CN108344853A - 平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法，包括：取得实际储层岩心若干块；把岩心划分为低渗、高渗两大类；把低渗岩心、高渗岩心分别装入低渗管岩心夹持器、高渗管岩心夹持器；升温至气藏地层温度T，升高回压至地层压力P的1.1倍，低渗管与高渗管岩心孔隙压力与地层压力一致，围压比地层压力大4MPa；降低回压至P₁=0.95P、P₂=0.9P、P₃=0.85P、P₄=0.8P，得到对应的稳定气体流量Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，根据方程△P²=A₁*Q+B₁*Q²，绘制△P²/Q～Q曲线，确定A₁、B₁；建立径向流直井产能方程系数A₂、B₂与一维线性流产能方程系数A₁、B₁的转换关系，得到实际气井产能。本发明原理可靠，操作简便，综合考虑了储层平面非均质性、直井径向流渗流特征，具有广阔的市场前景。

Description

平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量实验测试方法。

背景技术

定容干气气藏指的气体组分C₅以上组分含量很少，在储层中及地面分离器条件下均没有液态烃析出，且气藏无边、底水体的气藏类型。气井绝对无阻流量指的是井底流压为大气压时的气井产量，是衡量气井生产能力大小的重要指标。气体渗流按照流线方向可以划分为线性流、径向流及球形流；大多数直井渗流流态表现出气井径向流渗流特征，即在同一水平面上，流线呈放射状，越靠近井底，渗流面积越小，渗流速度越大。大多数气藏受成藏条件限制，储层渗透率纵向以及平面物性差异较大；平面非均质气藏一般表现为近井区渗透率大、远井区渗透率低的特征。

气井绝对无阻流量确定主要有三大类方法：一是现场产能试井(李士伦等编著，天然气工程[M]第二版.石油工业出版社，2008.8)；二是理论计算方法(邓惠，冯曦，杨学锋等.龙岗礁滩气藏气井产能预测新方法[J]，天然气地球科学，2014,25(9)：1451-1454)；三是室内实验模拟方法，如油气储层岩心产能模拟实验系统(CN201510527223.8)，一种评价气井单井产能装置及方法(CN201611205481.5)，天然气储层多层合采产能模拟实验方法(CN201610855075.7)等。纵观上述方法，主要存在三方面不足：(1)现场产能试井一般采用定产量测试方法，投入大、影响气井的正常生产；(2)理论计算方法基于现场产能测试资料统计分析，与实际气井产能存在一定偏差；(3)实验测试方法多针对多层气藏，采用定流量测试方法，当气藏压力高于50MPa时，目前高压质量流量计达不到实验测试条件，且现有实验测试方法认为室内一维岩心渗流实验测试的产能即为气井产能，与实际气井径向流渗流特征不相符，误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法，通过改进现有常规岩心渗流实验测试装置及方法，综合考虑了储层平面非均质性、直井径向流渗流特征，该方法原理可靠、简单适用，具有广阔的市场前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法，依次包括以下步骤：

(1)设气井低渗区平均渗透率K₀₁、平均束缚水饱和度S_wi1，高渗区平均渗透率K₀₂、平均束缚水饱和度S_wi2；至该井取得实际储层岩心若干块，测试岩心直径D_i、长度L_i，将岩心清洗、烘干后，测试渗透率K_i、孔隙度φ_i；

(2)根据气井低渗区、高渗区的平均渗透率选择合适的储层岩心，按照渗透率测试结果把岩心划分为低渗、高渗两大类，要求每类岩心渗透率与对应层段平均渗透率一致；

(3)把低渗岩心、高渗岩心分别装入低渗管岩心夹持器、高渗管岩心夹持器，根据每块岩心孔隙度、直径及长度计算低渗管岩心孔隙体积高渗管岩心孔隙体积

(4)连接实验测试装置，该装置由低渗管岩心夹持器、高渗管岩心夹持器、干气中间容器、地层水中间容器、量筒、气液分离器、气体流量计、驱替泵A、驱替泵B、围压泵A、围压泵B、回压泵、烘箱组成，所述低渗管岩心夹持器、高渗管岩心夹持器连接干气中间容器、驱替泵A和地层水中间容器、驱替泵B，低渗管岩心夹持器还连接量筒、围压泵A，高渗管岩心夹持器还连接气液分离器、气体流量计和围压泵B以及回压泵，所述低渗管岩心夹持器、高渗管岩心夹持器、干气中间容器、地层水中间容器均位于烘箱中；

