低渗气藏产能评价技术.ppt

1 中国石油大学 北京 低渗气藏产能评价技术 2 汇报提纲 3 一 气井产能评价方法 一点法产能方程 指数产能方程 二项式产能方程 气井产能方程 经验公式 靖边气田 4 气井流入动态曲线是指气井产量与井底流动压力的关系曲线 它表示气层向井底的供气能力 它是预测油井产能 确定采油井合理工作制度以及分析油井产能变化规律的主要依据 IPR曲线图 一 气井产能评价方法 气井产能方程 IPR曲线绘制及用途 5 一 气井产能评价方法 常规回压试井 等时试井 修正等时试井 常规回压试井示意图 亦称稳定试井 即把气井产量由小到大控制3 5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 等时试井示意图 常规回压试井规定至少要测4个稳定的测点 因而历时较长 特别是在低渗透层试井 Cullender等人提出的等时试井 主要出发点就是缩短试井时间 基本方法 同流量的流动时间相等 进行开关序列的测试 改进的等时试井示意图 每一测试流量下的试气时间和关井时间都相同 每次关井到规定时间就测量气层压力 并用代替计算下一测试流量相应的 经过改进 缩短了测试时间 其结果与等时试井比较相差微小 气井产能试井方法 6 一 气井产能评价方法 长庆气田气井修正等时试井流程图 气井产能试井方法 7 产能方程分析影响因素 边界影响 陕5井产能方程系数A变化曲线 产水影响 陕93井产能方程系数A关系曲线 地层压力 气井无阻流量与地层压力关系曲线 测试时间 气井绝对无阻流量与影响半径关系曲线 陕93井气井未产水前 系数A沿第一直线段缓慢变化 A应当4 3896 但生产至第10天时 地层严重出水 A值急剧上升到21 99 气井绝对无阻流量由无水时的58 29 104m3 d降低35 18 104m3 d 即由于气井产水使其绝对无阻流量降低39 6 一 气井产能评价方法 8 产能指示曲线异常 二 异常曲线处理 异常曲线原因 YK6H井二项式产能方程 Y5KH井二项式产能方程 9 井底积液 获取的压力偏小 压力计未下致产层中部或用井口测试计算井底压力等 泥浆或措施后液体进入地层 井底有堵塞 井附近渗透率变小 阻力增大 泥浆或液体可能随测试产量增大逐渐解除 关井未稳定 使测取的地层压力偏小 每个工作制度都未稳定就进行测试 使测取的Pwfi qsci不准确 稳定试井过程中 井周围地层凝析油析出或含水饱和度变化 改变了地层附近的渗流条件 底水锥进或边水舌进 即使水未进入井中 也改变了地层内的渗流特征 井底出砂 疏松砂岩地层出砂 还导致测试产量或压差过大而挤坏套管 井间或层间干扰 压力敏感地层 渗透率和孔隙度随压力变化 井口或地面流程漏气 二 异常曲线处理 异常曲线原因 影响因素 10 二 异常曲线处理 常见曲线类型 2 3 11 二 异常曲线处理 常见曲线类型 4 5 12 二 异常曲线处理 常见曲线类型 6 7 8 二 异常曲线处理 异常曲线处理方法 类型一 当得不到地层压力时的处理 在无法获得地层压力Pe时 通过每个工作制度的准确产量qsci和流动井底压力Pwi 对几个测点写出联立方程 若绘制关系曲线 可得一直线 此直线截距为A 斜率为B 类型二 当测取的地层压力偏小时的识别和校正 由于关井时间不足 末达到稳定即测取压力 以此压力作为地层压力是偏小的 校正 地层压力偏小时二项式产能曲线 校正后的二项式产能曲线 若绘制关系曲线 可得一直线 此直线截距为A 斜率为B 二 异常曲线处理 类型三 当测取的井底流压偏小时的识别和校正 在某些情况下 比如井筒积液 由于压力计未下至产层中部 若井筒仍按纯气柱考虑 势必造成流动井底压力偏低的情况 如下校正 若绘制关系曲线 可得一直线 此直线截距为A 斜率为B 类型四 井筒或井底残留液体逐渐吸净的识别 一些新井或措施后的井测试时 若测试前未用最大产气量放喷 井内或井底附近残留液体 随测试产量增大 残留液体被逐渐带出以至喷净 这时测试的 p2 qsc指示曲线会凹向qsc轴 表明每降低单位压差所获产量会越来越多 