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1、基本概念基本概念产能产能：一定回压下的产量（一定回压下的产量（DeliverabilityDeliverability）产能试井产能试井(Gas Well Deliverability Tests)(Gas Well Deliverability Tests)：以不同的流量生产，测试其井底压力，反之亦然，以不同的流量生产，测试其井底压力，反之亦然，也称回压试井也称回压试井(Back-Pressure Tests)(Back-Pressure Tests)流入动态流入动态(Inflow Performance)(Inflow Performance)：井底压力与产量的关系井底压力与产量的关系流入
2、动态曲线流入动态曲线(Inflow Performance Curve-IPR)(Inflow Performance Curve-IPR)：井底压力与产量关系的曲线，也称井底压力与产量关系的曲线，也称IPRIPR曲线曲线第一节第一节 稳定状态流动的气井产能公式稳定状态流动的气井产能公式第二节第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式拟稳定状态流动的气井产能公式第三节第三节 气井产能经验方程气井产能经验方程第四节第四节 气井产能试井工艺气井产能试井工艺第五节第五节 完井方式对气流入井的影响完井方式对气流入井的影响第一节第一节 稳定状态流动的气井产能公式稳定状态流动的气井产能公式一、稳定状态流动达西公
3、式一、稳定状态流动达西公式1 1、假设条件、假设条件:水平、均质水平、均质K K、等厚等厚h h、圆形气藏圆形气藏单相气体单相气体服从达西平面径向流服从达西平面径向流Pehrwrep2 公式推导公式推导达西公式：达西公式：天然气在天然气在 r 处的流量为：处的流量为：qr-cm3/s;K-D,-cP,h-cm,r-cm,p-atm（1）因为：因为：qr标准状态下的流量标准状态下的流量（2）（1）代入（）代入（2），有：），有：（3）分离变量，分离变量，得：得：稳定流，外边界压力恒定，各过水断面的质量流量不变稳定流，外边界压力恒定，各过水断面的质量流量不变qr=qsc方程右端积分：方程右端积分：
4、单位换算：单位换算：经单位换算后有：经单位换算后有：（5）Alhussaing和和Ramey提出的拟压力定义式提出的拟压力定义式（6）（7）使用拟压力这一概念，式（使用拟压力这一概念，式（5）可写为）可写为（8）式（式（8）还可以写为下面诸式）还可以写为下面诸式（9）（10）在在r=re时，时，（11）（12）目前，气田上仍习惯于用压力。如取平均压力目前，气田上仍习惯于用压力。如取平均压力 用用 去求去求 和和 ，并认为在积分范围内，并认为在积分范围内是常数，可移出积分号，则式（是常数，可移出积分号，则式（5）简化为：）简化为：（13）（14）（15）例例1 气井数据如下：气井数据如下：h=9
5、.144m，pe=31.8894MPa，pwf=16.548Mpa，g=0.76，T=395.6K 且且re=167.64m,rw=0.1015m。假设气井流动符合达西流动假设气井流动符合达西流动条件，求产气量。条件，求产气量。解：解：rwra K变好变好 K变好变好K不变不变Pwf表皮效应表皮效应二、考虑表皮效应的达西产能方程二、考虑表皮效应的达西产能方程1 1、表皮效应、表皮效应 由由于于钻钻井井伤伤害害或或对对储储层层进进行行改改造造，使使得得井井底底附附近近岩岩层层渗渗透透性性变变差差或或边边好好的的现现象象，称称之之为为表表皮皮效应效应.用用表皮系数表皮系数S S度量。度量。2 2、
