合理生產(chǎn)壓差的確定方法

1、測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法 測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法 測試合理生產(chǎn)壓差確定的意義測試合理生產(chǎn)壓差確定的意義 測試合理生產(chǎn)壓差確定應(yīng)考慮的因素測試合理生產(chǎn)壓差確定應(yīng)考慮的因素 測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法 測試合理生產(chǎn)壓差確定的意義測試合理生產(chǎn)壓差確定的意義 生產(chǎn)壓差過小，使得侵入井底附近地帶中生產(chǎn)壓差過小，使得侵入井底附近地帶中 鉆井泥漿中的固相微粒難以排除，達(dá)不到鉆井泥漿中的固相微粒難以排除，達(dá)不到 清除井壁附近污染的目的清除井壁附近污染的目的。 生產(chǎn)壓差過小，還可能使井筒中的積液難生產(chǎn)壓差過小，還可能使井筒中的積

2、液難 以排出，造成井底積液。以排出，造成井底積液。 測試合理生產(chǎn)壓差確定的意義測試合理生產(chǎn)壓差確定的意義 生產(chǎn)壓差過大，又可能造成氣體滲流的非生產(chǎn)壓差過大，又可能造成氣體滲流的非 線性效應(yīng)嚴(yán)重，使用壓力恢復(fù)資料所求得線性效應(yīng)嚴(yán)重，使用壓力恢復(fù)資料所求得 的地層滲透率值，不是反映地層的真實(shí)值的地層滲透率值，不是反映地層的真實(shí)值 。 生產(chǎn)壓差過大，還要造成井壁失穩(wěn)、垮塌生產(chǎn)壓差過大，還要造成井壁失穩(wěn)、垮塌 、地層出砂而使測試失敗或造成井壁附近、地層出砂而使測試失敗或造成井壁附近 儲層巖石永久性壓密，再次造成應(yīng)力污染儲層巖石永久性壓密，再次造成應(yīng)力污染 。 合理生產(chǎn)壓差確定應(yīng)考慮因素合理生產(chǎn)壓差確定

3、應(yīng)考慮因素 1. 井筒攜液問題井筒攜液問題 2. 返排泥漿侵入地層中的固相顆粒問題返排泥漿侵入地層中的固相顆粒問題 3. 考慮滲流的非線性問題考慮滲流的非線性問題 4. 儲層出砂的問題儲層出砂的問題 5. 考慮井筒中的問題考慮井筒中的問題 井筒攜液井筒攜液 在鉆井和完井過程中，都可能殘留液在鉆井和完井過程中，都可能殘留液 體在井底，在深井測試時，要在一開時要體在井底，在深井測試時，要在一開時要 能排出井底積液，因此，在設(shè)計生產(chǎn)壓差能排出井底積液，因此，在設(shè)計生產(chǎn)壓差 時，必須要考慮能在測試一開時，將井底時，必須要考慮能在測試一開時，將井底 積液排出。積液排出。 返排泥漿侵入地層中固相顆粒返排泥

4、漿侵入地層中固相顆粒 在高溫高壓氣井鉆井過程中，由于地層為在高溫高壓氣井鉆井過程中，由于地層為 高壓氣層，為防止發(fā)生井噴，往往需要加大泥高壓氣層，為防止發(fā)生井噴，往往需要加大泥 漿密度，這樣，當(dāng)鉆開油漿密度，這樣，當(dāng)鉆開油(氣氣)層時，泥漿就會層時，泥漿就會 侵入到儲層孔隙中，由于又是高溫，泥漿的性侵入到儲層孔隙中，由于又是高溫，泥漿的性 能難以穩(wěn)定，一些固相顆粒就脫離出來，堵塞能難以穩(wěn)定，一些固相顆粒就脫離出來，堵塞 儲層滲流通道，降低儲層滲透率。為此，在測儲層滲流通道，降低儲層滲透率。為此，在測 試時，需要考慮氣流速度，讓泥漿固相顆粒返試時，需要考慮氣流速度，讓泥漿固相顆粒返 排出來，以減

