CN112324402B - 一种气田开发递减阶段增压开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气田产气递减阶段增压开采方法，将气田增压开采阶段划分为有气源补充增压开采和无气源补充增压开采两个阶段，有气源补充开采阶段以小于气田总产量的某一最佳初始产量作为增压起始点，然后根据增压气量递减情况分批次导入气井增压，整个有气源补充增压开采阶段压缩机增压量基本稳定在，所有气井气源补充完后，仍以规模进入无气源补充增压开采阶段，持续增压采气，直到气田废弃。

Description

一种气田开发递减阶段增压开采方法

技术领域

本发明属于气田开发技术领域，涉及气田开发递减阶段增压开采的方法。

背景技术

气田开发多采用压力衰竭式开发，随着开发的进行，气井压力产量逐渐降低。当气井压力降低到接近外输管网压力时，气井压力与管网压力基本无生产压差，气井产量大幅下降，气田稳产困难。为维持气田稳产和提高最终采收率，增压开采是气田开发中后期递减阶段维持稳产和提高采收率必不可少的技术手段。

气田增压开采就是在气田或区块建设增压站，采用压缩机对从井口来的天然气进行抽吸和对抽吸的天然气增压外输。一方面，抽吸降低了井口压力，增加了气井生产压差，从而实现气井正常生产；另一方面，抽吸的天然气经增压后压力高于外输压力，从而实现天然气外输。

目前，气田增压开采中压缩机装机容量均由地面工程设计按照传统方法(参见图1)来确定，装机容量一般按气田或增压区块最大产气量的1.25～1.5倍来确定，即：Q_A＝k*Q_max，Q_A＝(1.25～1.5)Q_max来确定，且整个气田以所有气井产气同时投入增压开采。由于气田已进入递减阶段，按传统方法确定压缩机装机容量设计建设的增压站存在装机容量偏大，加之增压后产量不断递减而缺乏气源补充，增压站建成后压缩机运行时间不长压缩机吸气压力就降低到设计的吸气压力低限，导致压缩机无法运行而整个增压区块气井无法正常生产，达不到预期增压效果。同时，因机组装机容量偏大，也造成了压缩机运行时功率浪费严重，建设投资过高浪费严重等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了气田开发递减阶段增压开采压缩机装机容量的确定方法，以解决气田递减阶段采用传统方法确定的压缩机装机容量偏大、建设投资和压缩机运行功率浪费严重、建成后压缩机吸气压力很快降低到设计压力低限而无法运行等问题。

本发明的技术方案是：

一种气田开发递减阶段增压开采方法，将气田增压开采阶段划分为有气源补充增压开采和无气源补充增压开采两个阶段，有气源补充开采阶段以小于气田总产量Q_T的某一最佳初始产量Q_Cmax作为增压起始点，然后根据增压气量递减情况分批次导入气井增压，整个有气源补充增压开采阶段压缩机增压量基本稳定在Q_Cmax，所有气井气源补充完后，仍以Q_Cmax规模进入无气源补充增压开采阶段，持续增压采气，直到气田废弃。

所述压缩机负荷率的75～95％之间产量规模作为最佳运行产量Q_Cmax，以此反求确定压缩机的装机容量。

所述确定压缩机的装机容量的步骤是：

(1)采用气藏工程或气藏数值模拟，在进行气田开采历史拟合基础上，设置多种初始增压气量、递减率、多批次导入的增压开采方案，通过气藏工程论证或数值模拟求得增压开采废弃时采收率最高方案，该方案对应的初始产量Q_Cmax即为所求增压开采初始开采规模；其数学表达式为：

式中：G_pmax,气田或区块增压开采期间获得最大累积采气量，10⁴m³；Q_Cmax，增压区块进行分阶段增压时首次进行增压的最大初始产量，10⁴m³/d；i，自然数；n，自然数，n≥2；D_ct，有气源补充时增压开采气量的递减率，a^-1；φ(D_ct)，有气源补充时增压采气量递减率随时间变化的函数；