6、表皮效应造成的附加压降、表皮效应造成的附加压降HawhinsHawhins将表皮系数表示为将表皮系数表示为(16)K K原原 气气 层层 渗渗 透透 率率；K Ka a变化了的渗透率；变化了的渗透率；r ra a-污染带半径；污染带半径；当当 K K=K Ka a，S S=0=0；当当 K K K Ka a，S S为正值；为正值；当当 K K K Ka a，S S为负值；为负值；将将表表皮皮效效应应产产生生的的压压降降合合并并到到总总压压降降中中，则稳定流动达西产能公式为则稳定流动达西产能公式为Pwf代替井底压力代替井底压力例例1 1中，若中，若S S=4=4或或S S=-4,=-4,求产气量
7、的变化。求产气量的变化。解：三、非达西流动产能公式三、非达西流动产能公式1、非达西效应 达西定律：粘滞性流体实验得出，=层流流动。实际情况：近井地带过水断面变小，流速增加，紊流流动，=非达西流动 对于平面径向流（对于平面径向流（ForchheimerForchheimer）（24）式中 p p压力，压力，PaPa；流体粘度，流体粘度，Pa.SPa.S；u u渗流速度渗流速度,u u=q/2rh=q/2rh，m/sm/s；流体密度，流体密度，kg/mkg/m3 3 l l线性渗流距离，线性渗流距离，m m；r r径向渗流半径，径向渗流半径，m m；K K渗透率，渗透率，m m2 2;描述孔隙介质
8、紊流影响的系数，称为速度系描述孔隙介质紊流影响的系数，称为速度系 数，单位是长度的倒数数，单位是长度的倒数m m-1-1非达西流基本公式非达西流基本公式：的通式为：的通式为：=常数常数/其中常用计算公式为其中常用计算公式为式中，式中，K K的单位用的单位用1010-3-3mm2 2将式（将式（2424）中的第二项即非达西流）中的第二项即非达西流动部分的压降，用符号表示，则动部分的压降，用符号表示，则(26)在式（在式（2626）中，如将压力单位由）中，如将压力单位由papa换为换为MpaMpa；将将2 2、非达西表皮效应造成的附加压降：、非达西表皮效应造成的附加压降：考虑单位换算，有：考虑单位
9、换算，有：将将 和和u的表达式代入上式，有：的表达式代入上式，有：并对其积分并对其积分(r rw wr re e,p pwfwfp pe e)式中式中 F F非达西流动系数非达西流动系数（27）或：（28）（27A)(28)与(27A)比较，得到：可视为一种压力扰动，流量一旦变化，可视为一种压力扰动，流量一旦变化，立即变化。这一附加压差也可以合并到式（立即变化。这一附加压差也可以合并到式（2121）或）或（2222）中）中(29)(30)3 3、产能公式产能公式:4 4、视表皮系数、视表皮系数 如如前前所所述述，式式中中S S和和 都都表表示示表表皮皮系系数数，前前者者反反映映井井底底附附近近
10、渗渗透透性性变变化化的的影影响响，后后者者反反映映井井底底流流量量变变化的影响。化的影响。两两者者都都发发生生在在井井底底附附近近,在在同同一一条条压压力力分分布布曲曲线线上上难以区分。因此，常将难以区分。因此，常将S S与与 合并在一起，写成合并在一起，写成(31)式中式中 视表皮系数视表皮系数引入视表皮系数的概念，式（引入视表皮系数的概念，式（2929）和式（）和式（3030）可以写成）可以写成(32)(33)例例3 3 在在例例1 1中中，若若S S=1.5,=1.5,qsc=11.2079万万方方/天天,求求(1)(1)表表皮皮效效应应引引起起的的附附加加压压降降；(2)(2)非非达达
11、西西流流动动引引起起的的附附加加压压降降；（3 3）这这两两种种附附加加压压降降同同时时存存在在时时的的井井底底流流动动压力。压力。解：解：(1)(1)表皮效应引起的附加压降表皮效应引起的附加压降解：解：(2)(2)非达西流动引起的附加压降非达西流动引起的附加压降解：解：（3 3）这两种附加压降同时存在时的井底流动压力）这两种附加压降同时存在时的井底流动压力第二节第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式拟稳定状态流动的气井产能公式一、产能公式一、产能公式1 1、假设条件：、假设条件：封闭、水平、均质封闭、水平、均质K K、等厚等厚h h、圆形气藏圆形气藏单相气体服从达西渗流单相气体服从达西渗流拟稳