5、少儲層傷害。排出來，以減少儲層傷害。 非線性滲流非線性滲流 氣體在滲流時，井底附近極易產(chǎn)生非氣體在滲流時，井底附近極易產(chǎn)生非 線性效應(yīng)，非線性效應(yīng)的產(chǎn)生在井底產(chǎn)生線性效應(yīng)，非線性效應(yīng)的產(chǎn)生在井底產(chǎn)生 附加壓力降，并且會影響測試數(shù)據(jù)分析的附加壓力降，并且會影響測試數(shù)據(jù)分析的 質(zhì)量，造成分析結(jié)果的錯誤。質(zhì)量，造成分析結(jié)果的錯誤。 儲層出砂儲層出砂 在考慮合理生產(chǎn)壓差時，必須考慮儲在考慮合理生產(chǎn)壓差時，必須考慮儲 層的出砂問題。生產(chǎn)壓差越大，井眼周圍層的出砂問題。生產(chǎn)壓差越大，井眼周圍 巖石骨架應(yīng)力越大，儲層越容易破壞。因巖石骨架應(yīng)力越大，儲層越容易破壞。因 此，在考慮合理生產(chǎn)壓差時，必須考慮儲此，

6、在考慮合理生產(chǎn)壓差時，必須考慮儲 層出砂的問題。層出砂的問題。 油管油管強(qiáng)度及變形強(qiáng)度及變形 井筒中問題主要考慮油管的變形與破井筒中問題主要考慮油管的變形與破 壞、封隔器的失效等問題，即測試管柱的壞、封隔器的失效等問題，即測試管柱的 力學(xué)問題。力學(xué)問題。 測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法測試合理生產(chǎn)壓差的確定方法 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 從井筒攜液的角度研究合理生產(chǎn)壓差從井筒攜液的角度研究合理生產(chǎn)壓差 從返排泥漿侵入地層中的固相顆粒研究合理生產(chǎn)從返排泥漿侵入地層中的固相顆粒研究合理生產(chǎn) 壓差壓差 從滲流的非線性效應(yīng)研究合理生產(chǎn)壓差從滲流的非線性效應(yīng)研究合理生產(chǎn)壓差 從井

7、壁穩(wěn)定出砂的角度研究合理生產(chǎn)壓差從井壁穩(wěn)定出砂的角度研究合理生產(chǎn)壓差 合理生產(chǎn)壓差的綜合評判合理生產(chǎn)壓差的綜合評判 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 由于超深氣井具有壓力高、溫度高的由于超深氣井具有壓力高、溫度高的 特點(diǎn)。因此，超深氣井在地層中的滲流滿特點(diǎn)。因此，超深氣井在地層中的滲流滿 足如下的二項式滲流定律：足如下的二項式滲流定律： 其中：其中： 2 vv Kdr dp g g ZRT P g g 97.28 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 P：地層壓力，：地層壓力，MPa r：距氣中心的徑向距離，：距氣中心的徑向距離，m ：地層氣體粘度，：地層氣

8、體粘度，mPamPas s K K：地層有效滲透率，：地層有效滲透率，umum2 2 v v：地層條件下流向井底的氣體流速，：地層條件下流向井底的氣體流速，m/sm/s ：湍流引起的慣性阻力系數(shù)：湍流引起的慣性阻力系數(shù) ：氣體的氣體的密度密度 ：氣體的相對密度：氣體的相對密度 Z Z：氣體偏差系數(shù)：氣體偏差系數(shù) T T：氣藏溫度：氣藏溫度K K R R：通用氣體常數(shù)：通用氣體常數(shù) g g g 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 在地層中一截面處的氣體流速由下式表示：在地層中一截面處的氣體流速由下式表示： 已知?dú)怏w的體積系數(shù)可表示為：已知?dú)怏w的體積系數(shù)可表示為： 將其代入上式得

9、：將其代入上式得： rh Bq v gsc 2 sc sc g PT ZTP B sc scsc rhPT ZTPq v 2 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 將將氣體流速氣體流速v代入代入二項式滲流定律二項式滲流定律： 對上式進(jìn)行分離變量，并考慮取平均壓對上式進(jìn)行分離變量，并考慮取平均壓 力下的力下的 和和 值進(jìn)行積分得：值進(jìn)行積分得： 2222 22 Pr4 97.28 Pr2RTh ZTPq khT ZTPq dr dp sc scscg sc scgsc g Z 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 )4345. 0(lg 1084.84 4 22