0～t_n-1时段内气田或区块未进行增压开采的气井产量自然递减率；

未进入增压的气量递减率随时间变化的函数；Q_i，第i批次进入增压的气量，10⁴m³/d，i为0时无导入气量,即Q₀＝0；D_optimal，气田气井全部进入增压后根据增压开采的合理递减率；g(D_optimal)，无气源导入增压时增压气量递减率随时间变化的函数；0～t_n-1，生产运行时段，d或a；t_e，增压无经济效益而停止增压时的时间，d或a。

(2)然后在保证压缩机在无气源补充阶段的一定时段内达到最佳运行工况时，拟合不同递减率及装机容量系数k之间关系确定最佳装机容量系数，由最佳装机容量系数从而确定压缩机最佳装机容量；

其数学表达式为：

式中：

增压机装机容量系数，为合理递减率D_optimal的函数关系；Q_a，压缩机的装机容量，10⁴m³/d。

本发明的有益效果：

本发明基于增压开采分段实施，增压气井分批次导入增压思路，采用气藏数值模拟方法确定首次增压气量规模、分批进入增压气量、无气源补充阶段不同最合理递减率，从而反求压缩机合理装机容量规模，较传统方法的按气田最大产量规模的1.25～1.5倍确定压缩机装机容量且压缩机建成后气田全部气量一次性导入增压相比，能较大程度降低压缩机投资及建设规模，保证增压站建成后压缩机能长期以最佳工况运行和保证气田最大程度提高采收率和开采效益，同时降低了压缩机运行时功率的浪费和降低了运维成本。

附图说明

图1是传统的增压开采流程图

图2是本发明的增压开采流程图

图3是本发明一实例不同递减率下与装机容量系数关系曲线。

具体实施方式

参见图2，本发明的气田开发递减阶段增压开采方法，将气田增压开采阶段划分为有气源补充增压开采和无气源补充增压开采两个阶段，有气源补充开采阶段以小于气田总产量Q_T的某一最佳初始产量Q_Cmax作为增压起始点，然后根据增压气量递减情况分批次导入气井增压，整个有气源补充增压开采阶段压缩机增压量基本稳定在Q_Cmax，所有气井气源补充完后，仍以Q_Cmax规模进入无气源补充增压开采阶段，持续增压采气，直到气田废弃。

所述压缩机负荷率的75～95％之间产量规模作为最佳运行产量Q_Cmax，以此反求确定压缩机的装机容量。

所述确定压缩机的装机容量的步骤是：

(1)采用气藏工程或气藏数值模拟，在进行气田开采历史拟合基础上，设置多种初始增压气量、递减率、多批次导入的增压开采方案，通过气藏工程论证或数值模拟求得增压开采废弃时采收率最高方案，该方案对应的初始产量Q_Cmax即为所求增压开采初始开采规模；其数学表达式为：

上式中：G_pmax,气田或区块增压开采期间获得最大累积采气量，10⁴m³；Q_Cmax,增压区块进行分阶段增压时首次进行增压的最大初始产量，10⁴m³/d；i，自然数；n，自然数，n≥2；D_ct，有气源补充时增压开采气量的递减率，a^-1；φ(D_ct)，有气源补充时增压采气量递减率随时间变化的函数；

0～t_n-1时段内气田或区块未进行增压开采的气井产量自然递减率；

未进入增压的气量递减率随时间变化的函数；Q_i，第i批次进入增压的气量，10⁴m³/d，i为0时无导入气量,即Q₀＝0；D_optimal，气田气井全部进入增压后根据增压开采的合理递减率；g(D_optimal)，无气源导入增压时增压气量递减率随时间变化的函数；0～t_n-1，生产运行时段，d或a；t_e，增压无经济效益而停止增压时的时间，d或a。

