天然气开发技术

天然气开发技术第一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二开场语感谢油田公司提供了技术交流的机会！！！各位都是各自专业领域的精英，某些领域您是老师我是学生。任务所致，不得不班门弄斧了，请多指教！！今天所讲，根据我们工作中经常遇到的理论与实际问题，重点汇报一下我的认识和理解，欢迎现场讨论和交流。第二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气藏的差异在哪里？？？类型状态状态描述热力学特征渗流特征能量消耗油藏油中含气（液态）PVT实验参数外在表征参数：Pb、GOR、Co、Bo、μo、ρo达西流动Pf-Ps=AQPf-Ps气藏气中含油（气态）状态方程PV=ZnRT组分、分子的特性Yi、Mg、Pd、PPC

、TPC、Z、Bg、非达西流Pf2-Ps2=AQ+BQ2Pf2-Ps2第三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二天然气开发技术1.油气藏相态特征与分类方法2.凝析油产量实用预测方法3.气藏、溶解气产量的实用预测方法4.油气渗流的经典理论与产量描述技术5.油气藏储量计算理论与方法第四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二天然气开发技术油气藏相态特征与分类方法第五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二开发任务：分清类型、分别治理历史上，有些油气藏相态特点与类型没搞清，就匆忙开采，造成根本性的损害和低效：如凝析气藏、挥发性油藏的衰竭开采，造成油损失30%以上。发现的常规油气藏类型

纯气藏凝析气藏纯油藏挥发性油藏带气顶油藏带油环气藏第六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二判别油气藏类型的主要方法一类是相态指标：

它包括地层温度、压力、相图的大小范围和形态、各类ＰＶＴ实验数据等。另一类是经验统计指标：

如井流物的组成、芳烃含量、密度、油气比等。第七页，共七十一页，编辑于2023年，星期二相图判别法的实质:

是根据相图的形态、等温降压线的位置进行判别。2.1.按油气相图判别油气藏类型第八页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气相态是什么？？？

相：具有物理性质和化学性质完全相同的一类物质（气、液、固），与体系中其他部分有明显界面；相态：相的状态及其关联与转化；研究目的：相态研究可以指出在给定的条件下，体系是由哪相所构成，其规律随状态变量（如温度、压力）和体系组成是怎样变化的。必要性：相态理论要研究分子热力学特征，是认知多组分凝析气藏的根本，是开发技术的根基，是天然气开发技术人员的必备知识；原油参数：Pb、GOR、Co、Bo、μo、ρo…….天然气参数：Yi

、Mg、

Pd、PPC

、TPC、Z、Bg、ρg……第九页，共七十一页，编辑于2023年，星期二单组分相态三相点临界点汽化曲线熔化曲线升华曲线TcPc温度压力固相液相气相气液共存的最高点露点线——泡点线合一水为例

关键点特殊的状态（压力、温度），存在着特定的相态；相态随状态改变；露-泡点线归一，没有混相带，只有混相点；Tc：是气体能够液化所允许的最高温度。Pc:临界温度下气体液化所需的最小压力。第十页，共七十一页，编辑于2023年，星期二两组分相态TP温度压力

关键点特殊的状态（压力、温度），存在着特定的相态；相态随状态改变；露-泡点线归一，没有混相带，只有混相点；21液液+气气第十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二

T典型油气藏多组分相图类型CCCCgasgascondensateVolatileoilBlackoilPP-T相图干气凝析气挥发油黑油露点线——泡点线两线分开

关键点不同油气类型相态不同；各类间有大体的分布区间；露-泡点线分开，有混相带；第十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二多组分相态与油气藏分类温度压力80%L泡点线露点线40%L20%L10%L临界凝析压力临界凝析温度C干气藏低含量凝气藏，饱和高含量凝气藏，未饱和挥发油黑油