10、w e sc scgsc wfe r r khT TPZq PP ) 11 ( 10966. 1 22 2216 ewsc scscg rrRTh PTqZ 其中：其中： 3/4 6 1011. 4 K 生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系 上式即為上式即為生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系式，生產(chǎn)壓差與氣產(chǎn)量之間的關(guān)系式， 可進(jìn)一步寫為：可進(jìn)一步寫為： 其中：其中： 1 222 scscwfe BqAqPP )4345. 0(log 1084.84 4 w e sc scg r r khT TPZ A ewsc scg rrRTh ZTP B 11 10966. 1 22 216 返

11、回1 返回2 從井筒攜液的角度從井筒攜液的角度 研究合理生產(chǎn)壓差研究合理生產(chǎn)壓差 在鉆井和完井過程中，都可能殘留液體在在鉆井和完井過程中，都可能殘留液體在 井底，在氣井的測試過程中，一個重要的作用井底，在氣井的測試過程中，一個重要的作用 就是要排除井底積液。根據(jù)文獻(xiàn)研究表明，運(yùn)就是要排除井底積液。根據(jù)文獻(xiàn)研究表明，運(yùn) 用氣流進(jìn)行井底排液需要的最小流速為：用氣流進(jìn)行井底排液需要的最小流速為： : :液體表面張力液體表面張力 (mN/m) 2 1 4/14/1 /)(912. 1 ggLc V 從井筒攜液的角度從井筒攜液的角度 研究合理生產(chǎn)壓差研究合理生產(chǎn)壓差 若測試管柱的橫切面積為若測試管柱的橫

12、切面積為A，則排液，則排液 所需要的最小流量為：所需要的最小流量為： 表面張力可按下式進(jìn)行計算表面張力可按下式進(jìn)行計算: : 其中：其中： TZAPVq cc /06. 3 )78.137()78.137()33.23( 206 8 . 1)78.137( )( T T )0362575. 0exp(76)33.23(P P87018. 05 .52)78.137( 從井筒攜液的角度從井筒攜液的角度 研究合理生產(chǎn)壓差研究合理生產(chǎn)壓差 只要已知溫度、壓力以及氣體性質(zhì)、只要已知溫度、壓力以及氣體性質(zhì)、 油管大小，則可以計算氣井排液所需要的油管大小，則可以計算氣井排液所需要的 最小流量最小流量qc，

13、將將qc代入代入(1)式式中，即可計中，即可計 算井筒攜液條件下，所要求的氣井最小生算井筒攜液條件下，所要求的氣井最小生 產(chǎn)壓差產(chǎn)壓差 。 1 P 從返排泥漿侵入地層中的從返排泥漿侵入地層中的 固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差 根據(jù)根據(jù)C.M.吉里耶夫的資料，充填在孔吉里耶夫的資料，充填在孔 隙中的微粒發(fā)生運(yùn)移的液流最小速度為：隙中的微粒發(fā)生運(yùn)移的液流最小速度為： 式中：式中： a a：帶時間因次的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，：帶時間因次的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，a=0.5a=0.51.71.7 d d：填充固相顆粒的直徑：填充固相顆粒的直徑 g g: :氣體的密度氣體的密度 )11 (gk d ak a d

14、 v og g c 從返排泥漿侵入地層中的從返排泥漿侵入地層中的 固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差 k ko o由下式計算：由下式計算： 式中：式中： r r：巖石密度：巖石密度 f f：顆粒摩擦系數(shù)：顆粒摩擦系數(shù) ：液流方向與氣井垂直方向的夾角，若：液流方向與氣井垂直方向的夾角，若 為直井，則有為直井，則有=90=90o o。 cossin 3 2 f g r o k 從返排泥漿侵入地層中的從返排泥漿侵入地層中的 固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差 若鉆井液固相顆粒侵入的深度為若鉆井液固相顆粒侵入的深度為L ，那么那么 ， 在在L處，返排泥漿侵入地層中的固相顆粒

