第五章-氣井產能分析與設計

1、2021/8/141第五章 氣井產能分析與設計2021/8/142本章學習的主要內容本章學習的主要內容穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式氣井產能經驗公式氣井產能經驗公式氣井產能試井工藝氣井產能試井工藝完井方式對氣流入井的影響完井方式對氣流入井的影響2021/8/143基本概念基本概念產能：指一定回壓下的氣井供氣量。產能：指一定回壓下的氣井供氣量。產能試井：地層壓力一定，以不同的井底流動壓力產能試井：地層壓力一定，以不同的井底流動壓力測試氣井的產氣量，也稱回壓法試井。測試氣井的產氣量，也稱回壓法試井。2021/8/144第

2、一節(jié)第一節(jié) 穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式2021/8/145一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式 為了建立氣體從邊界流到井底時流入氣量與生為了建立氣體從邊界流到井底時流入氣量與生產壓差的關系式，首先，討論服從達西定律平面徑產壓差的關系式，首先，討論服從達西定律平面徑向流。向流。 如圖如圖51，設想一水平、等厚、均質的氣層，設想一水平、等厚、均質的氣層，氣體徑向流入井底。氣體徑向流入井底。2021/8/146一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式圖圖 51 平

3、面徑向流模型平面徑向流模型2021/8/147一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式(2)tkrh dpqdr 服從達西定律的氣體平面徑向流，仍采用原來服從達西定律的氣體平面徑向流，仍采用原來的混合單位制，則基本微分表達式為的混合單位制，則基本微分表達式為（51）根據連續(xù)方程根據連續(xù)方程1 122qqq常數2021/8/148一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式pMZRTscrscgscscscpZTqq BqZ Tp和偏差系數氣體狀態(tài)方程和偏差系數氣體狀態(tài)方程可將半徑可將半徑r處流量處流量qr折算為標準狀態(tài)下的流量折算為標準狀態(tài)下的流量qsc（52）將（將（51）代入（

4、）代入（52），分離變量得），分離變量得2scscscsckhT Zdrpdpq p T Zr（53）2021/8/149一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式2wfwprscscprscsckhT Zpdrdpq p TZr293 ,0.101325scscTk pMPa 對于穩(wěn)定狀態(tài)流動，外邊界壓力恒定，各過水對于穩(wěn)定狀態(tài)流動，外邊界壓力恒定，各過水斷面流量不變，用標準狀態(tài)下氣井產氣量斷面流量不變，用標準狀態(tài)下氣井產氣量qsc置換置換（53）式中的）式中的qr，并對（，并對（53）式積分，得）式積分，得（54）取取 ，同時采用目前氣田，同時采用目前氣田上實際使用的單位制。式（上實

5、際使用的單位制。式（54）可以寫為）可以寫為774.62lnwfppscwkhprdpq TZr（55）2021/8/1410一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式02pppdpZ00222wfwfpppwfppppppdpdpdpZZZAlhussaing和和Ramey提出的擬壓力定義式為提出的擬壓力定義式為所以所以（56）（57）2021/8/1411一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式(,)prprf pT 實際工作中，實際工作中，可根據天然氣的物性資料，用可根據天然氣的物性資料，用數值積分法或其他方法求得數值積分法或其他方法求得使用擬壓力概念，式（使用擬壓力概念，

6、式（55）可寫為）可寫為774.6()lnwfscwkhrTqr（58)或直接查函數表或直接查函數表2021/8/1412一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式774.6()lnwfscwkhqrTr31.291 10lnscwfwq Trkhreerr在時， 式（式（58）還可以寫為下面各式）還可以寫為下面各式774.6()lnewfscewkhqrTr（59）（510）（511）2021/8/1413一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式31.291 10lnsceewfwq Trkhr()/2ewfppppZ用 去求 和目前，氣田上仍習慣于用壓力。如取平均壓力目前，氣

7、田上仍習慣于用壓力。如取平均壓力，并認為在積分范圍內式常數，則，并認為在積分范圍內式常數，則（55）可以簡化為）可以簡化為774.62lnwfppwsckhrpdprq TZ（512）（513）2021/8/1414一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式22774.6()lnewfscewkh ppqrTZr3221.291 10lnsceewfwq TZrppkhr同理可得出同理可得出（514）（515） 式（式（514）可以認為是式（）可以認為是式（511）的近似值，）的近似值，兩者都是氣體穩(wěn)定流動的達西產能公式，簡稱氣體兩者都是氣體穩(wěn)定流動的達西產能公式，簡稱氣體平面徑向流方程