若再继续顺次回测 则可得正常曲线 井底流压偏小时的二项式产能曲线 井筒附近存在积液时的指示曲线 AB段 未形成水锥 为直线 BC段 水锥已淹没部分产层厚度 渗流阻力增大 为曲线 CD段 水锥已淹没产层顶部 气必须穿过水才能进入井中 出现随 p2上升 qsc反而下降 曲线倒转 二 异常曲线处理 类型五 底水锥进的识别 类型六 凝析油影响 对于有边水舌进的气藏 若测试井已受到边水舌进的影响 出现与底水锥进类似的情况 有底水存在的气藏 应特别注意控制测试产量 以免测试产量过大 底水锥进甚至突入井中 底水锥进影响的二项式产能曲线 凝析油影响的指示曲线 对含凝析油的气藏 一定要注意测试产量引起的压力降 是否会使井底流压低于初始露点压力 若测试产量由小到大 在此过程中 小产量的测点不会引起井底流压低于露点压力 且凝析范围 两相区 随产量增大而扩大 此时 p2 qsc曲线高于正常曲线 其中的1 2 3这三点 因不出现凝析油 点子落在正常曲线上 4 5两点是因为出现凝析油后改变井底渗流条件 使渗流阻力增大 点子不能落在正常曲线 上 因而凝析气井测试曲线 高于曲线 二 异常曲线处理 实例1 YK6H 异常情况的主要原因 1 地层压力 实测井底流压不准 2 井底可能存在污染 3 测试时气产量不稳定 两相拟压力指数式产能方程 两项拟压力二项式产能方程 指数式产能方程 373 302 104m3 d 二项式产能方程 176 8172 104m3 d 二 异常曲线处理 二 异常曲线处理 实例2 19 三 两相流产能 当水驱气藏气井生产时 井附近产生一个压力降漏斗 它可以远远扩展到水层 使水进入井筒 依照气与水间的界面形状 称这种现象为 水锥 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 在某个产量下 粘性力正好与重力平衡 这个产量称为形成水锥的临界产量 临界压差 是指能控制底水水窜高度小于井底至气水界面高度的气井最大的生产压差 临界压差下的产气量即 临界产量 气井在低于临界产量条件下生产时不会出现水的锥进 也就是说 气水之间的边界产生变形并形成锥状 但未达到贯穿的程度 同样 气井以超过临界产量生产时必然导致产水 底水气藏临界产量 20 三 两相流产能 底水气藏临界产量研究 底水气藏临界产量研究关系图 底水气藏的临界产量研究 底水气藏临界产量的确定 21 三 两相流产能 底水气藏临界产量研究 影响水锥稳定的主要因素 通过数值模拟研究表明影响水锥稳定的因素主要有 a 开采速度 b 完井层位 穿透率 c 基质渗透率 裂缝渗透率 垂直与水平渗透率之比 d 产层有效厚度 水层尺寸 e 毛细管压力 f 残余气饱和度 g 裂隙大小 h 垂直流动障碍 隔离层 对于气水 裂缝气藏 由于地层裂缝经常导致垂直与水平渗透率之比较大 这有助于水锥进 所以控制水产量是很困难的 底水沿垂直或近于垂直大裂缝上窜 然后沿着平缝或高孔隙层横侵 气水关系异常复杂 在气藏内不存在规则 连续 统一的动气水界面 水下有气 气中有水 裂缝中以水为主 基质孔隙中以气为主 这就是底水裂缝气藏在底水锥进到井底以前的气水关系和宏观分布规律 22 三 两相流产能 底水气藏临界产量的确定 利用气水界面形状 平面径向流 不考虑非达西流动 平面径向流 考虑非达西流动 球面向心流 考虑非达西 球面向心流 不考虑非达西 23 三 两相流产能 气水两相流二项式产能方程 如果不考虑紊流 湍流 效应 24 三 两相流产能 气水两相流二项式产能方程 确定气水两相流二项式产能方程 1 确定 由于测试持续时间一般较短 在这个过程中 可以认为地层压力不变 并且可以认为在不同测试油嘴下生产气水质量比 保持不变 2 确定Kg Krw考虑天然气的密度和粘度随压力的变化 不考虑不同测试油嘴下的气水质量比的变化 一个压力值 对应一个气体粘度与密度值 代入式 3 可以计算出一个Kg Krw 这样 就可以得到不同压力下的Krg Krw 也就是可以得到Kg Krw p的关系 3 借助气水相对渗透率曲线K得到Krg