关键点不同位置条件的油气类型不同相态变化不同；各类间有大体的分布区间；露-泡点线分开，有混相带；溶气驱油藏第十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二凝析气藏反常凝析特点：在TC≤T≤Tm或PA≤P≤Pm范围内：存在着逆行凝析和逆行蒸发现象。1.等温逆行凝析2.等温逆行蒸发3.等压逆行凝析4.等压逆行蒸发温度T压力PABC气液两相区液气TmPm1234第十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二凝析气藏的开发过程(等温逆行凝析)1、气相单相开采2、反凝析区（凝析）3、蒸发区4、气相区温度T压力PABC气液两相区液气Pf1234凝析气藏反常凝析特点：第十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气藏流体相态特征及油气藏类型静压流压第十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气界面上处于相平衡状态，而在油环和气顶内部泡点压力和露点压力均随不同的深度而变化。这类油气藏一般是近临界流体、挥发性或油气层厚度特别大的油气藏。凝析气顶带油环的油气藏相图特征第十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期二2.2.按烃组成分布三角相图划分油气藏类型干气气藏濮67地层凝析气和油环油三元组成分类图第十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期二气油比（m3/sm3）油罐油密度（g/cm3）油气藏类型<35>0.966重质油藏35~125<0.966~0.825黑油油藏125~350<0.825~0.802黑油油藏与挥发性油藏过渡带350~625<0.802~0.780挥发性油藏625~1425<0.780~0.760挥发性油藏与凝析气藏过渡带>1425~10686<0.780凝析气藏>10686<0.739低含凝析油凝析气藏~湿气气藏3.按气油比和油罐油密度划分第十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期二4.按烃组成的四参数经验统计法判断

类型参数

气藏无油环凝析气藏带油环凝析气藏油藏C2+（%）0.1~5.05~1510~3020~70C2/C34~1602.2~6.01~30.5~1.3100×[C2/（C3+C4）]300~10000170~40050~20020~100100×（C2+/C1）0.1~5.05.0~1510~4030~600第二十页，共七十一页，编辑于2023年，星期二5.按烃组成的φ参数经验统计法判断

φ值范围油气藏类型φ>450气藏80<φ<450无油环凝析气藏60<φ<80带小油环凝析气藏15<φ<60带较大油环凝析气藏，φ越小油环越大7<φ<15凝析气顶油藏2.5<φ<7轻质油藏（3.8<φ<7为凝析气藏中的含油层）1<φ<2.5常规油藏φ<1高粘重质油藏油气藏类型的φ参数分类标准第二十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二6、按地层流体密度和平均分子量判别法地层流体密度和平均分子量判别油气藏类型的标准判别标准：第二十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二法国对油气藏分类参考第二十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二一在气藏工程方面1。用于油气藏类型的判断；2。为储量计算提供流体高压物性参数；3。为确定合理开发方式，提高凝析油采收率提供依据；4。预测凝析气藏开发过程中反凝析液量损失；5。凝析气井产能及井筒流动状态动态预测；6。凝析气井试井解释分析。二油气藏模拟方面1。为凝析气藏和挥发性油藏数值模拟提供流体相态拟合基础；2。为注气混相驱数值模拟预测提供地层流体相态拟合基础。三地面轻烃回收方面1。用于地面分离器油气最佳分离条件的选择；2。分馏塔轻烃产品分馏条件预测。研究油气相态的用途？？？第二十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气藏相态研究的用途：1.凝析气藏开发阶段划分CTP单一气相开采期——反凝析开采期——蒸发开采期第二十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二2.预测地层反凝析油损失开采：Pi—Pd—Pm—Pa；正常—地层反凝析—近井带污染—产能降低PSL%PiPdPm凝析气藏反凝析损失与开采压力关系Somax油气藏相态研究的用途：第二十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二3.油气藏储量计算参数容积法:压降法:的确定地下地面体积换算拟压力计算油气藏相态研究的用途：第二十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期二4.组分模型数值模拟中的相态问题相态模拟油气藏相态研究的用途：第二十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期二5.凝析气井产能预测中的地层相态…….…….……..…….……….……….……….……….……….……….……….ScSL考虑SL%对Krg,Kro的影响建立考虑相态影响的产能方程油气藏相态研究的用途：第二十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期二6.凝析气井产能预测中的井筒相态…….…….……..…….……….……….……….……….……….……….……….ScSL井筒反凝析对气流持液率的影响建立考虑相态变化的井筒动态方程dLPiTi气井产量大小—确定气井携液能力—考虑井筒相变油气藏相态研究的用途：第三十页，共七十一页，编辑于2023年，星期二天然气开发技术凝析油产量实用预测方法第三十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二凝析气藏独有的热力学特性（反凝析)、复杂的油气渗流特性（凝析油分布、近井区的堵塞），决定了开发机理的复杂性。被称为特殊流体、特殊油气藏。凝析气藏开发特点许多技术人员不熟悉的，主要是大港油田已发现的凝析气田较少(板桥、千米桥），但预期发现的凝析气田会越来越多，并有加快的趋势，如岐口深层滨深3x1、滨海4等10余口井陆续发现了凝析气藏，因此，这项知识需要建立并丰富起来。凝析油产量的预测是开发工作所必需的，理论上需要数值模拟计算，但周期长、技术含量高，不易掌握。实用上往往采用常规油气藏的递减法预测，甚至类比法预测，带来了较大的偏差。本次提出了较为实用的、简便的、准确度较高的凝析油预测方法。为什么关注凝析油气藏？？？第三十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二凝析气藏的开发过程——反常等温逆行凝析1、（高压）纯气态，单相开采；2、（高中压）反凝析区、油气两相、凝析油析出增多；3、（中低压）蒸发区、油气两相、凝析油蒸发；4、（低压）纯气态；温度T压力PABC气液两相区液气Pf1234气藏内流体转化过程：第三十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二地层的凝析-蒸发过程，决定着地面凝析油含量—产量的变化012345678901000020000300004000050000压力（kpa)反凝析液量（％）不含水模拟值不含水测试值含水模拟值含水测试值凝析油的地层凝析过程——急凝、缓凝、蒸发急剧凝析缓速凝析凝析油蒸发第三十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二濮67区块地层凝析气采出程度对比凝析气的采出程度——高压采出程度增长慢（凝析量大）低压采出程度增长快（凝析量小）第三十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二濮67区块天然气采出程度对比干气的采出程度——高压期采出程度增长慢（气—凝析油量大）低压期采出程度增长快（凝析油量小或蒸发成气）第三十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二濮67区块凝析油采出程度对比凝析油的采出程度——高压期增长快、中低压期增长慢q1q2T1T2递减率a=(qI-q2)/q1递减曲线不同于干气递减规律第三十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期二1、（高压）地层纯气态，地面凝析油含量不变；2、（高中压）反凝析区、地层凝析油析出增多、地面凝析油减少，阶段递减率；3、（中低压）反凝析区（蒸发）、地层凝析油析出减少、蒸发，阶段递减率；4、（低压）地层纯气态；地面凝析油含量不变；温度T压力PABC气液两相区液气Pf1234产量预测公式：Qo=Qg*Mo；…………….公式1Qo=Q1*(1-a)；a=(Qi-Qi+1)/Qi