8、。平面徑向流方程。2021/8/1415一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式32 9.144 ,31.889,16.5480.76,0.027,395.6,1.5 10,0.89,167.64 ,0.1015 ,ewfgewhm pMPapMPamPa S TKkmZrm rm例51 氣井數據如下：，假設氣井流動符合達西流動條件，求產氣量。22774.6()lnewfscewkh ppqrTZr22774.6 1.5 9.144(31.88916.548 )167.64395.6 0.027 0.89 ln0.10154311.2064 10/md解：解：2021/8/1416一、

9、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式 以上公式都把整個氣層視為均質，從外邊界到井以上公式都把整個氣層視為均質，從外邊界到井底的滲透率沒有任何變化。實際上，鉆井過程的鉆井底的滲透率沒有任何變化。實際上，鉆井過程的鉆井液污染，會使井底附近氣層的滲透率變壞，當氣體流液污染，會使井底附近氣層的滲透率變壞，當氣體流入井底時，經過該地段就要多消耗一些壓力；反之，入井底時，經過該地段就要多消耗一些壓力；反之，一次成功的解堵酸化，有可能使井底附近氣層的滲透一次成功的解堵酸化，有可能使井底附近氣層的滲透性變好，當氣體流入井底時，經過該地段就可以少消性變好，當氣體流入井底時，經過該地段就可以少消耗一些壓力

10、。耗一些壓力。 如果把井底附近滲透率沒有任何變化時作為基線如果把井底附近滲透率沒有任何變化時作為基線2021/8/1417一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式那么井底受污染相當于引起一個正的附加壓降，井底那么井底受污染相當于引起一個正的附加壓降，井底滲透性變好相當于引起一個負的附加壓降，如圖滲透性變好相當于引起一個負的附加壓降，如圖52所示。所示。圖圖5-2 井底正負壓降井底正負壓降2021/8/1418一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式 從圖從圖52可以看出，無論是鉆井液污染對井底可以看出，無論是鉆井液污染對井底附近巖層滲透性造成的傷害，或是酸化對它的改善，附近巖層

11、滲透性造成的傷害，或是酸化對它的改善，都僅限于井壁附近很小的范圍。形象的描述這種影都僅限于井壁附近很小的范圍。形象的描述這種影響，稱之為表皮效應，用表皮系數響，稱之為表皮效應，用表皮系數S度量其值。度量其值。 Hawhins將表皮系數表示為將表皮系數表示為(1)lnaawrkSkr（516）2021/8/1419 分析分析ra和和rw范圍內，滲透率變化前后擬壓力差的范圍內，滲透率變化前后擬壓力差的變化，可以導出變化，可以導出S引起的擬壓力降引起的擬壓力降一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式skin31.291 10ln1scaskinwaq Trkkhrk由由Hawkins對對S的

12、定義不難得出的定義不難得出31.29 10scskinq TSkh（517）2021/8/1420一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式321.291 10scskinq TZpSkh或或 降表皮效應產生的壓降合并到總壓降中，則穩(wěn)降表皮效應產生的壓降合并到總壓降中，則穩(wěn)定流動達西產能公式為定流動達西產能公式為774.6()(ln)ewfscewkhqrTSr（518）（519）2021/8/1421一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式31.291 10(ln)sceewfwfq Trskhr22774.6()(ln)ewfscewkh ppqrTZSr3221.291 1

13、0(ln)sceewfwq TZrppSkhr（520）（521）（522） 由以上各式可見，當氣量一定時，正的由以上各式可見，當氣量一定時，正的S可使可使2021/8/1422一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式生產壓差增大，負的可使壓差減小；當壓差一定時，正的生產壓差增大，負的可使壓差減小；當壓差一定時，正的S可可使氣量減少，負的使氣量減少，負的S可使氣量增大?？墒箽饬吭龃?。 通過氣井試井，了解通過氣井試井，了解S的變化，及時采取措施，這對氣體的變化，及時采取措施，這對氣體穩(wěn)產和增產極為重要。穩(wěn)產和增產極為重要。例例52 在在51中，若中，若S4或或S4,求產氣量的變化。求產氣