12、定流拟稳定流拟稳定状态：拟稳定状态：在一定范围的排气面积内，气井定产量在一定范围的排气面积内，气井定产量生产一段较长时间，层内各压力随时间的变生产一段较长时间，层内各压力随时间的变化相同，化相同，不同时间的压力分布曲线依时间变不同时间的压力分布曲线依时间变化互成一组平行的曲线族化互成一组平行的曲线族。此时这种情况称。此时这种情况称为拟稳定状态。为拟稳定状态。2 2 产能公式推导产能公式推导 呈呈拟拟稳稳态态实实例例：正正常常生生产产期期内内的的压压力力消消耗耗方方式式开开发发，多井采气的气田。多井采气的气田。拟拟稳稳态态采采气气特特点点：气气井井采采气气全全靠靠排排气气范范围围内内气气体体本本
13、身的弹性膨胀，没有外部气源补给。身的弹性膨胀，没有外部气源补给。对此情况对此情况，由气体等温压缩的定义式可以推得，由气体等温压缩的定义式可以推得(34)式中式中V V气体控制的烃孔隙体积；气体控制的烃孔隙体积；C Cg g气体等温压缩率；气体等温压缩率；q qscsc恒定的采气量。恒定的采气量。Pehrwrep 如如上上图图所所示示的的模模型型和和导导出出达达西西产产能能公公式式作作法法，设设想想圆圆形形气气层层中中心心一一口口井井定定产产量量采采气气，在在任任一一半半径径r r，流流过过的的流流量量 与与r r到到边边界界半半径径之之间间的的气气层层体体积成正比积成正比式中式中 h h地层有
14、效厚度；地层有效厚度；孔隙度；孔隙度；换算到标准状态换算到标准状态r r处的流量。处的流量。(35)当当r r=r rw w时时r rw w 11说说明明试试井存在井存在问题问题，须须重新重新进进行行试试井。井。C C系数系数第四节第四节 气井产能试井工艺气井产能试井工艺 1 1地面流程地面流程 不不含含硫硫化化氢氢的的干干气气井井：主主要要设设备备是是针针形形阀阀、流流量量计计、油油套套管管压压力力表表、静静重重压压力力计计、温温度度计计、取取样样装装置置和大气压力计等。和大气压力计等。若若是是生生产产井井试试气气，一一般般原原有有的的井井场场流流程程设设备备可可以以借用。借用。若若是是刚刚
15、完完钻钻的的井井试试气气，应应准准备备放放喷喷管管线线和和临临界界流流速流量计。速流量计。一一 试井设计试井设计 对于凝析气井和气水井：井内的流体是气液两相，针形阀之后增加保温或防水合物设备及安装气液分离器、气液取样装置和计量仪表。对于含硫化氢的气井：除设备、仪表和管线需要考虑抗硫材质和采取防硫措施外，应采用撬装式轻型硫装置处理含硫气体。若气体无法处理，应在远离井口（25m以外）安装离地高度不低于12m的火炬管线，在取得环保部门的同意下点火燃烧。2仪表 对于气井对于气井，需测试井口需测试井口最大关井压力最大关井压力、井井口流动压力口流动压力，套管压力表和油管表套管压力表和油管表精度等级要符精度
16、等级要符合试井要求，试井前必须用合试井要求，试井前必须用标准压力表或静重压标准压力表或静重压力计力计校压，同时进行校压，同时进行井口测压井口测压也是必要的。也是必要的。对于气水同产井或井底大段积液的井对于气水同产井或井底大段积液的井，应下井底压力计测压。如果不可能，也只应下井底压力计测压。如果不可能，也只有根据地面生产资料进行计算。有根据地面生产资料进行计算。生生产产井井试试气气：气气体体流流量量一一般般都都用用孔孔板板流流量量计计测量。测量。新新井井试试气气使使用用临临界界流流速速流流量量计计，对对孔孔板板、温温度度计计和和压压力力表表应应检检查查和和校校正正。此此外外，对对产产气气量量、产
