CN110984976A - 多层合采气井产量劈分方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种多层合采气井产量劈分方法。一种多层合采气井产量劈分方法，该过程如下：(1)根据气井标准状态下产气量Qsc和Kh值劈分得到产层j的产气量初始值；(2)得到产层j到产层n在标准状态下的气体体积流量之和；(3)计算气体流速初始值vj(0)下的雷诺数初始值Rej(0)和摩阻因子初始值fj(0)；(4)计算得到产层j到产层n在标准状态下的气体体积流量之和；(5)计算产层j的产量，并进行误差判定。本发明根据实际井筒压力数据和气井管流方程进行产量劈分，理论依据更充分，计算精度更准确。

Description

多层合采气井产量劈分方法
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种多层合采气井产量劈分方法。
背景技术
为提高单井产量，很多气藏采用多层合采方式开采，各层的产出情况是气藏剩余气分布研究的理论依据，而不同产气量、不同时刻气井各层贡献情况也不同，因此产量劈分一直是气藏动态分析的难点。
目前产量劈分常用的方法有产出剖面测试、Kh值劈分法、数值模拟法等。产出剖面测试可以准确测量气井该时刻的产量贡献情况，但由于不同时刻各层产量贡献不同，需要定期对所有气井进行测试，操作成本高；Kh值劈分法主要研究静态参数对产量的影响，无法考虑产量贡献随时间的变化，且忽略了技术、管理等方面的影响，计算结果与实际生产差距较大；数值模拟方法可以得到不同时刻各层的贡献情况，但计算过程复杂，且具有多解性，应用效果差。
发明内容
本发明旨在针对上述问题，提出一种通过较易获得的井底流压测试数据，快速计算气井该时刻各小层的产量，从而实现对多层合采气井的产量劈分。
本发明的技术方案在于：
一种多层合采气井产量劈分方法，包括如下步骤：
获取产层j和产层j-1底部的井底流压Pwfj，(Pwf)j-1、温度Tj，Tj-1、垂直深度Hj，Hj-1，计算得到平均压力
Figure BDA0002328161890000011
及平均温度
Figure BDA0002328161890000012
得到平均压力
Figure BDA0002328161890000013
及平均温度
Figure BDA0002328161890000014
下的天然气偏差因子
Figure BDA0002328161890000015
和天然气粘度
Figure BDA0002328161890000016
(2)气井生产层位共有n层，根据气井标准状态下产气量Qsc和Kh值劈分得到产层j的产气量初始值qscj(0)
Figure BDA0002328161890000017
进而得到产层j到产层n在标准状态下的气体体积流量之和
Figure BDA0002328161890000018
其中，Pwfj、(Pwf)j-1、
Figure BDA0002328161890000019
单位为MPa；Tj、Tj-1、
Figure BDA00023281618900000110
单位为K；Hj、Hj-1单位为m；Kj为产层j的平均渗透率，单位mD；hj为产层j的有效厚度，单位m；
Figure BDA00023281618900000111
单位为mPa·s；
Figure BDA00023281618900000112
无量纲；
(3)计算得到产层j底部到产层j-1底部井筒段的气体流速初始值vj(0)
Figure BDA0002328161890000021
(4)计算气体流速初始值vj(0)下的雷诺数初始值Rej(0)和摩阻因子初始值fj(0)
Figure BDA0002328161890000022
Figure BDA0002328161890000023
式中，e为管壁绝对粗糙度，单位m；R为摩尔气体常数，8.315×10-3MPa·m3/(kmol·k)；Re为雷诺数；D为生产管柱内径，单位m；γg为天然气相对密度；
(5)计算得到产层j到产层n在标准状态下的气体体积流量之和
Figure BDA0002328161890000024
Figure BDA0002328161890000025
式中，θ为气井管斜角，单位为°；
(6)计算产层j的产量qscj′
Figure BDA0002328161890000026
(7)若|qscj′-qscj(0)|/qscj′≤ε，其中，ε＝5％；则产层j的产量qscj即为qscj′；
若|qscj′-qscj(0)|/qscj＞ε，则以qscj′作为qscj(1)，重复步骤(3)-(6)，直至计算出符合误差条件的qscj。
其中，所述平均压力
Figure BDA0002328161890000027
平均温度
Figure BDA0002328161890000028
所述平均压力
Figure BDA0002328161890000029
及平均温度
Figure BDA00023281618900000210
下的天然气偏差因子
Figure BDA00023281618900000211
和天然气粘度
Figure BDA00023281618900000212
通过高压物性实验数据插值得到。
所述e取0.016×10-3m。
本发明的技术效果在于：
1.不测产气剖面的情况下，本发明通过井筒压力数据实现多层合采气井的产量劈分，大大节约了测试成本；
2.相对于Kh值劈分法，本发明可根据井筒压力测试数据得到气井不同阶段各层的产量贡献；
3.Kh值劈分法仅考虑了储层静态参数对产量的影响，数值模拟模型具有多解性，而本发明根据实际井筒压力数据和气井管流方程进行劈分产量，理论依据更充分，且计算精度更准确。
具体实施方式
具体实验例以鄂尔多斯盆地东南部S265井为例，该井为山2、山1、盒8三层合采，日产气量Qsc＝2.7610×104m3/d，产层处生产管柱为套管，套管内径D＝0.1594m，管壁绝对粗糙度e＝0.016×10-3m；三个产层底部垂深分别为H3＝2675.0m、H2＝2620.6m和H1＝2569.8m，平均渗透率K3＝0.15mD、K2＝0.11mD、K1＝0.13mD，有效厚度h3＝15m、h2＝5m、h3＝10m。通过高精度压力计测试得到三个产层底部的井筒压力值分别为Pwf3＝16.128776MPa、Pwf2＝16.077504MPa和Pwf1＝16.029593MPa，井筒温度分别为T3＝94.60℃、T2＝93.88℃和T1＝93.14℃，天然气相对密度γg＝0.5871。