(2)然后在保证压缩机在无气源补充阶段的一定时段内达到最佳运行工况时，拟合不同递减率及装机容量系数k之间关系确定最佳装机容量系数，由最佳装机容量系数从而确定压缩机最佳装机容量；

其数学表达式为：

式中：

增压机装机容量系数，为合理递减率D_optimal的函数关系；Q_a，压缩机的装机容量，10⁴m³/d。

下面是本发明的一个应用实例。

川西某气田经过多年开采，已进入低压低产增压开采阶段，该井区无新井补充。通过气藏工程论证，区块采用分阶段分批次导入气井增压开采，增压初始最佳规模为30×10⁴m³/d，直至气源补充完毕。为保持无气源补充的增压至少5年内压缩机能保持高效运行，通过模拟不同递减率方案下与装机容量系数k值之间的关系，从而得到增压开采装机容量系数k与递减率之间的关系，如图3所示。

拟合不同递减率与最优K值的关系，可得到某气田分阶段增压开采装机容量如下式：

Q_a＝(1.1895-1.9048D_optimal)Q_cmax

根据气藏论证，综合考虑增压开采运行成本、折旧及投资回收期等因素，该气田增压后递减率为5％时为最优方案，则压缩机的装机容量为：

Q_a＝(1.1895-1.9048D_optimal)Q_cmax＝32.7198(万方/天)

由于该气田采用本发明的技术方案，压缩机的装机容量选择合理，减少了设备资金投入，减低了运行成本，经济效果显著。

Claims (1)

1.一种气田开发递减阶段增压开采方法，将气田递减阶段增压开采阶段划分为有气源补充增压开采和无气源补充增压开采两个阶段，有气源补充开采阶段以小于气田总产量Q_T的某一最佳初始产量Q_Cmax作为增压起始点，然后根据增压气量递减情况分批次导入气井增压，整个有气源补充增压开采阶段压缩机增压量基本稳定在Q_Cmax，所有气井气源补充完后，仍以Q_Cmax规模进入无气源补充增压开采阶段，持续增压采气，直到气田废弃；

所述压缩机负荷率的75～95％之间产量规模作为最佳运行产量Q_Cmax，以此反求确定压缩机的装机容量；

所述确定压缩机的装机容量的步骤是：

(1)采用气藏工程或气藏数值模拟，在进行气田开采历史拟合基础上，设置多种初始增压气量、递减率、多批次导入的增压开采方案，通过气藏工程论证或数值模拟求得增压开采废弃时采收率最高方案，该方案对应的初始产量Q_Cmax即为所求增压开采初始开采规模；其数学表达式为：

式中：G_pmax,气田或区块增压开采期间获得最大累积采气量，10⁴m³；

增压区块进行分阶段增压时首次进行增压的最大初始产量，10⁴m³/d；i，自然数；n，自然数，n≥2；D_ct，有气源补充时增压开采气量的递减率，a^-1；φ(D_ct)，有气源补充时增压采气量递减率随时间变化的函数；

时段内气田或区块未进行增压开采的气井产量自然递减率；

未进入增压的气量递减率随时间变化的函数；Q_i，第i批次进入增压的气量，10⁴m³/d，i为0时无导入气量,即Q₀＝0；D_optimal，气田气井全部进入增压后根据增压开采的合理递减率；g(D_optimal)，无气源导入增压时增压气量递减率随时间变化的函数；0～t_n-1，生产运行时段，d或a；t_e，增压无经济效益而停止增压时的时间，d或a；

(2)然后在保证压缩机在无气源补充阶段的一定时段内达到最佳运行工况时，拟合不同递减率及装机容量系数k之间关系确定最佳装机容量系数，由最佳装机容量系数从而确定压缩机最佳装机容量；

其数学表达式为：

式中：

增压机装机容量系数，为合理递减率D_optimal的函数关系；Q_a，压缩机的装机容量，10⁴m³/d。

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