（4）固相顆粒堵塞引起的損害。第25頁/共92頁27第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性

儲(chǔ)層敏感性是指儲(chǔ)層對(duì)可能造成損害的各種因素的敏感程度。為了保護(hù)油氣儲(chǔ)層，充分發(fā)揮其潛力，有必要對(duì)儲(chǔ)層的各種敏感性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)主要是通過巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，考察油氣層巖心與各種外來流體接觸后所發(fā)生的各種物理化學(xué)作用對(duì)巖石性質(zhì)，主要是對(duì)滲透率的影響及其程度。此外，對(duì)于與油氣層敏感性密切相關(guān)的巖石的某些物理化學(xué)性質(zhì)，還必須通過化學(xué)方法進(jìn)行測定，以便在全面、充分認(rèn)識(shí)油氣層性質(zhì)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選出與油氣層配伍的工作液，為油氣水井各項(xiàng)工程技術(shù)措施的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供必要的參數(shù)和依據(jù)。第26頁/共92頁28（1）速敏

在鉆井、油氣開采、增產(chǎn)作業(yè)和注水等作業(yè)或生產(chǎn)過程中，流體與地層無任何物理和化學(xué)作用的條件下，當(dāng)流體在油氣層中流動(dòng)時(shí)，引起油氣層中微粒運(yùn)移并堵塞喉道造成油氣層滲透率下降的現(xiàn)象。速敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

找出由于流速作用導(dǎo)致微粒運(yùn)移從而發(fā)生損害的臨界流速，以及找出由于速敏引起的油氣層損害程度。第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第27頁/共92頁29

速度敏感程度評(píng)價(jià)指標(biāo)巖心速度敏感性評(píng)價(jià)圖（1）速敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第28頁/共92頁30（2）水敏

油氣層中的粘土礦物在原始油藏條件下處于一定礦化度的環(huán)境中，當(dāng)?shù)M(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)，某些粘土礦物就會(huì)發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移，從而減小或堵塞地層孔隙和喉道，造成地層滲透率的降低，油氣層的這種遇淡水后滲透率降低的現(xiàn)象稱為水敏。水敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

了解粘土礦物遇淡水后的膨脹、分散、運(yùn)移過程；找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的油氣層損害程度；為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第29頁/共92頁31

主要是測定三種不同鹽度（地層水、次地層水、去離子水）液體下巖心的滲透率。首先用地層水測定巖心的滲透率，然后再用次地層水測定巖心的滲透率，最后用淡水（一般為去離子水）測定巖心的滲透率，從而確定淡水引起巖心中粘土礦物的水化膨脹及造成的損害程度。巖心水敏實(shí)驗(yàn)曲線（2）水敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第30頁/共92頁32（3）鹽敏

在鉆井、完井及其它作業(yè)中，各種工作液具有不同的礦化度，當(dāng)高于地層水礦化度的工作液濾液進(jìn)入油氣層后，可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)、脫落，當(dāng)?shù)陀诘貙铀V化度的工作液濾液進(jìn)入油氣層后，則可能引起粘土的膨脹和分散，這些都將導(dǎo)致油氣層孔隙空間和喉道的縮小及堵塞，引起滲透率的下降從而損害油氣層的現(xiàn)象。鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

找出滲透率明顯下降的臨界礦化度，以及由鹽敏引起的油氣層損害程度。第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第31頁/共92頁33降低礦化度的鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)：第一級(jí)鹽水為地層水，將鹽水按一定的濃度差逐級(jí)降低礦化度，直至注入液的礦化度接近零為止，求出的臨界礦化度為Cc1。升高礦化度的鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)：第一級(jí)鹽水仍為地層水，將鹽水按一定的濃度差逐級(jí)升高礦化度，直至找出臨界礦化度Cc2或達(dá)到工作液的最高礦化度為止。鹽敏損害的入井流體有效礦化度區(qū)間（3）鹽敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第32頁/共92頁34降低礦化度的鹽敏曲線升高礦化度的鹽敏曲線（3）鹽敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第33頁/共92頁35（4）堿敏

地層水pH值一般呈中性或弱堿性，而大多數(shù)鉆井液和水泥漿的pH值在8～12之間，當(dāng)高pH值流體進(jìn)入油氣層后，促使粘土水化、膨脹、運(yùn)移或生成沉淀物而造成的地層損害稱為堿敏。堿敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

找出堿敏發(fā)生的條件，主要是臨界pH值，以及由堿敏引起的油氣層損害程度，為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第34頁/共92頁36