Krw sw 根据Krg Krw可以得到sw 从而得到Krg和Krw 4 由数值积分方法求出两相拟压力函数 作出的关系曲线 5 利用产水气井的测试资料和上述计算 就可以线性回归确定系数和 6 确定A和B 从而确定出产水气藏二项式产能方程 建立了气水同产井流入动态关系 3 4 2 1 25 三 两相流产能 气水两相流二项式产能方程应用 1 确定产水气井流入动态方程 先给定在压力与拟压力关系曲线数据中插值可得到的 这样就可以计算出不同质量流量对应的井底拟压力 进而再次插值求得对应的井底压力 通过这个方法可以求出可靠的产水气井流入动态曲线方程 这对于产水气井生产动态预测 确定合理产能是十分重要的 对于产水气井 应该依据上式求出的最大无阻流量来确定产水气井的合理产量 2 确定产水气井无阻流量 3 节点分析法 把节点选择在井底压力处 系统则被分成地层流入系统和油管流出系统 相对应的是井底流入曲线和井底流出曲线 这样 根据节点处压力唯一性便可由两条曲线方程得出稳定生产的工作点 对于气水同产井 应该依据下图求出气井的合理产量 节点分析法井底流入曲线和流出曲线 随着水气比的增加 流入动态关系曲线向左下方偏移 即在相同井底流压下 随气水比的增加 气体产量将减少 或者说 在相同气产量下 随着水气比的增加 生产压差将增大 不同水气比下流入动态曲线 三 两相流产能 气水两相流产能方程应用 气水同产井产能曲线对比 当地层中为气水两相流动时 气相的相对渗透率大幅度下降 导致气产量下降 如果不考虑气相渗流能力的变化势必导致过高确定气井产水后的产气能力 三 两相流产能 气水两相流产能方程应用 两相区 单相区 可动气和可动油 可动气和不可动油 可动气 凝析气井 凝析油 凝析气 I区 II区 III区 不同区域的流动特征 I区 生产气油比是常数 进入I区的单相气与产出井流物有相同的组分 II区 凝析油净聚集的区域 可以采用等容衰竭来描述 III区 组分不变 等于原始状态 对于近井区的描述过于简单 忽视了不同流动相间过渡区的存在 对渗流过程中不同影响因素的考虑还不全面 I区边界定义合理性还有待验证 三区油气分布示意图 考虑高速效应的凝析气井多相流产能分析 三 两相流产能 耦合影响分析 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 凝析油饱和度 气相相对渗透率 基础相渗 低速 高速相渗 只考虑毛管数效应 高速相渗 考虑毛管数和非达西效应 基础相渗 低速 高速相渗 只考虑毛管数效应 高速相渗 考虑毛管数和非达西效应 0 5 10 15 20 25 5 10 15 20 时间 年 产量 MMscf d 高速流动对气相相对渗透率的影响 高速流动对气井产能的影响 30 三 两相流产能 考虑高速效应的凝析气井多相流产能分析 岩性与产能的关系 克拉美丽火山岩气藏 正常火山碎屑岩的采气指数最高 产能最好 熔结碎屑岩次之 产能较好 沉火山岩最小 产能最差 爆发相的试气产量 采气指数 无阻流量都明显较高 产能好 溢流相次之 火山沉积相最差 岩相与产能的关系 四 气井优化配产 产能与岩性和岩相关系 32 四 气井优化配产 产能与岩性和岩相关系 不同井型与产能关系 分级压裂水平井DXHW181井日产气30万方 为直井产量的4倍分级压裂水平井DXHW182井日产气20万方 为直井产量的3倍欠平衡水平井DXHW141井油压20MPa 日产气13万方 是压裂直井产量的2倍 储层连通性与井控储量 不引起底水快速锥进 不引起裂缝闭合 合理利用地层能量配产 气藏单井分类优化配产 基于井控储量优化配产 单井数值模拟方法 物质平衡法 单井 分类 单井 分类 限制条件 井型 直井 水平井 稳产期 四 气井优化配产 最大可能地合理利用地层能量单井产量不宜过小 应当大于最小极限产量和经济极限产量气井产量应小于最大极限产量气井产量不宜过大 应确保单井有一定的稳产时间尽量延缓因压降漏斗过深而引发的裂缝闭合及应力敏感现象发生尽量避免气井出砂和冲蚀生产井不引起暴性水淹 确定原则 