利用本发明提供的多层合采气井产量劈分方法的具体实施过程如下。
一、计算产层3的产气量
(1)平均压力
Figure BDA0002328161890000031
平均温度
Figure BDA0002328161890000032
(2)通过高压物性实验数据插值得到平均压力、平均温度下的天然气偏差因子
Figure BDA0002328161890000033
和天然气粘度
Figure BDA0002328161890000034
(3)计算指数S3
Figure BDA0002328161890000035
(4)根据气井标准状态下产气量Qsc和Kh值劈分得到产层3产气量的初始值qsc3(0)
Figure BDA0002328161890000036
(5)计算产层3底部到产层2底部井筒段的气体流速初始值v3(0)
Figure BDA0002328161890000037
(6)计算气体流速初始值v3(0)下的雷诺数Re3(0)和摩阻因子f3(0)
Figure BDA0002328161890000041
Figure BDA0002328161890000042
(7)计算产层3在标准状态下的气体体积流量qsc3′为
Figure BDA0002328161890000043
误差判定：设定误差ε＝5％；|qsc3′-qsc3(0)|/qsc3′＝|1.3553-0.8754|/1.3553＝35.41％＞5％；不满足误差判定条件，进行第一次迭代，将qsc3′作为产层3的产量初始值qsc3(1)，即qsc3(1)＝qsc3′，重复步骤(5)-(7)，计算得到v3(1)＝0.057621m/s，Re3(1)＝51690.08，f3(1)＝0.0210，qsc3″＝1.4214×104m3/d，再次判断|qsc3″-qsc3(1)|/qsc3″＝|1.4214-1.3553|/1.4214＝4.65％<5％，满足误差判定条件；因此产层3的产量qsc3＝qsc3″＝1.4214×104m3/d。
二、计算产层2的产气量
(1)平均压力
Figure BDA0002328161890000044
平均温度
Figure BDA0002328161890000045
(2)通过高压物性实验数据插值得到平均压力、平均温度下的天然气偏差因子
Figure BDA0002328161890000046
和天然气粘度
Figure BDA0002328161890000047
(3)计算指数S2
Figure BDA0002328161890000048
(4)根据气井标准状态下产气量Qsc和Kh值劈分得到产层2产气量的初始值qsc2(0)
Figure BDA0002328161890000049
得到产层2到产层3在标准状态下的气体体积流量之和
Figure BDA00023281618900000410
Figure BDA00023281618900000411
(5)计算产层2底部到产层1底部井筒段的气体流速初始值v2(0)
Figure BDA0002328161890000051
(6)计算气体流速初始值v2(0)下的雷诺数Re2(0)和摩阻因子f2(0)
Figure BDA0002328161890000052
Figure BDA0002328161890000053
(7)计算产层2到产层3在标准状态下的气体体积流量之和为
Figure BDA0002328161890000054
(8)计算产层2的产量qsc2′
Figure BDA0002328161890000055
误差判定：设定误差ε＝5％；|qsc2′-qsc2(0)|/qsc2′＝|0.6831-0.3704|/0.6831＝45.78％＞5％；
不满足误差判定条件，进行第一次迭代：将qsc2′作为产层2的产量初始值qsc2(1)，即qsc2(1)＝qsc2′；
Figure BDA0002328161890000056
作为产层2到产层3体积流量之和初始值
Figure BDA0002328161890000057
即
Figure BDA0002328161890000058
重复步骤(5)-(8)，计算得到v2(1)＝0.089571m/s，Re2(1)＝80263.98，f2(1)＝0.0192，
Figure BDA0002328161890000059
qsc2″＝0.7933×104m3/d，再次判断|qsc2″-qsc2(1)|/qsc2″＝|0.7933-0.6831|/0.7933＝13.89％＞5％，不满足误差判定条件，继续迭代。将qsc2″作为产层2的产量初始值qsc2(2)，即qsc2(2)＝qsc2″，
Figure BDA00023281618900000510
作为产层2到产层3体积流量之和初始值
Figure BDA00023281618900000511
即
Figure BDA00023281618900000512
重复步骤(5)-(8)，计算得到v2(2)＝0.094261m/s，Re2(2)＝84466.93，f2(2)＝0.0190，
Figure BDA00023281618900000513
qsc2″′＝0.8049×104m3/d，再次判断|qsc2″′-qsc2(2)|/qsc2″′＝|0.8049-0.7933|/0.8049＝1.44％<5％，因此产层2的产量qsc2＝qsc2″′＝0.8049×104m3/d。
三、计算产层1的产气量
Figure BDA0002328161890000061
四、结果分析
对比发现，本发明计算结果与产气剖面测试误差较小，计算精度远大于Kh值劈产法，见表1。
表1本发明比Kh值劈产法对比
Figure BDA0002328161890000062