通過注入不同pH值的地層水并測定其滲透率，根據(jù)滲透率的變化來評(píng)價(jià)堿敏損害程度，找出堿敏損害發(fā)生的條件。堿敏實(shí)驗(yàn)曲線（4）堿敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第35頁/共92頁37（5）酸敏

油氣層與酸作用后引起的滲透率降低的現(xiàn)象。堿敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

酸液進(jìn)入油氣層后，一方面改善油氣層的滲透率；另一方面又與油氣層中的礦物及地層流體反應(yīng)產(chǎn)生沉淀并堵塞油氣層的孔喉。因此，酸敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是研究酸液與油氣層的配伍性，為油氣層基質(zhì)酸化時(shí)確定合理的酸液配方提供依據(jù)。第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第36頁/共92頁38

酸敏實(shí)驗(yàn)包括原酸（一定濃度的鹽酸、氫氟酸、土酸）和殘酸（可用原酸與另一塊巖心反應(yīng)后制備）的敏感實(shí)驗(yàn)，有現(xiàn)行的部頒標(biāo)準(zhǔn)。

酸敏實(shí)驗(yàn)曲線(①、③曲線敏感，②曲線不敏感)（5）酸敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第37頁/共92頁39

應(yīng)力敏感性是考察在施加一定的有效應(yīng)力時(shí)，巖樣的物性參數(shù)隨應(yīng)力變化而改變的性質(zhì)。它反映了巖石孔隙幾何學(xué)及裂縫壁面形態(tài)對(duì)應(yīng)力變化的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在CMS—300全自動(dòng)巖心測試裝置上，測量出不同應(yīng)力值下的滲透率和孔隙度，觀察和分析應(yīng)力對(duì)滲透率和孔隙度的影響。（6）應(yīng)力敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第38頁/共92頁40（6）應(yīng)力敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第39頁/共92頁41

為了判別巖石對(duì)應(yīng)力的敏感程度，正常采用無因次滲透率的立方根，即(Ki/K1000)1/3與應(yīng)力的對(duì)數(shù)建立關(guān)系曲線。（6）應(yīng)力敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第40頁/共92頁42應(yīng)力敏感程度的指標(biāo)（6）應(yīng)力敏第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第41頁/共92頁43（7）儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果匯總第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)三、儲(chǔ)層敏感性第42頁/共92頁44表皮效應(yīng)：井底周圍油氣層受損害后油氣井產(chǎn)能下降的現(xiàn)象。用表皮系數(shù)為指標(biāo)來評(píng)價(jià)油氣層損害的大小。M·F·霍金斯（Hawkins）表達(dá)式:第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)四、儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)指標(biāo)1.表皮系數(shù)(S)第43頁/共92頁45常用計(jì)算公式：m為單對(duì)數(shù)試井曲線徑向流直線段斜率值，第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)四、儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)指標(biāo)2.附加壓力損失附加壓力損失：在同一產(chǎn)量條件下，油氣井受損害后生產(chǎn)壓差與未損害時(shí)的生產(chǎn)壓差之差值。第44頁/共92頁463.損害比(DR)近井地帶被損害區(qū)的滲透率與未被損害區(qū)的滲透率之比。第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)四、儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)指標(biāo)第45頁/共92頁474.流動(dòng)效率(FE)第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)四、儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)指標(biāo)流動(dòng)效率：在流動(dòng)時(shí)因損害而造成的壓力損失比例。第46頁/共92頁48平均損害半徑表示損害區(qū)的大小。常用B.C.克萊特(Cratt)和M.F.赫金（Hawkin）的公式導(dǎo)出：5.平均損害半徑第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)四、儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)指標(biāo)第47頁/共92頁49第二節(jié)油氣層保護(hù)技術(shù)四、儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)指標(biāo)思考題：如何根據(jù)上述儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)的大小判別油氣損害層狀況？第48頁/共92頁50⒈目的

通過測試穩(wěn)定的氣產(chǎn)量而進(jìn)行配產(chǎn)，也為增產(chǎn)措施、建設(shè)采氣場站和集輸管線提供依據(jù)。⒉特點(diǎn)

測試時(shí)間一般比較短。通常測試一個(gè)回壓下的產(chǎn)量，即“一點(diǎn)法試井”。對(duì)于重點(diǎn)測試氣井要進(jìn)行穩(wěn)定試井。第三節(jié)氣井完井測試一、氣井完井測試的目的與特點(diǎn)第49頁/共92頁51常壓氣井測試流程、氣水井測試流程、高壓氣井測試流程1.常壓氣井測試流程(1)組成：采氣井口、放噴管線、氣水分離器、臨界速度流量計(jì)和放噴出口的燃燒筒。(2)適用條件：不產(chǎn)水或產(chǎn)少量凝析水的氣井。第三節(jié)氣井完井測試二、氣井完井測試流程第50頁/共92頁523.高壓氣井測試流程