(5)通过驱替泵B向低渗管岩心恒压注入地层水，直到量筒中可见一定体积的地层水，通过驱替泵B确定注入地层水体积V₃；启动驱替泵A采用恒压驱方式向低渗管岩心注入干气，直至量筒中的地层水量不变，记录此时量筒中水体积V₄，确定低渗管岩心束缚水体积为V₃-V₄，从而确定低渗管岩心束缚水饱和度S_w1(％)＝100*(V₃-V₄)/V₁，并与S_wi1一致；

通过驱替泵B向高渗管岩心注入地层水，直到气液分离器中可见一定体积的地层水，根据驱替泵B确定注入地层水体积V₅；启动驱替泵A采用恒压驱方式向高渗管岩心注入干气，直至分离器中的地层水量不变，记录此时分离器中水体积V₆，确定高渗管岩心束缚水体积为V₅-V₆，从而确定高渗管岩心束缚水饱和度S_w2(％)＝100*(V₅-V₆)/V₂，并与S_wi2一致；

(6)升高烘箱温度至气藏地层温度T，升高回压泵的压力至地层压力P的1.1倍，通过驱替泵A同步增加低渗管岩心夹持器与高渗管岩心夹持器的岩心孔隙压力，使其与地层压力一致，通过围压泵A、围压泵B分别增加低渗管岩心夹持器与高渗管岩心夹持器的围压，使其比地层压力大4MPa；

(7)保持驱替泵A恒压模式，降低回压泵的压力至P₁＝0.95P，观测气体流量计流量，当气体流量在30分钟内保持不变时，记录压力P₁对应的稳定气体流量Q₁；

(8)依次测试回压泵的压力分别在P₂＝0.9P、P₃＝0.85P、P₄＝0.8P对应的稳定气体流量Q₂、Q₃、Q₄，借鉴常规回压试井二项式产能方程△P²＝A₁*Q+B₁*Q²(李士伦等编著，天然气工程[M]第二版.石油工业出版社，2008.8：100-101)，绘制△P²/Q～Q的关系曲线，△P²＝地层压力²-回压²，从该曲线的截距、斜率确定产能方程系数A₁、B₁，从而得到一维线性流动条件下岩心的产能Q_AOF1：

(9)由于实际气井具有径向流渗流特征，建立径向流直井产能方程系数A₂、B₂与一维线性流产能方程系数A₁、B₁之间的转换关系，通过下式得到实际的气井产能Q_AOF2：

式中h表示储层厚度、r_e表示单井泄气半径、r_w表示井筒半径、L表示低渗管及高渗管组合岩心长度、D表示岩心直径。

与现有技术相比，本发明提供的平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量实验测试方法，采用定压测试技术，原理可靠、操作简便、经济适用，综合考虑了储层平面非均质性、直井径向流渗流特征，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试装置。

图中：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12—阀门；13—驱替泵A、14—驱替泵B、15—围压泵A、16—围压泵B、17—回压泵；18、19、20—压力表；21—回压阀；22—气体流量计；23—气液分离器；24—量筒；25—低渗管岩心夹持器；26—高渗管岩心夹持器；27—干气中间容器；28—地层水中间容器；29—三通阀；30—烘箱。

图2为某气藏岩心实验产能测试结果图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例进一步说明本发明。

平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法，依次包括以下步骤：

(1)某气井低渗区平均渗透率K₀₁＝10.85mD、平均束缚水饱和度S_wi1＝46.5％；高渗区平均渗透率K₀₂＝35.1mD、平均束缚水饱和度S_wi2＝35.5％。取得实际储层岩心10块，测试岩心直径D_i(cm)、长度L_i(cm)；岩心清洗、烘干后，测试渗透率K_i(mD)、孔隙度φ_i(％)，具体测试结果见表1。

表1 10块岩心物性测试结果

(2)根据该气井高渗区、低渗区渗透率选择合适的储层岩心，按照渗透率测试结果把岩心划分为高渗、低渗两大类；高渗岩心平均渗透率35.6mD、低渗岩心平均渗透率10.98mD，与该井高渗区、低渗区平均物性一致。

(3)把划分好的低渗、高渗岩心分别装入图1中的低渗管岩心夹持器25、高渗管岩心夹持器26中。根据每块岩心孔隙度、直径及长度计算低渗管岩心孔隙体积V₁＝10.23mL、高渗管岩心孔隙体积V₂＝11.80mL。