…….公式2凝析油的产量预测——不同开发阶段、分段预测第三十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期二温度压力80%L泡点线露点线40%L20%L10%L临界凝析压力临界凝析温度C干气藏低含量凝气藏，饱和高含量凝气藏，未饱和挥发油黑油

参数选取不同压力对应不同含量；据单位压降采出量预测压力；据压力预测含油量；据含油量预测产量；Qo=Qg*Mo溶气驱油藏凝析油的含量预测——依据相图推测含油量变化第三十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期二q1q2T1T2递减率a=(qI-q2)/q1递减曲线区分2个阶段；递减率值不同Qo=Q1*(1-a)；凝析油的递减率预测——依据生产数据，统计法预测第四十页，共七十一页，编辑于2023年，星期二天然气开发技术气藏、溶解气产量的实用预测方法第四十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二大港油田天然气产量经历了上升期、高产稳产、递减和低产稳产四阶段油、气田开发实践表明，无论何种储集类型、无论何种驱动类型、无论何种开发方式，开发全过程都可划分为：产量上升阶段、产量稳定阶段和产量递减阶段。这三个连续开发阶段的综合，构成了油、气田开发的模式图。

产量上升期(65-75)高产稳产期(77-79)递减期(80-89)低产稳产(90-目前)油气田开发模式图产量时间上产期稳产期递减期油、气田开发的模式图第四十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气田典型的递减曲线阿尔普斯ARPS产量产量时间100200300400直角坐标产量时间1001000半对数坐标0.0累计产量100200300400直角坐标产量累计产量1001000半对数坐标0.0指数调和双曲第四十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二Arps递减方程：双曲线递减