四 气井优化配产 合理利用地层能量配产 35 四 气井优化配产 根据试采实际产量通过试采动态 考虑单井需要一定的稳产期 单井合理产量低于稳定产量 DX1415井3796m 3810m井段试采测试曲线 DX1415井为I类井 自然投产 试采368天 试采期间日产气量调至7 9 104m3 d 油压稳定 25MPa 产水基本稳定在0 4m3 d 水气比稳定在0 5 0 6m3 104m3 采气指数有增加的趋势 采出百万方气地层压力下降0 07MPa 试采期产气量调整至11 104m3 d 油套压均有下降 油压降至17 5MPa左右 水气比升至0 47m3 104m3 因此单井产量应小于11 104m3 d 分析认为气井以9 104m3 d生产较合适 合理利用地层能量配产 36 四 气井优化配产 合理利用地层能量配产 试气产能方程及无阻流量 滴西10井区 32 6 100 3 104m3 d平均62 33 104m3 d滴西14井区 20 6 114 7 104m3 d平均47 8 104m3 d滴西17井区 40 3 44 5 104m3 d平均42 4 104m3 d滴西18井区 21 8 54 2 104m3 d平均35 8 104m3 d 试采无阻流量确定 多数压裂井的产能具有很强的时效性 与早期试气相比 试采无阻流量低于试气无阻流量 试采井无阻流量是其试气无阻流量的49 87 平均68 以试采无阻流量为依据配产方法更合理 无阻流量 19 32 88 24 104m3 d 平均38 80 104m3 d 根据试气试采无阻流量确定 37 四 气井优化配产 根据试气试采无阻流量确定取试采无阻流量的1 3 1 5为单井合理产量 对于无试采无阻流量 但有多点 单点试气无阻流量的气井 首先将试气无阻流量按64 的比例折算为试采无阻流量 然后按试采无阻流量的1 3 1 5确定单井产量 合理利用地层能量配产 38 四 气井优化配产 新井利用试采无阻流量与kh的关系确定单井产量 通过新井预测的kh值确定其试采无阻流量 再按预测试采无阻流量的1 3 1 6确定单井产量 徐深 克拉美丽 合理利用地层能量配产 滴西17井区 平均kh 53 19mD m平均试采无阻流量 32 63 104m3 d平均单井产量 6 9 104m3 d 滴西10井区 平均kh 89 09mD m平均试采无阻流量 35 76 104m3 d平均单井产量 5 1 104m3 d 滴西18井区 平均kh 67 97mD m平均试采无阻流量 34 08 104m3 d平均单井产量 5 8 104m3 d 滴西14井区 平均kh 166 28mD m平均试采无阻流量 39 95 104m3 d平均单井产量 6 8 104m3 d 建立的无阻流量QAOF与测井解释kh的关系方程 供气井初期配产参考 39 四 气井优化配产 根据生产压差和产能方程根据气井的生产压差 确定井底流压 利用各井区产能方程计算合理产量 徐深8井 自然产能 合理生产压差在0 99 3 5MPa 利用徐深8井产能方程计算合理产量在4 74 17 23 104m3 d 合理利用地层能量配产 40 四 气井优化配产 根据节点分析根据全气藏产能方程计算不同地层压力下的IPR流入曲线 根据垂直井筒管流法计算增压和不增压时的流出曲线 根据携液产量公式计算不同流压下的携液产量和流压关系曲线步骤 根据试气试采资料 DX1415井的试气无阻流量为20 6 104m3 d 绘制试气IPR曲线 油管尺寸27 8 井口压力6 4MPa 利用垂直管流计算油管流出曲线 根据流入 流出曲线的交点确定DX1415井最大产量为16 104m3 d 将其换算到试采条件下 则为24 2 104m3 d 考虑风险系数0 8 不考虑稳产的气井最大产量为24 2 0 8 19 3 104m3 d 目前地层压力下 徐深8井 自然产能 合理产量范围在4 34 32 3 104m3 d 压裂井合理产量范围在4 9 17 104m3 d 合理利用地层能量配产 41 四 气井优化配产 根据