气井流入动态综述.ppt

• 达西流产能公式 • 非达西流动产能公式 • 预测未来气井流入动态 • 一点法产能测试理论分析 天然气从气层到井底的渗流过程 是气井系统的第一个流动过程气井 的流入动态是指在一定地层压力下， 气井产量与井底流压的关系，图示为 流入动态曲线，简称IPR（Inflowe Performance Relationship）曲线 当井底流压降至大气压达到完全 敞喷条件，气井的产量达到最大qmax ，也称绝对无阻流量AOF（Absolute Open Flow）绝对无阻流量是一个 广泛应用的技术指标，用于比较同一 气田中不同气井的潜在产能，并作为 配产的重要依据 流入动态曲线 气井流入动态（产能） 式中 qr——在半径为r处的气体体积 流量，m3/s； K——气层有效渗透率，m2； ——气体粘度，Pa.s； h——气层有效厚度，m； r——距井轴的任意半径，m； p——压力，Pa 图1 平面径向流模型 达西流产能公式 如图所示，设一水平、等厚和均质的圆形气层中心一口直井，气体径向流 入井底根据平面径向流的达西公式（SI单位制） (1) 供给边缘re至任意半径rw积分，考虑表皮效应的稳定流 动达西产能公式为 式中 qsc——标准状态下的产气量， 104m3/d K——气层有效渗透率，10-3m2 ——气体粘度，mPa.s Z——气体偏差系数 T——气层温度，K h——气层有效厚度，m re——泄流半径，m r——距井轴的任意半径，m pwf——流压，MPa pe——边缘压力，MPa 拟压力 式中 pr ——平均地层压力，MPa。

其它符号同前 对于拟稳态 拟压力与压力平方的对比 g=0.65 T=356K 拟压力 第二节 非达西流动产能公式 气体在通过孔隙介质中孔喉宽窄发生变化处，会因气流的减 速和加速产生周期性的惯性力由于气体的粘度低，实际气流 速度比较高，特别在压力梯度达到最高的近井地带，这种惯性 力不可忽略，导致偏离线性的达西定律，这是气流入井突出的 渗流特征Forcheimer基于实验研究，将达西定律扩展了二次项 ，以考虑惯性力的影响 式中 p——压力，Pa； ——流体粘度，Pa.s； v——渗流速度，m/s； ——流体密度，kg/m3； r——径向渗流半径，m； K——渗透率，m2； ——紊流速度系数，m-1 紊流速度系数紊流速度系数   与K和孔隙度一样也属岩石的物性，它反映了岩 石孔喉与孔隙体积大小的对比关系，表征孔隙介质结构对流体紊流的影响 由于岩石结构的复杂性，虽然已发表的多个用于估计的经验公式存在较大差 异，但均具有以下形式 上式中常数a、b、c取决于具体岩石的性质 Tek等人基于岩心实验估计的经验公式 式中的单位为m-1，K单位为10-3m2，为小数。

上式表明，随K和的减小而增大 推荐下式 积分，可得到工程上常用的拟稳态考虑非达西流动效 应的二项式产能方程（压力平方形式） 式中 a——气层层流系数，MPa2/(104m3/d)； b——气层紊流系数，(MPa/(104m3/d))2； D——非达西流动系数，(104m3/d)-1 上式中S和Dqsc都表示表皮系数，两者均发生在井眼附近 ，但物理意义完全不同 • S反映近井地带由于渗透率的改变所造成的附加粘滞阻力； • Dqsc是与流量相关的速敏表皮系数，反映了近井地带高速非 达西流动所产生的紊流惯性阻力高产气井的这一速敏表皮速敏表皮可 能明显大于非速敏表皮S 将二项式产能方程改写为 由试井能获得由试井能获得S S与与DqDqsc sc合并的视表皮系数 合并的视表皮系数 • 根据不同流量的试井资料可以分解这两个表皮系数 • 较小的S和D，表明成功的完井作业使气层得到很好的保护 • 当D 过大时，应可考虑补孔以减少紊流效应 • 当S过大时，应考虑采取增产措施 假设气藏渗流服从达西流动，较低气产量的气井条件，产 量方程可以表示为 对于较高产量的气井，存在明显的紊流效应，可表示为 下式指数式 式中 C——系数，(104m3/d)/(MPa)2n； n——指数，0.5100 即α0.1时， α的导数曲线趋于平缓，α随θ的增大缓慢减小，趋于完全湍流 。

岩石惯性阻力系数常用相关式估计 式中K的单位为10-3μm2，β为m-1由特征因子公式可知，θ与 K0.8成正比就一般条件而言，气藏的渗透率变化可能达几个 数量级所以Pr，S、和 K是θ的主要影响 实例1 陕61井气层厚度5.4m；温度104 oC；测试原始 地层压力pi为31.143MPa；井眼半径0.0762m；由不 稳定试井解释非达西系数为0.12 (104m3/d)-1 ；气层 有效渗透率为4.7×10-3μm2；表皮系数为2延时测试 稳定流压29.457MPa；气产量3.0111×104m3/d 天然气相对密度0.5752，天然气偏差系数和粘 度的平均值、分别为0.943、0.0175mPa.s（按pi /2计 算） 压力平方形式的IPR特征因子 压力平方形式的无因次IPR方程 由定义 反求二项式产能方程的系数 α值＝0.8表明陕61井气层渗流主要遵循层流（线 性）规律按上述压力平方无因次IPR方程计算绝对 无阻流量为23.5697╳104m3/d, 此值与修正等时试井分 析结果非常吻合，其误差仅为1.8% 然而，按常规方法推荐α为0.25（仅为实际值的三 分之一），在相同测试条件下所计算的绝对无阻流 量为12.3659╳104m3/d，其误差高达－46.6%。

实例2 四川新场气田x20、x23、x28、x33、x38、x41 、x54、x60、x69、802十口井 气层厚度5－20m 原始地层压力pi为9.4 ~ 14.5MPa 气层有效渗透率为0.1 ~ 1×10-3μm2 表皮系数为－2.45 ~ 10 气产量0.07 ~ 6.4×104m3/d 压力恢复试压力恢复试井井数据数据 + “+ “一点法一点法”” 常规一点法：常规一点法： 产能预测误差：产能预测误差： 123412333 12 特征函数特征函数 （（ ）） X28X28井产能及流入动态井产能及流入动态 Qmax=4.37 Qmax=3.59 0.25 气井气井产能及流入动态产能及流入动态 小 结 1．含特征参数α的二次无因次IPR方程较其它相关式具有明确 的理论基础 2．气井lPR曲线的特征参数α表示在所有非理想流动条件的最 大总表皮系数中，与产量无关的表皮系数所占份额 3．正确地估计实际气井的特征参数α有利于在较低的测试压差 下获得可靠的一点法产能测试结果 4．新提出的 lPR曲线特征函数α(θ)是由气层基本物理量组成的 无因次量θ的已知函数，其主要敏感因素是 S、Pr和 K。