14、量的變化。解：解：22774.6()(ln)ewfscewkh ppqrTZSr2021/8/1423一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式一、穩(wěn)定狀態(tài)流動達西公式483.05 10lnewrSr4,ln7.41411.41ewrSSr當時44383.05 107.279 10/11.41scqmd4ln7.41 43.41ewrSSr 當時，44383.05 1024.355 10/3.41scqmd2021/8/1424二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式 達西定律使用粘滯性流體進行實驗得出的，相當于管流中達西定律使用粘滯性流體進行實驗得出的，相當于管流中的層流流動。的層流流動。 氣體流入井中，

15、垂直于流動方向的過水斷面愈接近井軸愈氣體流入井中，垂直于流動方向的過水斷面愈接近井軸愈小，滲流速度急劇增加。小，滲流速度急劇增加。 井軸周圍的高速流動相當于紊流流動，稱為井軸周圍的高速流動相當于紊流流動，稱為非達西流動非達西流動。在這種情況下達西公式就不再適用了，必須尋求其特有的流動在這種情況下達西公式就不再適用了，必須尋求其特有的流動規(guī)律。規(guī)律。 Forchheimer通過實驗，提出了二次方程來描述非達西流通過實驗，提出了二次方程來描述非達西流動動2021/8/1425二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式2dpudlk2dpudrk/(aka常數為系數）101.57.644 10/k

16、（523）對于平面徑向流對于平面徑向流的通式為的通式為（524）（525）2021/8/1426二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式在（在（524）中，總的壓力梯度）中，總的壓力梯度dp/dr由兩部分組成。由兩部分組成。2dpudrk總的壓力總的壓力梯度梯度達西流動達西流動部分部分非達西流非達西流動部分動部分 由于氣體和液體粘度、密度的差異，在同樣的總壓力梯由于氣體和液體粘度、密度的差異，在同樣的總壓力梯度下，氣體流速要比液體流速大至少一個數量級。因此，討度下，氣體流速要比液體流速大至少一個數量級。因此，討論氣流入井，井底周圍出現(xiàn)非達西流動是氣體突出的滲流特論氣流入井，井底周圍出現(xiàn)非達

17、西流動是氣體突出的滲流特征。征。2021/8/1427二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式 氣體流入井中越接近井軸，流速越高，所以非氣體流入井中越接近井軸，流速越高，所以非達西流動產生的附加壓降主要發(fā)生在井壁附近。引達西流動產生的附加壓降主要發(fā)生在井壁附近。引入一個與流量相關的表皮系數入一個與流量相關的表皮系數Dqsc來描述它，并稱來描述它，并稱之為之為流量相關表皮系數（流量相關表皮系數（ Dqsc ）。 將（將（524）中的第二項（非達西流動部分的）中的第二項（非達西流動部分的壓降），用符號表示，則壓降），用符號表示，則2nDdpu dr（526）2dpudrk2021/8/1428

18、二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式airMgpZRT2qurhscgscscscp ZTqB qqT p在（在（526）中，如將壓力單位換為）中，如將壓力單位換為MPa將將 ,);0.101325,293 ,111ewfescscweer pppMPaTKrrrw代入，并對其積分（r取標準狀態(tài)與相比，可忽略。按此推導，可得2021/8/1429二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式221222.828 10gnDscwZTpqr h2scFq321.291 10scnDscq TZpDqkh（527）非達西流動系數非達西流動系數2123222.828 10,/(/ )gwZTF

19、MPamdr h或或（528）慣性或紊流系數慣性或紊流系數21322.828 101.291 10gwZTkhDZTr h182.191 10gwkhr2021/8/1430二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式22774.6()(ln)ewfscescwkh ppqrTZSDqr3221.291 10(ln)sceewfscwq TZrppSDqkhr 式（式（527）和式（）和式（528）均表示非達西流動產生的能）均表示非達西流動產生的能耗，即非達西流動部分產成壓降的定義式。耗，即非達西流動部分產成壓降的定義式。 可視為一種壓力擾動，流量一旦變化，可視為一種壓力擾動，流量一旦變化，