高壓氣井或超高壓氣井，由于測試中井口壓力降低較多，大壓差會(huì)造成管線和分離器結(jié)冰，因此需要一套降壓保溫裝置，通過熱水或蒸汽在管線上的熱交換，防止測試管線水化物凝結(jié)。第三節(jié)氣井完井測試二、氣井完井測試流程2.氣水井測試流程

對(duì)于產(chǎn)水氣井，由于臨界速度流量計(jì)測試要求必須是干氣，需要安裝氣液分離器進(jìn)行脫水后才能測試。第51頁/共92頁53⒈臨界速度流量計(jì)測試與計(jì)算⑴原理及結(jié)構(gòu)原理：氣流流經(jīng)孔板節(jié)流，在孔板上、下游產(chǎn)生了壓力差，上游壓力大于下游壓力約一倍，即P2≦0.546P1時(shí)，達(dá)到臨界氣流。此時(shí)，增加上游壓力，流束斷面最小處的速度并不增加，只增加氣體密度和質(zhì)量流量，故利用上游壓力就可算出體積流量。第三節(jié)氣井完井測試三、測試方法及產(chǎn)量計(jì)算第52頁/共92頁54⒈臨界速度流量計(jì)測試與計(jì)算第三節(jié)氣井完井測試三、測試方法及產(chǎn)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)示意圖第53頁/共92頁55⒈臨界速度流量計(jì)測試與計(jì)算第三節(jié)氣井完井測試三、測試方法及產(chǎn)量計(jì)算⑵流量計(jì)算公式：當(dāng)氣流達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)：當(dāng)氣流未能達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)：第54頁/共92頁56(1)原理：根據(jù)氣體流經(jīng)孔板所形成壓差的變化測量流量。氣體流經(jīng)孔板時(shí)，流速大大增加，部分壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以在孔板前后形成壓差。壓差越大，流經(jīng)孔板的流量就越大，利用壓差即可算出流量。2．墊圈流量計(jì)測試與計(jì)算第三節(jié)氣井完井測試三、測試方法及產(chǎn)量計(jì)算第55頁/共92頁57⑵計(jì)算公式：2．墊圈流量計(jì)測試與計(jì)算第三節(jié)氣井完井測試三、測試方法及產(chǎn)量計(jì)算END第56頁/共92頁58采氣工程-氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析第四節(jié)氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析

第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程第三節(jié)氣體通過氣嘴的流動(dòng)第57頁/共92頁59氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的組成引言(1)油氣層子系統(tǒng)(2)井筒子系統(tǒng)(3)地面集輸子系統(tǒng)(4)采氣設(shè)備子系統(tǒng)穩(wěn)定工作條件：協(xié)調(diào)第58頁/共92頁60一、氣井流入動(dòng)態(tài)計(jì)算方法1.氣井的達(dá)西(Darcy)公式假設(shè)條件：不可壓縮氣體在定壓邊界下，以某一穩(wěn)定產(chǎn)量在均勻介質(zhì)中作平面徑向流動(dòng)。x為供氣面積系數(shù)：第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第59頁/共92頁61S2為氣層打開不完善系數(shù)S3為射孔幾何形態(tài)表皮系數(shù)S4為射孔壓實(shí)帶表皮系數(shù)S1為機(jī)械傷害表皮系數(shù)S(q,t)為產(chǎn)量和時(shí)間誘導(dǎo)表皮系數(shù)Dq為紊流表皮系數(shù)地層的總表皮系數(shù)S的構(gòu)成:第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第60頁/共92頁622.紊流條件下的瓊斯公式

地層層流系數(shù)(徑向)：地層紊流系數(shù)(徑向)：第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第61頁/共92頁633.費(fèi)特柯維奇（Fetkovich）公式當(dāng)n=1時(shí)，完全符合達(dá)西滲流定律:

當(dāng)0.5<n<1時(shí)，表示氣流入井符合非達(dá)西滲流定律：

第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第62頁/共92頁643.費(fèi)特柯維奇（Fetkovich）公式C與n與值可由試井?dāng)?shù)據(jù)分析確定。第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第63頁/共92頁65二、完井方式對(duì)氣流入井的影響一般不考慮井筒與巖石表面之間的壓力損失。如果地層巖面在鉆井和完井過程中受到損害，可在流入動(dòng)態(tài)計(jì)算中的表皮系數(shù)內(nèi)加以考慮。⒈裸眼完井第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第64頁/共92頁66流體通過射孔孔眼的流入特性，采用Jones公式修改形式來描述:2.射孔完井影響流入動(dòng)態(tài)的主要參數(shù)有孔密、孔徑、孔深、相位角等。射孔孔眼層流系數(shù)射孔孔眼紊流系數(shù)第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第65頁/共92頁673.射孔—礫石充填完井