(4)按照图1所示连接实验测试装置，抽真空后保持所有阀门处于关闭状态。

该装置由低渗管岩心夹持器25、高渗管岩心夹持器26、干气中间容器27、地层水中间容器28、量筒24、气液分离器23、气体流量计22、驱替泵A13、驱替泵B14、围压泵A15、围压泵B16、回压泵17、烘箱30组成，所述低渗管岩心夹持器25、高渗管岩心夹持器26连接干气中间容器27、驱替泵A13和地层水中间容器28、驱替泵B14，低渗管岩心夹持器还连接量筒24、围压泵A15，高渗管岩心夹持器还连接气液分离器23、气体流量计22和围压泵B16以及回压泵17，所述低渗管岩心夹持器25、高渗管岩心夹持器26、干气中间容器27、地层水中间容器28均位于烘箱30中。

(5)打开阀门2、4、5、8、9，并保持三通阀29与量筒24连通，通过驱替泵B 14向低渗管岩心恒压注入地层水，直到量筒24中可见一定体积的地层水，根据驱替泵B确定注入地层水体积V₃＝21.3mL；然后关闭阀门4，开启阀门1、3，启动驱替泵A13采用恒压驱方式向低渗管岩心注入干气，直至量筒24中的地层水量不变，记录此时量筒中水体积V₄＝16.5 5mL，确定低渗管岩心束缚水体积为4.75mL，从而确定低渗管岩心束缚水饱和度S_w1＝46.43％，与S_wi1一致。

关闭阀门3、5、8，切断三通阀29与量筒24的连接；开启阀门4、6、7、10、11、12，使三通阀29与高渗管岩心夹持器26连通；通过驱替泵B14向高渗管岩心注入地层水，直到分离器23中可见一定体积的地层水，根据驱替泵B确定注入地层水体积V₅＝28.6mL；然后关闭阀门4，开启阀门1、3，启动驱替泵A13采用恒压驱方式向高渗管岩心注入干气，直至气液分离器23中的地层水量不变，记录此时分离器中水体积V₆＝24.42mL，确定高渗管岩心束缚水体积为4.18mL，从而确定高渗管岩心束缚水饱和度S_w2＝35.42％，与S_wi2一致。

(6)关闭阀门6、7，开启阀门5、8，升高烘箱温度至气藏地层温度T＝85℃。升温同时，升高回压泵17的压力至地层压力的1.1倍(地层压力P为60MPa，回压阀21的压力为66MPa)。通过驱替泵A13同步增加低渗管岩心夹持器25与高渗管岩心夹持器26的岩心孔隙压力；通过围压泵A15、围压泵B16增加低渗管岩心夹持器25及高渗管岩心夹持器26的围压，直到压力表18、19及20的压力与地层压力P一致，低渗管及高渗管的岩心夹持器围压为64MPa,比地层压力P大4MPa。

(7)保持驱替泵A13恒压模式、压力保持地层压力P不变，降低回压泵17的压力至P₁＝57MPa，观测气体流量计22的流量，当气体流量在30分钟内保持不变时，记录压力P₁对应的稳定气体流量Q₁＝1210ml/min。

(8)按照步骤(7)的方式，依次测试回压泵17的压力分别在P₂＝54MPa、P₃＝51MPa、P₄＝48MPa对应的稳定气体流量Q₂＝2050ml/min、Q₃＝2445ml/min、Q₄＝3070ml/min。借鉴常规回压试井二项式产能方程数据解释方法，计算一维线性流动条件下岩心测试产能Q_AOF1(10⁴m³/d)。

测试点	地层压力,MPa	回压，MPa	压差△P2，MPa	气井产量Q，104m3/d	△P2/Q
						1	60	57	9	0.00017424	2014462.81
2	60	54	36	0.0002952	2317073.17
						3	60	51	81	0.00035208	2837423.31
4	60	48	144	0.00044208	2931596.09

根据上表中的数据绘制△P²/Q～Q的关系曲线，纵坐标为△P²/Q、横坐标为Q；然后，分别根据直线(见图2)的斜率B₁＝3690636842.26、直线与纵坐标轴的截距A₁＝1359266.67，确定一维线性流动岩心产能方程△P²＝1359266.67*Q+3690636842.26*Q²，从而确定岩心测试的产能Q_AOF1＝0.00082×10⁴m³/d。

(9)根据渗流理论，建立径向流直井产能方程系数(A₂、B₂)与一维线性流产能方程系数(A₁、B₁)之间的转换关系，其中储层厚度h＝20m、单井泄气半径r_e＝1000m、井筒半径r_w＝0.065m表示、低渗管及高渗管组合岩心长度L＝0.522m。