20、立即變化。立即變化。這一附加壓差合并到（這一附加壓差合并到（521）或（）或（522）中，為）中，為2nDp2nDp（529）（530）2021/8/1431二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式22774.6()(ln)ewfscescwkh ppqrTZSDqr3221.291 10(ln)sceewfscwq TZrppSDqkhr（529）（530） 式中式中S和和Dqsc都表示表皮系數，前者反映都表示表皮系數，前者反映井底附近滲透性變化的影響，后者反映井底井底附近滲透性變化的影響，后者反映井底流量變化的影響。兩者物理意義雖然不同，流量變化的影響。兩者物理意義雖然不同，但都發(fā)生在

21、井底附近。但都發(fā)生在井底附近。2021/8/1432二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式scSsDq22774.6()(ln)ewfscewkh ppqrTZSr3221.291 10(ln)sceewfwq TZrppSkhr 在同一條井底附近的壓力分布曲線上，實際上很難區(qū)分在同一條井底附近的壓力分布曲線上，實際上很難區(qū)分S和和Dqsc。因此，常將。因此，常將S和和Dqsc合并在一起，寫為合并在一起，寫為（531）在穩(wěn)定試井時，測關井壓力在穩(wěn)定試井時，測關井壓力恢復曲線或開井測壓降曲線，恢復曲線或開井測壓降曲線，可用來確定可用來確定SS 視表皮視表皮系數系數引入視表皮系數的概念，式（

22、引入視表皮系數的概念，式（529）和式（）和式（530）可寫為）可寫為（532）（533）2021/8/1433二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式例例53 在例在例51中，中，求求（1）表皮效應引起的附加壓降；）表皮效應引起的附加壓降； （2）非達西流動引起的附加壓降；）非達西流動引起的附加壓降； （3）這兩種附加壓降同時存在時的井底流動壓力。）這兩種附加壓降同時存在時的井底流動壓力。解：解：431.511.2079 10/scSqmd若 ，321.29 10scskinq TZpSkh341.29 1011.2079 10395.6 0.0270.89 1.51.5 9.14421

23、.504 10（1）325 1 31.899,16.548,0.76,395.6,0.027,1.5 10,0.89,167.64 ,0.1015wfgewMPa pMPaTKmPa SkmZrm rme例 氣井數據如下：h=9.144m,p2021/8/1434二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式12.265MPaskin p2 2）2sc2wg 22 nD 102.828qhrTZp1102 . 1102 . 110m10161. 45 . 110644. 710644. 7K2241022nD144. 91015. 0)102079.11(6 .39589. 076. 01016

24、1. 410828. 2p607.462 nD p6.827MPanD p2021/8/1435二、非達西流動產能公式二、非達西流動產能公式3 3）2nDwesc32e2wf)(ln101.291psrrKhZTqpp22221046607. 010504. 110430. 710169.102107743. 08.799MPawfp2021/8/1436第二節(jié)第二節(jié) 擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式 在一定范圍的排氣面積內，氣井定產量生產一段較長時在一定范圍的排氣面積內，氣井定產量生產一段較長時間，層內各壓力隨時間的變化相同，不同時間的壓力分布曲間，層內各壓力隨時間的

25、變化相同，不同時間的壓力分布曲線依時間變化互成一組平行的曲線族。此時這種情況稱為線依時間變化互成一組平行的曲線族。此時這種情況稱為擬擬穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。 壓力消耗方式開發(fā)，多井采氣的氣田，在正常生產期內壓力消耗方式開發(fā)，多井采氣的氣田，在正常生產期內呈擬穩(wěn)定狀態(tài)。氣井采氣全靠排氣范圍內氣體本身的彈性膨呈擬穩(wěn)定狀態(tài)。氣井采氣全靠排氣范圍內氣體本身的彈性膨脹，沒有外部氣源補給。對此情況，由氣體等溫壓縮的定義脹，沒有外部氣源補給。對此情況，由氣體等溫壓縮的定義式可以推得式可以推得 gddddrpvC Vqtt 氣體控制的烴氣體控制的烴孔隙體積孔隙體積 氣體等溫氣體等溫壓縮率壓縮率 恒定的采氣恒定的采