描述礫石完井段的流入特性時(shí)，采用Jones公式的修正形式：礫石襯管層流系數(shù)：礫石襯管紊流系數(shù)：第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第66頁/共92頁68三、氣井流入動(dòng)態(tài)關(guān)系預(yù)測⒈利用費(fèi)特柯維奇（Fetkovich）公式進(jìn)行預(yù)測對(duì)一口氣井可將n視為常數(shù)；c可近似表示為：第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第67頁/共92頁69⒉利用無因次氣井產(chǎn)能方程進(jìn)行預(yù)測預(yù)測現(xiàn)在值：

預(yù)測將來值：

Mishra和Caudle對(duì)氣井生產(chǎn)資料進(jìn)行擬合，提出兩個(gè)無因次氣井產(chǎn)能方程，可以用于非裂縫性氣藏預(yù)測現(xiàn)在和將來氣井的流入動(dòng)態(tài)。(1)非裂縫性氣藏第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

第68頁/共92頁70預(yù)測現(xiàn)在值：(2)裂縫性氣藏第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

Chase和Williams在上述研究基礎(chǔ)上，針對(duì)裂縫性氣藏，提出了預(yù)測現(xiàn)在和將來的氣井流入動(dòng)態(tài)。第69頁/共92頁71第一節(jié)氣井流入動(dòng)態(tài)

預(yù)測將來值：(2)裂縫性氣藏第70頁/共92頁72井筒多相流理論：研究各種舉升方式油井生產(chǎn)規(guī)律基本理論研究特點(diǎn)：流動(dòng)復(fù)雜性、無嚴(yán)格數(shù)學(xué)解研究途徑：基本流動(dòng)方程實(shí)驗(yàn)資料相關(guān)因次分析近似關(guān)系第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第71頁/共92頁73一、基本能量方程

氣體穩(wěn)定流動(dòng)：在所討論的管段內(nèi)（熱力體系內(nèi)），任何斷面上氣體的一切參數(shù)都不隨時(shí)間變化。圖2-2流體流動(dòng)示意圖

對(duì)于m千克質(zhì)量的氣體，截面1、2之間的能量平衡關(guān)系式為：第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第72頁/共92頁74對(duì)于單位質(zhì)量流體，氣體穩(wěn)定流動(dòng)方程式的微分形式為：

對(duì)于井筒與水平成角的傾斜井，以dL表示實(shí)長，以dh表示實(shí)高，則dh=dLsin，直接代入上式得：一、基本能量方程

第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第73頁/共92頁75為簡化計(jì)算，假設(shè)dW=0，則氣體穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式為：一、基本能量方程

第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第74頁/共92頁76二、井筒摩阻計(jì)算

單相流體（水或氣），計(jì)算管內(nèi)摩阻的達(dá)西阻力公式為：確定式中的摩阻系數(shù)，可以查圖版或通過公式計(jì)算。摩阻系數(shù)第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第75頁/共92頁77單相管流Moody圖第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第76頁/共92頁78⒈Colebrook公式

該公式覆蓋完全粗糙管、光滑管和過度區(qū)三個(gè)流態(tài)區(qū)域。

當(dāng)Re相當(dāng)大時(shí),該公式即轉(zhuǎn)化為適用于完全粗糙管的Nikuradse公式：二、井筒摩阻計(jì)算

第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第77頁/共92頁79二、井筒摩阻計(jì)算

⒉Jain公式Jain公式覆蓋完全粗糙管、光滑管和過渡區(qū)三個(gè)流態(tài)區(qū)，為目前計(jì)算所廣泛采用。第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第78頁/共92頁80第二節(jié)氣體井筒穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

二、井筒摩阻計(jì)算

3.Chen公式第79頁/共92頁81氣體通過氣嘴時(shí)沒有位能變化，也沒有功的輸入或輸出，摩擦損失也可忽略不計(jì)，但動(dòng)能變化在此起重要作用。氣體穩(wěn)定流動(dòng)能量方程可以寫為:氣嘴：泛指氣體通過的任何一種限流或節(jié)流裝置。第三節(jié)氣體通過氣嘴的流動(dòng)第80頁/共92頁82從工程熱力學(xué)的絕熱過程觀點(diǎn)分析：同時(shí)：則：第三節(jié)氣體通過氣嘴的流動(dòng)第81頁/共92頁83臨界流速：通過氣嘴出口端面