低渗气田气井生产制度优化方法石油工程毕业论文 精品Word文档下载推荐.docx

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摘要

天然气是一种重要的能源，天然气井的优化程度直接影响到天然气采出程度。

影响天然气井开发的因素很多，本文将主要考虑水合物的防治、气井结盐、井底压力、井下节流、井筒积液等方面带来的影响，综合分析气井生产系统的整体优化措施。

确定和预测气井的产能是气井增产措施决策的基础，利用节点分析法预测改变有关部分的主要参数以及工作制度后气井产量的变化，优化生产系统中各个环节，力求充分发挥气藏的生产潜力，制定合理的工作制度，提高油气藏开发的经济效益。

关键词：

天然气；

气井生产系统；

参数优化

第一章前言

天然气是当今世界上公认的最清洁的能源，燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为石油的1/4，煤的1/800，号称“无污染能源”。

我国是开发利用天然气最早的国家，也是天然气资源比较丰富的国家之一，虽然对天然气的需求非常强劲，但是天然气的利用却一直比较落后。

在世界一次能源消费结构中，天然气占22%，中国则不足3%。

近年来，我国十分重视天然气的开发利用，以“西气东输”工程为标志，我国将在未来十年中大力开发天然气资源。

专家预计2020年天然气在世界能源组成中的比重将增加到29%左右,21世纪将成为主要能源，将是一个天然气世纪。

随着我国国民经济的持续发展，工业化程度的不断提高，对清洁能源的需求不断增大，预示着天然气具有很大的发展空间和良好的发展前景。

而目前我国天然气产业的发展与国民经济及社会发展很不适应。

为此，国家从能源结构调整、加强环保和可持续发展等基本国策出发，将大力发展天然气的开发利用，这将为天然气产业的发展创造良好环境。

1.1研究的目的与意义

气井生产系统分析是一个以气藏工程研究成果为基础的复杂系统工程。

每个气藏的开发和开采，都离不开气藏内部的多孔、多相渗流大系统和气井井筒举升与地面集输、分离的气井生产大系统。

这两个大系统把产层一气井一地面建设工程结合成为一个有机的统一整体。

两个大系统相互联系、相互作用的过程，就是气藏开发和气井开采的过程。

对气藏渗流大系统的研究，是气藏工程的任务，主要着重于产层，解决合理开发好气藏的问题。

对于气井生产大系统的研究，是采气工程的重要任务之一，主要着重于气井，解决合理开采好气井的问题。

两个大系统虽然着重点不同，却又紧密联系、紧密相关。

气井是产层的出口，是采气工作者用以控制气藏生产的手段。

气井开采不好，必然影响整个气藏的开发；

反之，如果气藏气水关系恶化，那么气井也很难实现稳定、正常生产。

因此，要合理开发好一个气藏，必须建立在依靠气井生产系统分析去科学开采好每一口气井的基础上；

要合理开采好气井，也必须以气藏工程为基础，从整个气藏的地质特点和储层特性等地质情况着眼，去指导气井生产系统分析，并在气井生产系统分析的基础上，制定出气井合理开采的采气工艺技术措施。

因而，搞好气井生产系统分析已成为指导气藏科学开发的重要原则之一。

一方面，由于每一个气藏和气井都有它的特殊性，这就不仅决定了整个气藏开发上所进行的气井生产系统分析的特点而且也决定了气井实施的采气工艺技术措施的特点；

另一方面，一个气藏在气藏工程研究的基础上，能否投入高效、高采收率的开发，也需要通过气井生产系统分析确定成熟、可靠，能有效应用于气藏的高效工艺技术:

气井能否正常生产，需要通过气井生产系统分析决策优化的气井开采工艺方式，强有力的气井作业手段以及人工举升助产措施；

天然气能否合理输送，需要通过气井生产系统分析提出有效的分离、计量输送技术措施:

气藏的开采能否降低天然气生产成本，提高综合经济效益，需要通过气井生产系统分析，解决好投入与产出的技术关键。

1.2研究内容

气井生产是个复杂系统工程，不合理的工艺制度，会导致气井产能降低、地层过早见水、形成水合物，从而影响气井的正常稳定生产。

本文将研究以下内容：

（1）影响气井正常生产的因素；

（2）气井生产优化内容；

（3）气井生产优化方法；

（4）优化设计。

1.3文献调研

1.气井生产优化内容

通过对现有文献的调研工作知道，影响气井生产的主要因素有井底流压对气井产量的影响，还有气井水合物的影响，井筒结盐，井筒积液等因素都对气井的正常生存造成了一定程度的影响。

2.气井生产优化方法进展

（1）在气井产能优化方面，通常采用节点分析法，气井节点分析方法就是运用系统工程理论将气井从气藏至分离器、集输站的各个生产环节视为一个完整的压力系统，就其各个部分在生产过程中的压力损耗进行综合分析，从而预测改变有关部分的主要参数以及工作制度后气井产量的变化，优化生产系统中各个环节，力求充分发挥气藏的生产潜力，制定合理的工作制度，提高油气藏开发的经济效益。