------递减率是产量的幂函数

产量与累积产量的关系式：

累积产量与时间的关系式：

产量与时间的关系式：第四十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二产量递减分析法——Arps递减方程根据递减期生产数据，绘制递减曲线判断递减类型,或用最小二乘法回归出公式判断递减类型;进而确定出油气田递减指数n、初始递减产量qi和递减率ai。q1q2T1T2递减率a=(qI-q2)/q1递减曲线指数递减——常百分数递减最简单，最直观；最普遍，最广泛；最稳定，最保险；指数递减一般在开发末期递减偏离明显；其它2种递减值小于指数递减，但往往差别不大；第四十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二递减阶段累积产气量:累积产气量：气藏可采储量：若n=0，属指数递减，则:产量:(1)指数递减——递减率恒定的递减

第四十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二递减阶段累积产气量:累积产气量：气藏可采储量：若0<n<1，属双曲线递减，则:产量:(2)双曲线递减——递减率是产量的幂函数第四十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期二递减阶段累积产气量:累积产气量：气藏可采储量：若n=1，属调和递减，则:产量:(3)调和递减——递减率正比于产量

第四十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期二溶解气产量qg=产油量qo*生产气油比GOR

油藏溶解气与原油同步采出，产量预测的准确性取决于2个关键因素：1、油藏的产油量；2、油藏的生产气油比；生产气油比与压力水平有关（图）：原始压力到饱和压力之前，溶解气油比及生产气油比基本稳定；饱和压力以下油中脱气严重，生产气油比增大；压力水平与开采方式有关：注水保持压力开发在饱和压力以上，油中不脱气则生产气油比基本平稳；RSPiPaPb原油脱气曲线RSi油田溶解气产量预测第四十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期二产油量：07年以前基本稳定18-19万吨；08年以后产油量明显升高26-27万吨。生产气油比：07年以前基本平稳，08年以后板桥油田注水工程的扩大实施，压力稳定则生产气油比基本稳定580m3/t;产气量：07年以前基本平稳1.1亿方。08年以后产气量随产油量变化而变化。呈明显升高趋势达1.56-1.5亿方；板桥油田油田溶解气产量预测实例第五十页，共七十一页，编辑于2023年，星期二年产油量：缓慢下降，08年以后产油量在79-72万吨生产气油比：07年以前波动较大，08年以后考虑到港东以及港西浅层气挖潜工作的加强，实现油气比稳定到180m3/t是有保证的产气量：07年以前呈增加趋势达到年产1.87亿方。08年以后在产油量减少的情况下，溶解气量可维持在1.3-1.36亿方北大港油田油田溶解气产量预测实例第五十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二天然气开发技术油气渗流的经典理论与产量描述技术第五十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二线性渗流的产量描述还记得产量计量的原理和计算的公式吗？它是我们工作的理论基础第五十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二理论之源——统计性规律——实验的科学（法国1856年）Q多孔介质△L（反比）△P△H=△P（正比）LAQ：A（正比）K（正比）µ

（反比）Q=————△PAKµ△L线性渗流流量实验关系式渗流力学经典理论：达西定律第五十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二达西定律基本表达式：AK△Pµ△LQ=V=油藏线性流量基础表达式（裘皮公式）：r处:rrfrsPfPsdr供油边界A=2πrh

代入公式后积分得：Qo=—————……………地面标准条件产量2πhK（Pf-Ps）µ㏑（rf/rs）Qo=C（Pf-Ps）指数式方程诞生啦BO第五十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二气藏线性流量基础表达式（裘皮公式）：rrfrsPfPsdr供油边界Qo=—————2πhK（Pf-Ps）µ㏑（rf/rs）Πh

KＺ０

T０（Pf2-Ps2）Qg=—————µ１Z１T１P０（rf/㏑rs）Qg=C（Pf2-Ps2）指数式方程诞生啦BgＢｇ=—————ＮＲＺ１Ｔ１／Ｐ１ＮＲＺ０Ｔ０／Ｐ０Ｐ１=———代入上式（Pf＋Ps）２第五十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二Q△P△P20指数式方程的应用：Qo=C（Pf-Ps）采油指数C=Qo/（Pf-Ps）试井指示曲线图直线关系曲线关系直线；层状流；粘性阻力为主；砂岩油藏原油流动符合；气体一般不符合；曲线：紊流；惯性阻力为主、粘性阻力为辅；井底附近或裂缝形地层原油流动存在可能；气体流动符合；通常获取C、△P预测产量C获取方法有：老井统计法、稳定试井法、类比法△P获取方法有：老井统计法、稳定试井法、类比法、室内实验法（出砂）、指示曲线可以检查录取资料的准确性（是否原点归零）。（斜率）第五十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期二非线性渗流的产量描述雷诺数Re=VK1/2ρ/1750µ