17、油量的计量也应引起重视。产油量的计量也应引起重视。气气体体对对温温度度十十分分敏敏感感。试试井井前前，确确定定取取温温点和校正温度计点和校正温度计也要从严要求。也要从严要求。3放喷（放喷（井底有积液存在时）井底有积液存在时）需在较大的生产压差下，喷净井底积液。需在较大的生产压差下，喷净井底积液。如果气井是与集输管网相连，放喷意味着用较如果气井是与集输管网相连，放喷意味着用较大的产气量多生产一段时间。大的产气量多生产一段时间。如果这样作还不可能放喷干净，则有必要另拉如果这样作还不可能放喷干净，则有必要另拉放喷管线向大气放喷。放喷管线向大气放喷。4安排测试气量的顺序安排测试气量的顺序 试试井井的的
18、最最小小流流量量和和最最大大流流量量控控制制在在不不大大于于井井口口最最大关井压力的大关井压力的95%95%和不小于和不小于75%75%。流流量量的的选选择择需需在在所所确确定定的的流流量量范范围围内内，不不会会引引起起气井出砂或造成水的舌进或锥进。气井出砂或造成水的舌进或锥进。对于对于气水同产井气水同产井，最小产量应大于最小携水气量。，最小产量应大于最小携水气量。防防止止流流量量太太大大，造造成成井井口口温温度度过过低低或或调调压压（节节流流）压差过大促进水合物的生成。压差过大促进水合物的生成。对于对于凝析气井凝析气井，杜绝在地层或井底凝析出液烃，杜绝在地层或井底凝析出液烃 同时，流量的选择
19、还要顾及工程因素。同时，流量的选择还要顾及工程因素。通常试井的流量应是从小到大，按通常试井的流量应是从小到大，按正顺序试井正顺序试井。反反顺顺序序试试井井：可可以以提提高高井井底底温温度度，有有利利于于防防止止水水合合物的生成；排除井底积液。物的生成；排除井底积液。5确定压力稳定依据确定压力稳定依据低渗气藏低渗气藏：高高渗渗气气藏藏：井井口口压压力力降降低低（如如开开井井）或或恢恢复复（如如关关井井）的的过过程程中中，在在记记录录压压力力后后1515（或或3030）分分钟钟内内，压压力力变变化化小小于于前前一一个记录压力读数的千分之一，即可认为气井已稳定。个记录压力读数的千分之一，即可认为气井
20、已稳定。6 6 几个基本概念几个基本概念(1)(1)稳定测点稳定测点：流量和压力都不随时间变化：流量和压力都不随时间变化,一个流量和一个流量和对应的稳定压力为一个稳定测点。对应的稳定压力为一个稳定测点。(2)(2)工作制度工作制度：在一个流量下稳定生产时的情况。与稳：在一个流量下稳定生产时的情况。与稳定测点相同。定测点相同。(3)(3)改变工作制度改变工作制度：从一个流量稳定生产的状态改变到：从一个流量稳定生产的状态改变到另一个流量稳定生产的状态。另一个流量稳定生产的状态。(4)(4)产能试井稳定测点数：一般至少个测点。产能试井稳定测点数：一般至少个测点。(5)(5)测点顺序测点顺序：正常顺序
21、，流量由小：正常顺序，流量由小大；反常顺序，大；反常顺序，流量由大流量由大小。小。二、产能试井方法二、产能试井方法v常规回压试井常规回压试井v等时试井等时试井v修正等时试井修正等时试井、常规回压法试井、常规回压法试井(1)(1)、试井步骤、试井步骤、关井测压：、关井测压：测测量最大的井口关井量最大的井口关井压压力力 、开井试气：、开井试气：测测点不少于点不少于4 4个个，精确精确测测量量q qscsc和和p pwfwf。q qscsct t图图P Pwfwft t图图(2)(2)、要求：、要求：每个测点需稳定，即有四个稳定测点每个测点需稳定，即有四个稳定测点(q(qi i,P,Pwfiwfi)
22、；(3)(3)、资料处理、资料处理、二项式：、二项式：、等时试井、等时试井 (1)(1)目的：缩短试井时间。目的：缩短试井时间。对低渗气藏，对低渗气藏，P Pwfwf达到稳定的时间长。达到稳定的时间长。(2)(2)思路：思路：对前对前个个流量，取流量，取较短的相同开井时间较短的相同开井时间t t进行测试，得进行测试，得个不稳定个不稳定P Pwfwf，求出求出B B 第第5 5个个测点测点，为为一稳定测点，可求一稳定测点，可求A A。(4)(4)试井步骤：试井步骤：q qscsct t图图P Pwfwft t图图(5)(5)数据处理数据处理:、除延时点外，个不稳定测点进行拟合，求得、除延时点外，
