CN109242364A - 一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，是选取排液初段不同时间井口、井底压力，结合井筒温压分布及高温高压下PVT参数变化规律，建立高温高压气井井筒体积置换模型，通过对井筒内流体密度计算，得到特定时间段内的地层产气量，结合井底压力采用一点法折算无阻流量，获取单井产能。该方法能够在测试失败时提供较为可靠的单井产能、避免损失，也可以在测试成功时与最终结果进行比对、验证其可靠性，为高温高压气藏下步勘探开发方案决策提供可靠支持。

Description

一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法

技术领域

本发明涉及一种高温高压气井的产能测试评估方法，具体是一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法。

背景技术

高温高压气井对测试设备要求高，测试费用昂贵；测试管柱结构复杂，井下工具容易失效；测试液密度大，排液较常规井难度大；因此高温高压气井测试风险大，一旦测试失败会造成数千万甚至上亿的直接损失。以南海西部高温高压气藏探井X井为例，DST1测试过程中受高温高压影响，井下密封失效，测试被迫中止，无法获取有效产能。为弥补测试失败带来的损失，目前常采用区域规律图版法和MDT测试法计算产能。区域规律图版法主要是根据测井渗透率，结合区域规律图版进行产能估算，但测井解释得到的渗透率准确性较大程度依赖于经验，高温高压区域经验较少，导致计算准确性较低。其次区域规律图版需要大量已测井数据支撑，高温高压领域目前测试井数较少，导致模板计算可靠性差。MDT测试法测出地层流度反推试井渗透率，再采用公式计算产能，但受限于MDT的测试方式，测试时间短、测试段短、造成的流动范围小，且测试期间一直有钻完井侵入液产出，无法直接获取气相渗透率。其次根据MDT测试流度反推试井渗透率，需要精确掌握流体黏度，泥浆滤液在高温高压下的物性通常难以获取，计算得到试井渗透率准确性较低。最后采用产能公式计算无阻流量，不同模型计算结果差异较大，且对输入参数精度要求较高，导致最终得到无阻流量准确性较低。

即使由于工程原因导致测试失败，压力计还是会记录排液初段的井口、井下压力，这些数据受到气体混入井筒测试液造成的影响，间接反应了地层的动态渗流过程，相较区域规律图版法和MDT测试法，更能够反映地层渗流特征，因此有必要对该过程进行分析，建立地层-井筒置换模型分析产能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，该方法能够在测试失败时提供较为可靠的单井产能、避免损失，也可以在测试成功时与最终结果进行比对、确保产能可靠性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，它包括如下步骤：

1)收集测试数据，筛选排液初段、井口见气前的两个时间的井口、井底压力，二者做差得到t₁和t₂时刻的井筒液柱压力：ΔP₁、ΔP₂；

2)结合地温梯度、测试液重度、井筒测试管柱结构、气体组分，模拟得到t₁和t₂时刻的井筒温度、压力分布；

3)偏差因子是天然气的特有参数，影响气体密度计算结果，在高温高压情况下，气体的性质变化大，偏差因子主要受压力影响，受温度影响较小，根据井筒的温压分布，计算不同压力下气体的偏差因子，再根据气体性质，得到井筒不同位置气体的密度，偏差因子与密度关系满足下式：

式中，ρ_g(h)为井深h处的气体密度，g/cm³；P_h为井深h处的井筒内压力，MPa；M为天然气的摩尔质量，g/kmol；Z_h为井深h处天然气的偏差因子，无量纲；T_h为井深h处气体的温度，℃；R为通用气体常数，取值8.3145MPa·cm³/(kmol·℃)；

4)根据测试液性质，得到井筒不同位置测试液的密度，在不同温压环境下的测试液的密度，均出自实验室的测定结果；

5)建立井筒气液两相密度模型，求取t₁和t₂时刻气体体积差；

6)计算t₁到t₂时刻的平均产气量；

7)利用井底流压和计算的平均产气量，采用南海西部高压气田一点法经验公式生成单井IPR曲线，计算该井无阻流量，获得单井产能。

进一步地，所述步骤5)中，建立井筒气液两相密度模型，求取t₁和t₂时刻气体体积差的具体方法如下：

(1)t₁和t₂时刻井筒dh微元段内压力满足下式：

式中，x₁、x₂为t₁和t₂时刻井筒内气体体积占比，小数；ρ_L(h)为井深h处的液体密度，g/cm³；g为重力加速度，取9.8m/s²；dP₁、dP₂为t₁和t₂时刻dh微元段内的压力；