Φ

3/2（Re>0.2-0.3为非达西流动）大产量井底附近或裂缝型地层原油流动；气藏属非线性渗流状态；第五十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期二理论之源——统计性规律——实验的科学（１６６２－１７８７年）气体状态经典理论：状态方程１６６２年波义尔定律：定量气体在恒温下,体积和压力成反比；ｃ（常数）＝PV;或P1V1=P2V2=P3V3=…….近似关系１787年查理定律：定量气体在恒压下,温度和体积成正比；T1/V2=T2/V1或T1/T2=V1/V2…….近似关系理想气体定律：定量气体在高温、低压下,.真实关系P1V1/T1=P2V2/T3=P3V3/T3=….;或PV/T=n.R;或PV=n.R.T;1873年瓦尔斯理想气体定律：定量气体在高温、低压下,.真实关系PV=n.R.T.Z

;实验数据Z～

(Ppr\Ttr)第五十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期二达西定律结合理论研究推出，非线性渗流产量公式：（一）、指数式方程：Qo=C（△P）n渗滤指数n=0.5-1.0；1.0时线性流。（二）二项式方程：△P=AQ+BQ2摩擦阻力惯性阻力驱动力第六十页，共七十一页，编辑于2023年，星期二气井指数式方程：Qo=C（△P）n应用n、c的确定方法：计算法：稳定试井Qg、△P2的多组数据代入方程，联立方程求解得。图解法：㏒Qg=㏒

C+n

㏒

（Pf2-Ps2）

㏒Qg㏒

（Pf2-Ps2）㏒

C㏒Qab㏒

（Pf2-0.1）n=tgααPs=0.098MPa时无阻流量，气井合理产量1/3-1/4Qab第六十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期二

二项式方程：Pf2-Ps2=AQ+BQ2气井A、B的确定方法：计算法：稳定试井Qg、△P2的多组数据代入方程，联立方程求解得。图解法：（Pf2-Ps2）/

Qg=A+BQg（Pf2-Ps2）/

QgQgAαB=tgα气井无阻产量为解一元二次方程根：第六十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期二天然气开发技术油气藏储量计算理论与方法第六十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期二油气藏储量计算理论与方法油气储量：油气藏在原始状态下储有的油、气折算到标准状况（200C，0.098MPa)时的数量。静态法（容积法）动态法（物质平衡法等）数值模拟方法

第六十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期二静态法（容积法）最常用、最古老的计算方法；（准确度相对较低）主要适用于碎屑岩孔隙型储层；勘探、评价初期动态资料欠缺时常用；储量计算原理就是计算油气在储层中所占的体积；原油储量容积法计算公式：No=AhΦSoi

/Boi;参数的选取很关键；天然气储量容积法计算公式：

G=AhΦSgi/Bgi；Bgi=ZTPsc/PiTsc第六十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期二动态法的应用条件是有已录取的油气藏的开发动态资料。通常采出储量的10%以上资料全、计算准；适用于裂缝型以及各种类型；目前常用的动态法有：物质平衡法、弹性二相法、压力一产量递减法、气藏探边测试法等。其中物质平衡法是最重要、最常用、应用范围最广的方法。

物质平衡法是用来对储层流体的开采动态进行估算的一种油藏工程基本方法，它以储层流体的质量守恒定律为基础。一般情况下，可以把储层看作一个处于均一压力下的地下储油（气）容器。在这个容器内，随着流体的采出与注入，流体的体积变化服从物质守恒原理，由此原理建立的方程式称为物质平衡方程式。动态法（物质平衡法等）第六十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期二++=注入气顶区含油区含水区采出图油气藏流体分布示意图原始地下烃类体积剩余地下烃类体积地下水存量体积岩石+束缚水膨胀体积图气藏物质平衡原理图最为复杂的油气藏开采过程包括下述环节：生产井产出油气水；注入井注入气体和水量；压