根据确定的实际气井的产能方程系数，计算实际井产能Q_AOF2＝34.37×10⁴m³/d：

Claims (2)

1.平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法，依次包括以下步骤：

(1)设气井低渗区平均渗透率K₀₁、平均束缚水饱和度S_wi1，高渗区平均渗透率K₀₂、平均束缚水饱和度S_wi2；至该井取得实际储层岩心若干块，测试岩心直径D_i、长度L_i，将岩心清洗、烘干后，测试渗透率K_i、孔隙度φ_i；

(2)根据气井低渗区、高渗区的平均渗透率选择合适的储层岩心，按照渗透率测试结果把岩心划分为低渗、高渗两大类，要求每类岩心渗透率与对应层段平均渗透率一致；

(3)把低渗岩心、高渗岩心分别装入低渗管岩心夹持器、高渗管岩心夹持器，根据每块岩心孔隙度、直径及长度计算低渗管岩心孔隙体积V₁、高渗管岩心孔隙体积V₂；

(4)连接实验测试装置，该装置由低渗管岩心夹持器(25)、高渗管岩心夹持器(26)、干气中间容器(27)、地层水中间容器(28)、量筒(24)、气液分离器(23)、气体流量计(22)、驱替泵A(13)、驱替泵B(14)、围压泵A(15)、围压泵B(16)、回压泵(17)、烘箱(30)组成，所述低渗管岩心夹持器(25)、高渗管岩心夹持器(26)连接干气中间容器(27)、驱替泵A(13)和地层水中间容器(28)、驱替泵B(14)，低渗管岩心夹持器还连接量筒(24)、围压泵A(15)，高渗管岩心夹持器还连接气液分离器(23)、气体流量计(22)和围压泵B(16)以及回压泵(17)，所述低渗管岩心夹持器(25)、高渗管岩心夹持器(26)、干气中间容器(27)、地层水中间容器(28)均位于烘箱(30)中；

(5)通过驱替泵B向低渗管岩心恒压注入地层水，直到量筒中可见一定体积的地层水，通过驱替泵B确定注入地层水体积V₃；启动驱替泵A采用恒压驱方式向低渗管岩心注入干气，直至量筒中的地层水量不变，记录此时量筒中水体积V₄，确定低渗管岩心束缚水体积为V₃-V₄，从而确定低渗管岩心束缚水饱和度S_w1(％)＝100*(V₃-V₄)/V₁，并与S_wi1一致；

通过驱替泵B向高渗管岩心注入地层水，直到气液分离器中可见一定体积的地层水，根据驱替泵B确定注入地层水体积V₅；启动驱替泵A采用恒压驱方式向高渗管岩心注入干气，直至分离器中的地层水量不变，记录此时分离器中水体积V₆，确定高渗管岩心束缚水体积为V₅-V₆，从而确定高渗管岩心束缚水饱和度S_w2(％)＝100*(V₅-V₆)/V₂，并与S_wi2一致；

(6)升高烘箱温度至气藏地层温度T，升高回压泵的压力至地层压力P的1.1倍，通过驱替泵A同步增加低渗管岩心夹持器与高渗管岩心夹持器的岩心孔隙压力，使其与地层压力一致，通过围压泵A、围压泵B分别增加低渗管岩心夹持器与高渗管岩心夹持器的围压，使其比地层压力大4MPa；

(7)保持驱替泵A恒压模式，降低回压泵的压力至P₁＝0.95P，观测气体流量计流量，当气体流量在30分钟内保持不变时，记录压力P₁对应的稳定气体流量Q₁；

(8)依次测试回压泵的压力分别在P₂＝0.9P、P₃＝0.85P、P₄＝0.8P对应的稳定气体流量Q₂、Q₃、Q₄，根据产能方程△P²＝A₁*Q+B₁*Q²，绘制△P²/Q～Q的关系曲线，△P²＝地层压力²-回压²，从该曲线的截距、斜率确定产能方程系数A₁、B₁，得到一维线性流动条件下岩心的产能Q_AOF1：

(9)建立径向流直井产能方程系数A₂、B₂与一维线性流产能方程系数A₁、B₁之间的转换关系，通过下式得到实际的气井产能Q_AOF2：

式中h表示储层厚度、r_e表示单井泄气半径、r_w表示井筒半径、L表示低渗管及高渗管组合岩心长度、D表示岩心直径。

2.如权利要求1所述的平面非均质性定容干气气藏直井绝对无阻流量测试方法，其特征在于，所述步骤(3)低渗管岩心孔隙体积V₁、高渗管岩心孔隙体积V₂是通过如下公式得到：