(2)整个井筒t₁和t₂时刻的压力满足下式：

式中，H为井筒深度，m；

(3)将(2)中公式离散化，并与(1)中公式联立，得到t₁和t₂时刻井筒中井底与井口压差：

式中，n为井筒离散后的段数；

(4)将(3)中公式上下做差，得到t₁到t₂时刻进入井筒的体积占比：

(5)计算t₁到t₂时刻进入井筒的气体体积：

式中，ΔV为t₁到t₂时刻进入井筒的气体体积，m³；V_w为与地层连通的井筒体积，m³；B_g(i)、B_L(i)分别为气体和液体的体积系数。

进一步地，所述步骤6)中，计算t₁到t₂时刻的平均产气量的公式如下：

式中，Q为该井日产量，m³/d。

进一步地，所述步骤7)中，计算该井无阻流量的公式如下：

式中，Q_AOF为该井无阻流量，m³/d；P_wf2为t₂时刻的井底压力，MPa；P_i为原始地层压力，MPa。

本发明的有益效果：利用井筒排液初段的井口、井底压力数据求取单井无阻流量的产能评价技术，该方法能够在测试失败时提供较为可靠的单井产能、避免损失，也可以在测试成功时与最终结果进行比对、确保产能可靠性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：

图1为井口、井底压力在时间段内的分布图；

图2为井筒内不同深度的温度分布图；

图3为井筒内不同深度的压力分布图；

图4为不同压力下气体的偏差因子的分布图；

图5为井筒不同位置气体的密度ρ_g(h)的分布图；

图6为井筒不同位置测试液的密度ρ_L(h)的分布图；

图7为单井IPR曲线图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例所述的一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，是选取排液初段不同时间井口、井底压力，结合井筒温压分布及高温高压下PVT参数变化规律，建立高温高压气井井筒体积置换模型，通过对井筒内流体密度计算，得到特定时间段内的地层产气量，结合井底压力采用一点法折算无阻流量，获取单井产能，具体包括如下步骤：

1)收集测试数据，筛选排液初段(井口、井底压力同步下掉)、井口见气前的两个时间的井口、井底压力，二者做差得到t₁和t₂时刻的井筒液柱压力：ΔP₁、ΔP₂，见图1。

2)结合地温梯度、测试液重度、井筒测试管柱结构、气体组分，模拟得到t₁和t₂时刻的井筒温度分布，见图2；以及压力分布，见图3。

3)在高温高压情况下，气体的性质变化大，偏差因子主要受压力影响，受温度影响较小，根据井筒的温压分布，实验温度为191℃，计算不同压力下气体的偏差因子，也称为偏差系数，见图4；再根据气体性质，得到井筒不同位置气体的密度ρ_g(h)的分布，见图5，偏差因子与密度关系满足下式：

式中，ρ_g(h)为井深h处的气体密度，g/cm³；P_h为井深h处的井筒内压力，MPa；M为天然气的摩尔质量，g/kmol；Z_h为井深h处天然气的偏差因子，无量纲；T_h为井深h处气体的温度，℃；R为通用气体常数，取值8.3145MPa·cm³/(kmol·℃)。

4)根据测试液性质，得到井筒不同位置测试液的密度ρ_L(h)的分布，见图6，测试液的密度，均出自实验室的测定结果。

5)建立井筒气液两相密度模型，求取t₁和t₂时刻气体体积差：

(1)t₁和t₂时刻井筒dh微元段内压力满足下式：

式中，x₁、x₂为t₁和t₂时刻井筒内气体体积占比，小数；ρ_L(h)为井深h处的液体密度，g/cm³；g为重力加速度，取9.8m/s²；dP₁、dP₂为t₁和t₂时刻dh微元段内的压力。