15、必須處，返排泥漿侵入地層中的固相顆粒必須 的真實(shí)速度為：的真實(shí)速度為： 即：即： 根據(jù)滲流速度與真實(shí)速度的關(guān)系：根據(jù)滲流速度與真實(shí)速度的關(guān)系： 可得：可得： cL VV )11 (gk d ak a d V og g L L VV 滲 Lw VhLrq)(2 從返排泥漿侵入地層中的從返排泥漿侵入地層中的 固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差固相顆粒研究合理生產(chǎn)壓差 則：則： 又因?yàn)椋河忠驗(yàn)椋?所以：所以： 將將q q代入方程代入方程(1)式式中，可得將鉆井液中的固中，可得將鉆井液中的固 相顆粒返排入井的最小生產(chǎn)壓差相顆粒返排入井的最小生產(chǎn)壓差 。 hLr q V w L )(2 )11 (gk d ak

16、a d V og g L )11 ()(2gk d ak a d hLrq og g w 2 P 從滲流的非線性效從滲流的非線性效 應(yīng)研究合理生產(chǎn)壓差應(yīng)研究合理生產(chǎn)壓差 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?式中：式中： 稱為線性項，稱為線性項， 稱為非線性項。稱為非線性項。 為使試井解釋結(jié)果可靠，存在有非性為使試井解釋結(jié)果可靠，存在有非性 效應(yīng)項所的比例不能太大，否則，試井求效應(yīng)項所的比例不能太大，否則，試井求 出的參數(shù)的結(jié)果不可靠。由此，可得：出的參數(shù)的結(jié)果不可靠。由此，可得： 222 scscwfe BqAqPP sc Aq 2 sc Bq 從滲流的非線性效從滲流的非線性效 應(yīng)研究合理生產(chǎn)壓差應(yīng)研究合理生產(chǎn)壓差

17、 將將qsc代入代入(1)式中，可得從非線性效應(yīng)式中，可得從非線性效應(yīng) 所得到的最大生產(chǎn)壓差為所得到的最大生產(chǎn)壓差為 。 a Aq Bq sc sc 2 B aA qsc 3 P 從井壁穩(wěn)定出砂的從井壁穩(wěn)定出砂的 角度研究合理生產(chǎn)壓差角度研究合理生產(chǎn)壓差 從井壁巖石的堅固程度確定合理壓差從井壁巖石的堅固程度確定合理壓差 垂直井井壁巖石的堅固程度判據(jù)垂直井井壁巖石的堅固程度判據(jù)： 式中：式中： C：產(chǎn)層巖石抗壓強(qiáng)度，：產(chǎn)層巖石抗壓強(qiáng)度，MPa ：井壁巖石承受的最大切向應(yīng)力，：井壁巖石承受的最大切向應(yīng)力，MPa max C max 從井壁穩(wěn)定出砂的從井壁穩(wěn)定出砂的 角度研究合理生產(chǎn)壓差角度研究合理

18、生產(chǎn)壓差 ：巖石泊松比：巖石泊松比 ：上覆巖石平均密度，：上覆巖石平均密度，kg/m3 g：重力加速度，：重力加速度，m/s2 H：產(chǎn)層中部深度，：產(chǎn)層中部深度，m Pe：地層孔隙流體壓力，：地層孔隙流體壓力，MPa Pwf：井底壓力，：井底壓力，MPa )()10( 1 2 6 maxwfee PPPgH v v v 從井壁穩(wěn)定出砂的從井壁穩(wěn)定出砂的 角度研究合理生產(chǎn)壓差角度研究合理生產(chǎn)壓差 從從上上式中可以得出：式中可以得出： 就是井底不垮塌、井壁不出砂的最大生就是井底不垮塌、井壁不出砂的最大生 產(chǎn)壓差。產(chǎn)壓差。 )10( 1 2 6 4ewfe PgH v v CPPP 4 P 從井壁穩(wěn)定出砂的從井壁穩(wěn)定出砂的 角度研究合理生產(chǎn)壓差角度研究合理生產(chǎn)壓差 從井壁巖石抗剪切強(qiáng)度確定合理生產(chǎn)壓差從井壁巖石抗剪切強(qiáng)