凝析气井井筒瞬态温度对压力影响研究

凝析气井井筒瞬态温度对压力影响研究第一页，共20页。前言凝析气井压恢试井时，如果压力计未下入井底，采用常规的恒定温度和静气柱折算井底压力往往会出现较大偏差，关井初期压恢曲线常出现一个下“凹”型，影响试井解释。根据大量调研和分析研究，压恢测试过程中井筒温度变化对压力存在较大影响，下面通过建立凝析气井关井后井筒瞬态温度、压力耦合数学模型，分析井筒温度变化对压力的影响。第二页，共20页。温度变化直接影响凝析气相态变化，流体从井筒流动过程中，温度比地层温度高，地层温度的变化，不仅与径向距离相关，也与生产时间密切相关。一、井筒与地层间热交换地层中岩石的热阻以及井筒水泥环和套管的热阻，会随着温度的变化而改变，在开井生产7天后，热流量就已经处于相对稳定的状态，这时可认为地层和井筒结构中热阻随温度变化很微小，井筒与地层间的总传热系数恒定，温度分布处于相对恒定的状态，处于稳态传热阶段。气井关井后，流体由流动变为静止，井筒与近井地层的温度下降，地层和井筒结构中热阻随温度发生变化，处于非稳态传热阶段。气井井筒与地层间传热示意图

第三页，共20页。关井测试时，井筒中流体质量流量=0，根据能量平衡方程表示为：能量守恒方程井筒流体内能的变化量被油管、套管和水泥环吸收的能量热传导损失于地层中的热量=内能的变化量+井筒（油套管、水泥环）吸收的热量二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第四页，共20页。从井筒向地层传热表示为能量守恒方程为松弛距离，其表达式为是瞬态温度分布函数（SPE17306）

二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第五页，共20页。能量守恒方程被油套管和水泥环吸收的热量与井筒中的能量变化量是成比例的关系，这个比例被ASHaSan（SPE84288）定义为那么能量守恒方程改写成关于井筒流体温度Tf的表达式CT被定义为热存储系数，在关井压力恢复时取值为2.0，可以根据拟合程度进行调节。二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第六页，共20页。能量守恒方程初始条件：，关井时的流体温度等于稳定生产期间井筒温度通过上述方程可得到温度的微分方程二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第七页，共20页。气井压力方程式对于井筒静压计算可以采用常规的平均温度系数法，将计算微元段气体温度、偏差系数视为常数:pwspts二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第八页，共20页。井筒温度压力耦合模型模型

关井后井筒压力和温度分布按上面章节的推导可以得到方程组温度：压力：二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第九页，共20页。流体相平衡计算根据PR状态方程，计算流体气液相摩尔含量，得到偏差因子（1）流体在井筒中的流动，根据闪蒸计算方法可以得到在该位置压力和温度下的气、液相的组成和摩尔分数。（2）根据P-R状态方程计算出井筒中气、液相的压缩系数。考虑流体相态变化的偏差因子计算方法如下：二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第十页，共20页。二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型软件开发第十一页，共20页。井筒压力气液摩尔分数井筒温度偏差系数流体密度压力二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第十二页，共20页。根据井口电子压力计测试压力计算井底压力X井斜深5571m，产能试井与压力恢复试井测试，压力计下深4700m，根据井口压力计测试数据计算到井下压力计位置。4700m处实测压力计算井底压力4700m处实测温度4700m处计算温度二、关井后井筒瞬态温度、压力场模型第十三页，共20页。三、井筒瞬态温度分布及其对压力的影响分析以某凝析气井为例，该井井深4059m，油管内径3.958in，压力计下入深度为1000m，井口压力恢复测试数据显示关井后压力下降，利用该模型通过关井后井口油压测试数据计算压力计位置深度的井筒流体压力和温度，与测试值对比显示温度和压力符合度均较好，压力相对误差小于0.17%，平均误差0.12%

。井筒温度和压力计算值与实测值对比4059m1000m第十四页，共20页。

位置越深井筒温度变化值越小，这和井筒流体与地层间温差相关，越深井筒流体温度越接近储层温度，也就与周围地层温度相近，变化值越小。关井后不同井深处温度变化三、井筒瞬态温度分布及其对压力的影响分析第十五页，共20页。关井后，井筒流体向地层传热，温度在关井后迅速下降，在关井初期的下降幅度最快，在48小时后，基本接近地层温度。关井前后井筒温度分布变化

三、井筒瞬态温度分布及其对压力的影响分析第十六页，共20页。关井前后井筒天然气密度分布变化

受井筒温度和压力变化的双重影响，流体密度在关井后变化明显，温度的快速下降导致密度大幅增加，在第1个小时内密度增加值超过整个压力恢复期增加值的50%。密度增加导致井筒内流体对井底产生的回压增量抵消了部分关井后井底压力恢复值，出现压力曲线“下凹”。三、井筒瞬态温度分布及其对压力的影响分析第十七页，共20页。结论（1）建立的凝析气井关井瞬态温度压力分布模型考虑了流体相变的影响，通过与实测值对比，该模型能有效模拟井筒非稳态传热引起的温度变化及其对压力的影响，精确度高，适合于凝析气井压恢试井井筒压力计算。（2）通过计算关井后井筒温度、流体密度分布剖面，分析了关井后井筒温度和流体密度的变化规律，结果表明，关井初期井筒温降最快，流体密度增幅最大，位置越浅，这种现象越明显。（3）通过模拟计算能够定量的解释压力恢复测试中出现压恢曲线下凹的原因，通过该模型能对这类受温度影响的压恢试井异常曲线还原到井底相对真实的状态。第十八页，共20页。参考文献[1]蒋裕强,李成勇,曹成惠等;高产气井试井压力资料异常原因分析[J];天然气工业;2008年07期[2]A.R.Hasan,C.S.Kabir,D.Lin,U.:“AnalyticWellboreTempertatureModelforTransientGas-WellTesing”SPE84288Presentedat2003(October)[3]闫正和，刘永杰，唐圣来，等.海洋凝析气井关井井筒温度与压力的计算[J].天然气工业，2010,30（9），36~38[4]廖新维,冯积累;深层高压气藏井筒不稳态传热压力温度藕合计算方法