(2)整个井筒t₁和t₂时刻的压力满足下式：

式中，H为井筒深度，m。

(3)将(2)中公式离散化，并与(1)中公式联立，得到t₁和t₂时刻井筒中井底与井口压差：

式中，n为井筒离散后的段数。

(4)将(3)中公式上下做差，得到t₁到t₂时刻进入井筒的体积占比：

(5)计算t₁到t₂时刻进入井筒的气体体积：

式中，ΔV为t₁到t₂时刻进入井筒的气体体积，m³；V_w为与地层连通的井筒体积(图3)，m³；B_g(i)、B_L(i)分别为气体和液体的体积系数。

6)计算t₁到t₂时刻的平均产气量：

式中，Q为该井日产量，m³/d。

7)利用井底流压和计算的平均产气量，采用南海西部高压气田一点法经验公式生成单井IPR曲线，见图7，计算该井无阻流量，获得单井产能：

式中，Q_AOF为该井无阻流量，m³/d；P_wf2为t₂时刻的井底压力，MPa；P_i为原始地层压力，MPa。

上面所述的实施仅仅是对本发明实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的等效结构和直接或间接运用在相关的技术领域，均应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，它包括如下步骤：

1)收集测试数据，筛选排液初段、井口见气前的两个时间的井口、井底压力，二者做差得到t₁和t₂时刻的井筒液柱压力：ΔP₁、ΔP₂；

2)结合地温梯度、测试液重度、井筒测试管柱结构、气体组分，模拟得到t₁和t₂时刻的井筒温度、压力分布；

3)偏差因子是天然气的特有参数，影响气体密度计算结果，在高温高压情况下，气体的性质变化大，偏差因子主要受压力影响，受温度影响较小，根据井筒的温压分布，计算不同压力下气体的偏差因子，再根据气体性质，得到井筒不同位置气体的密度，偏差因子与密度关系满足下式：

式中，ρ_g(h)为井深h处的气体密度，g/cm³；P_h为井深h处的井筒内压力，MPa；M为天然气的摩尔质量，g/kmol；Z_h为井深h处天然气的偏差因子，无量纲；T_h为井深h处气体的温度，℃；R为通用气体常数，取值8.3145MPa·cm³/(kmol·℃)；

4)根据测试液性质，得到井筒不同位置测试液的密度，在不同温压环境下的测试液的密度，均出自实验室的测定结果；

5)建立井筒气液两相密度模型，求取t₁和t₂时刻气体体积差；

6)计算t₁到t₂时刻的平均产气量；

7)利用井底流压和计算的平均产气量，采用南海西部高压气田一点法经验公式生成单井IPR曲线，计算该井无阻流量，获得单井产能。

2.根据权利要求1所述的高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，其特征在于：所述步骤5)中，建立井筒气液两相密度模型，求取t₁和t₂时刻气体体积差的具体方法如下：

(1)t₁和t₂时刻井筒dh微元段内压力满足下式：

式中，x₁、x₂为t₁和t₂时刻井筒内气体体积占比，小数；ρ_L(h)为井深h处的液体密度，g/cm³；g为重力加速度，取9.8m/s²；dP₁、dP₂为t₁和t₂时刻dh微元段内的压力；

(2)整个井筒t₁和t₂时刻的压力满足下式：

式中，H为井筒深度，m；

(3)将(2)中公式离散化，并与(1)中公式联立，得到t₁和t₂时刻井筒中井底与井口压差：

式中，n为井筒离散后的段数；

(4)将(3)中公式上下做差，得到t₁到t₂时刻进入井筒的体积占比：

(5)计算t₁到t₂时刻进入井筒的气体体积：

式中，ΔV为t₁到t₂时刻进入井筒的气体体积，m³；V_w为与地层连通的井筒体积，m³；B_g(i)、B_L(i)分别为气体和液体的体积系数。

3.根据权利要求2所述的高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，其特征在于：所述步骤6)中，计算t₁到t₂时刻的平均产气量的公式如下：

式中，Q为该井日产量，m³/d。

4.根据权利要求1所述的高温高压气井模拟井筒体积置换产能评价法，其特征在于：所述步骤7)中，计算该井无阻流量的公式如下：

式中，Q_AOF为该井无阻流量，m³/d；P_wf2为t₂时刻的井底压力，MPa；P_i为原始地层压力，MPa。