Claims (5)

1.一种多层合采气井产量劈分方法，其特征在于：包括如下步骤：
获取产层j和产层j-1底部的井底流压Pwfj，(Pwf)j-1、温度Tj，Tj-1、垂直深度Hj，Hj-1，计算得到平均压力
Figure FDA0002328161880000011
及平均温度
Figure FDA0002328161880000012
得到平均压力
Figure FDA0002328161880000013
及平均温度
Figure FDA0002328161880000014
下的天然气偏差因子
Figure FDA0002328161880000015
和天然气粘度
Figure FDA0002328161880000016
(2)气井生产层位共有n层，根据气井标准状态下产气量Qsc和Kh值劈分得到产层j的产气量初始值qscj(0)
Figure FDA0002328161880000017
进而得到产层j到产层n在标准状态下的气体体积流量之和
Figure FDA0002328161880000018
其中，Pwfj、(Pwf)j-1、
Figure FDA0002328161880000019
单位为MPa；Tj、Tj-1、
Figure FDA00023281618800000110
单位为K；Hj、Hj-1单位为m；Kj为产层j的平均渗透率，单位mD；hj为产层j的有效厚度，单位m；
Figure FDA00023281618800000111
单位为mPa·s；
Figure FDA00023281618800000112
无量纲；
(3)计算得到产层j底部到产层j-1底部井筒段的气体流速初始值vj(0)
Figure FDA00023281618800000113
(4)计算气体流速初始值vj(0)下的雷诺数初始值Rej(0)和摩阻因子初始值fj(0)
Figure FDA00023281618800000114
Figure FDA00023281618800000115
式中，e为管壁绝对粗糙度，单位m；R为摩尔气体常数，8.315×10-3MPa·m3/(kmol·k)；Re为雷诺数；D为生产管柱内径，单位m；γg为天然气相对密度；
(5)计算得到产层j到产层n在标准状态下的气体体积流量之和
Figure FDA00023281618800000116
Figure FDA00023281618800000117
式中，θ为气井管斜角，单位为°；
(6)计算产层j的产量qscj′
Figure FDA0002328161880000021
(7)若|qscj′-qscj(0)|/qscj′≤ε，其中，ε＝5％；则产层j的产量qscj即为qscj′。
2.根据权利要求1所述多层合采气井产量劈分方法，其特征在于：若|qscj′-qscj(0)|/qscj＞ε，则以qscj′作为qscj(1)，重复步骤(3)-(6)，直至计算出符合误差条件的qscj。
3.根据权利要求2所述多层合采气井产量劈分方法，其特征在于：所述平均压力
Figure FDA0002328161880000022
平均温度
Figure FDA0002328161880000023
4.根据权利要求3所述多层合采气井产量劈分方法，其特征在于：所述平均压力
Figure FDA0002328161880000024
及平均温度
Figure FDA0002328161880000025
下的天然气偏差因子
Figure FDA0002328161880000026
和天然气粘度
Figure FDA0002328161880000027
通过高压物性实验数据插值得到。
5.根据权利要求4所述多层合采气井产量劈分方法，其特征在于：所述e取0.016×10- 3m。
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CN111411946A (zh) * 2020-05-12 2020-07-14 中国石油大学(北京) 一种致密气藏气井开采方式的确定方法及装置
CN111411946B (zh) * 2020-05-12 2021-11-16 中国石油大学(北京) 一种致密气藏气井开采方式的确定方法及装置

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