23、个不稳定测点进行拟合，求得A A(t)(t)，B B，或，或C C(t)(t)，n n。、利用延时点求稳定的、利用延时点求稳定的A A或或C C。例如过延时点作斜。例如过延时点作斜率为率为B B的直线的直线,截距为截距为A A。、修正等时试井、修正等时试井(1)(1)目的：缩短试井时间。对等时试井的关井压力恢复到目的：缩短试井时间。对等时试井的关井压力恢复到P PR R作改进。作改进。(2)(2)思路：将关井时间改为与开井生产时间相等。思路：将关井时间改为与开井生产时间相等。(3)(3)步骤：步骤：q qscsct t图、图、P Pwfwft t图图(4)(4)数据处理：数据处理：、除延时点外
24、，个不稳定测点进行拟合，、除延时点外，个不稳定测点进行拟合，求得求得A A(t)(t)，B B或或C C(t)(t)。、利用延时点求、利用延时点求A A或或C C，例如过延时点作斜，例如过延时点作斜率为率为B B的直线的直线,截距为截距为A A。第五节第五节 完井方式对气流入井的影响完井方式对气流入井的影响基本完井方式基本完井方式：裸眼完井、射孔完、射孔砾：裸眼完井、射孔完、射孔砾石衬管完井。石衬管完井。一、裸眼完井一、裸眼完井用途：碳酸盐岩和坚硬砂岩气层。用途：碳酸盐岩和坚硬砂岩气层。二项式二项式:污染表皮系数污染表皮系数S Sd d：二、射孔完井二、射孔完井(1)(1)用途：用途：多层气藏
25、的分层开采多层气藏的分层开采分层压裂分层压裂分层酸化分层酸化砂岩砂岩(3)(3)二项式：二项式：Sp反映流线向孔眼汇集影响的系数；反映流线向孔眼汇集影响的系数；Sdp反映流体通过孔眼周围压实区和泥浆污染区影响的系数。反映流体通过孔眼周围压实区和泥浆污染区影响的系数。采用采用Mcleod公式计算。公式计算。dp速度系数，速度系数，m-1，rp射孔弹半径，射孔弹半径，m；Lp子弹射穿长度，子弹射穿长度，m；N 总射孔数。总射孔数。三、射孔砾石衬管完井三、射孔砾石衬管完井(1)(1)用途：用途：高渗透、胶结疏松的地层，防塌、防砂。砾高渗透、胶结疏松的地层，防塌、防砂。砾石尺寸是关键。出砂危害。石尺寸
26、是关键。出砂危害。(2)(2)二项式：二项式：AG砾石衬管层流系数（单向）；砾石衬管层流系数（单向）；BG 砾石衬管紊流系数（单向）；砾石衬管紊流系数（单向）；KG 砾石渗透率，砾石渗透率，10-3m2；L 射孔长度，射孔长度，m；G 速度系数，速度系数，m-1。1 1 稳定流和拟稳定流气井产能公式的形式有何异同，如稳定流和拟稳定流气井产能公式的形式有何异同，如何导出？何导出？2 2 如何利用三种试井资料求取产能二项式和经验公式？如何利用三种试井资料求取产能二项式和经验公式？3 3 表皮系数的正负与地层渗透率有何关系？表皮系数的正负与地层渗透率有何关系？4 4 如何判断试井测试达到稳定？如何判
27、断试井测试达到稳定？5 5 完井方式对气流入井有何影响？完井方式对气流入井有何影响？产能产能 产能试井产能试井 流入动态流入动态 流入动态曲线流入动态曲线 表皮效应表皮效应气井绝对无阻流量气井绝对无阻流量 正（负）顺序试井正（负）顺序试井 某某气气井井曾曾进进行行过过一一次次等等时时试试井井测测试试，先先进进行行了了4个个工工作作制制度度的的测测试试，紧紧接接着着又又进进行行了了一一次次延延时时测测试试，测测得得其其稳稳定定产产量量 q0（104m3/d），井井底底流流压压p0（Mpa）。先先利利用用其其4个个工工作作制制度度下下的的测测试试数数据据，作作图图回回归归后后，求求得得了了关关系系式式：，其其中中，pR为为地地层层压压力力（Mpa），pwf表表示示井井底底流流压压（Mpa）。求求该该气气井井的的指指数数式产能方程和无阻流量。式产能方程和无阻流量。