（2）防止水合物生成的有效方法

现场一般采用地面水套炉加热工艺，提高天然气流动温度。

降低天然气流动压力就是在维持原来的温度状态下使输气管道中的压力大幅度的降低。

加入干燥剂的目的是干燥天然气，脱去其中水份，防止天然气在输气管道中生成水合物；

加入抑制剂的目的是降低露点温度，现场多用甲醇、乙二醇等热力学抑制剂，近年来也研发出N一乙烯基毗咯烷酮（PVP）,N一乙烯基己内酞胺（PVCap）等动力学抑制剂。

1.4研究思路

从影响气井正常生产的因素出发，分析研究现有的优化方法，在生产制度方面，通常用的节点分析法没有考虑气藏本身的供气能力和井底积液、水合物、结盐等因素的影响。

本文综合考虑了以上各种因素对气井生产的影响，并提出了相应的防治措施。

第二章生产制度优化方法

在进行气井生产制度优化时，要知道地层压力、地层生产能力、以及流体在井筒中的流动规律，考虑气井生产的稳产期时要知道气井单井控制储量。

2.1气井地层压力的计算方法

1、Hasan和Kabir法

在无限大地层线形流动阶段后，经一过渡阶段即进入拟平面径向流阶段。

以常产量生产的一口气井与之相应的压力恢复曲线，就得半对数直线段的反映阶段。

此阶段的压力恢复可用Horner法表示为：

（2.1）

Hasam和Kabir在Horner方程的基础上，在进一步研究Mead的经验方法时，对式中对数项用泰勒公式展开，并进行必要的简化得到：

（2.2）

（2.2）式代表一条水平渐近线为的等轴双曲线，由于它是用一个无限大作用油气藏导出，所以，边界条件的任何变化都不能改变其形式。

（2.2）式中，在无限大的关井时间里，井底恢复压力将逐渐趋近于平均地层压力，则有：

或（2.3）

因此，只要我们能从压力恢复曲线拟合出如（2.3）式所示的形式，则其截距的算术平方根即为气井供给面积内的平均地层压力。

B值的确定：

可采用下式计算b值：

（2.4）

应用（2.4）式计算出b值之后，代入（2.2）式，再利用压力恢复曲线续流段部分数据进行线性回归分析，即可确定出气井的平均地层压力。

2、平均地层压力的截距法

压力恢复曲线的Horner法可表示为：

Hassan和Kabir经过进一步推导得到：

（2.5）

则地层压力：

（2.6）

3、两点法

在稳定回压试井的条件下,气井的产能方程可由下式表示:

（2.7）

式中——气井产量，104m3/d；

——气井的平均地层压力，MPa;

——气井的井底流动压力，MPa;

n——动态指数，取值为0.5～1.0；

C——产能系数。

气井的动态完全被层流控制时，n=0.5；

完全被湍流控制时，n=1.0。

以上式为基础，建立无因次形式：

（2.8）

式中

（2.9）

（2.10）

通过对不同时间常规多点稳定回压试井取得的68个测试点资料,建立了（2.11）式的相关经验公式:

（2.11）

将（2.9）,（2.10）代入（2.8）式得:

（2.12）

（2.12）式便是“两点法”计算气井地层压力的公式基础。

式中、可采用稳定回压试井的两点取得，仅、为未知数。

令稳定回压试井所取得的两点分别为（，）、（，），将这两点代入（2.12）式，解出得：

（2.13）

由（2.13）式看出，应用本方法计算平均地层压力，仅需知道两个单点的稳定回压测试的产量与井底流动压力。

2.2气藏储量的计算

对于一个具有天然水驱作用的不封闭性气藏，随着气藏的开采和地层压力的下降，将会引起天然边水或底水对气藏的水侵。

被水侵所占据的气藏的孔隙体积量，加上剩余天然气所占有的气藏的孔隙体积量，应当等于气藏的原始含气的孔隙体积量。

因此，可以直接写出水驱气藏的物质平衡方程式:

GBgi＝（G-Gp）Bg十（We-WpBw）（2.14）

式中：

G——气藏的地质储量，；

Gp——气藏的累积产气量，；

We——累积天然水侵量，；

Wp——累积产水量，；

Bw——地层水的体积系数；

Bgi——原始地层压力下天然气的体积系数；

Bg——目前地层压力下天然气的体积系数；

所以,可得水驱气藏的表达式为

（2.15）

Pi——气藏的原始地层压力，Mpa；

P——气藏的目前地层压力，MPa；

Ps——地面标准压力，MPa；

Tsc——地面标准温度，K；

T——气藏的地层温度，K；

Zi——Pi压力下的气体偏差系数；

Z——P压力下的气体偏差系数。

气藏没有连通的边、底水，即为定容封闭性气藏。

对于这类气藏，随着开采气藏的地层压力连续下降，故又有消耗式气藏之称。

因此，当We＝0和Wp＝0时，分别可以得到定容封闭性气藏物质平衡方程式（即压降法计算公式）：

G=/（1-）

2.3气井产能计算

无论是探井或是生产井，确定和预测气井的产能，都是必不可少的工作。

它不但涉及到气藏的早期评价，而且也是编制气田开发规划和方案的需要，是地面建设的依据和基础，气井增产措施决策的基础。

气井的绝对无阻流量是反映气井潜在产能的重要指标，是预测气井产能的基础。

无论是新发现的气探井，或是已投产的产气井，都需要不失时机地进行无阻流量的求算。

1、回压产能试井

气井的产能试井亦称回压试井。

1929年pierce和rowlinsfil首次提出了一个测量各种回压下井的生产能力的气井生产方法，后由rowlins和shell-hardt发表。

这种类型的试井一般称为“常规”回压试井，也称系统试井，又称多点测试方法。

是气井以多个产量生产的情况下，测取相应的稳定井底流压。

其测试方法是以一个较小的产量生产稳定后，测取相应的稳定井底流压，然后再增大产量，再测取相应的井底流压，如此改变4-5个工作制度。

这种方式要求气井以几种不同的稳定流量进行生产，每达到一稳定流量后紧跟着一个稳定的关井阶段。

系统试井资料的分析方法有压力分析法、压力平方法和拟压力分析三种方法。

其分析求得方程的形式有指数式