26、氣量量 （534）2021/8/1437第二節(jié)第二節(jié) 擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式擬穩(wěn)定狀態(tài)流動的氣井產能公式 設想圓形氣層中心一口井定產量采氣，在任一半徑設想圓形氣層中心一口井定產量采氣，在任一半徑r r，流過，流過的流量的流量 與與r r到邊界半徑之間的氣層體積成正比到邊界半徑之間的氣層體積成正比rq dd)(22ertpChrrqg（535）換算到標準狀換算到標準狀態(tài)態(tài)r處的流量處的流量 當當r r = = 時時 wr22wewgd() dpqrrh Ct 當當r rw w r 11的情況。的情況。n n11說明試井存在問題，必說明試井存在問題，必須查明原因，重新進行試井。須查明原因，重

27、新進行試井。2021/8/1461第三節(jié)第三節(jié) 氣井產能經驗方程氣井產能經驗方程二、系數二、系數C C 如圖如圖5-55-5所示，延長直線軸到縱軸的水平橫線相交，交點所示，延長直線軸到縱軸的水平橫線相交，交點對應于橫軸的值，即為所求的。這樣作往往需要較大的雙對對應于橫軸的值，即為所求的。這樣作往往需要較大的雙對數紙，因此很少采用。數紙，因此很少采用。 若指數若指數n n已經確定，直接取直線上的一個點求已經確定，直接取直線上的一個點求C C值，例如值，例如 12wf2R1scn)pp()(qC（565） RawlinsRawlins等人最初提出式（等人最初提出式（5-615-61），未曾給出），

28、未曾給出C C的表達式，的表達式，僅為經驗系數。這里將僅為經驗系數。這里將C C與式（與式（5-505-50）比較，可作如下探討。）比較，可作如下探討。2021/8/1462第三節(jié)第三節(jié) 氣井產能經驗方程氣井產能經驗方程當當n n=1=1時時 4720ln102911scwe3)Dqsrr.(ZT.KhC（566）當當0.50.5n n1.01.0時時 )472. 0(ln10291. 1)(sce312w2RDqsrrZTppKhCwnf（567） 從式（從式（5-665-66）、（）、（5-675-67）可看到，因為）可看到，因為 、 與與P P有關，有關， 與與 有關，所以有關，所以C

29、C主要與壓力、流量有關。顯然，當壓力、流主要與壓力、流量有關。顯然，當壓力、流量未達穩(wěn)定時，量未達穩(wěn)定時，C C是時間的函數。氣井通過產能試井確定出是時間的函數。氣井通過產能試井確定出n n和和C C，也就確定了該井的產能經驗方程式（，也就確定了該井的產能經驗方程式（5-615-61）。）。ZscDqscq2021/8/1463第三節(jié)第三節(jié) 氣井產能經驗方程氣井產能經驗方程 有了產能方程，可以畫出氣井的流入動態(tài)曲線。有了產能方程，可以畫出氣井的流入動態(tài)曲線。 利用氣井產能方程，也可以求出氣井的利用氣井產能方程，也可以求出氣井的AOFAOF )(2RnpCAOF （568）2021/8/1464

30、第三節(jié)第三節(jié) 氣井產能試井工藝氣井產能試井工藝 氣井產能試井的主要目的是確定氣井井底流入動態(tài)。具氣井產能試井的主要目的是確定氣井井底流入動態(tài)。具體地說，就是確定一口氣井的產能方程，也就是確定一口氣體地說，就是確定一口氣井的產能方程，也就是確定一口氣井自身固有的井自身固有的A A、B B或或C C、n n等參數。等參數。 氣井產能試井提供的數據，對確定氣田的合理產量、開氣井產能試井提供的數據，對確定氣田的合理產量、開發(fā)井數、油管和集輸管網尺寸、壓氣機站的規(guī)模和分析井底發(fā)井數、油管和集輸管網尺寸、壓氣機站的規(guī)模和分析井底污染程度等方面，都是不可缺少的基礎數據。同時，對生產污染程度等方面，都是不可缺

31、少的基礎數據。同時，對生產預測和氣藏數值模擬，也提供了必要的參數。預測和氣藏數值模擬，也提供了必要的參數。2021/8/1465第三節(jié)第三節(jié) 氣井產能試井工藝氣井產能試井工藝本節(jié)學習的主要內容：本節(jié)學習的主要內容：一、試井設計一、試井設計 二、試井方法二、試井方法2021/8/1466一、試井設計一、試井設計 試井設計的內容要確保實現(xiàn)試井的目的：是確定氣井產能，試井設計的內容要確保實現(xiàn)試井的目的：是確定氣井產能，還是確定地層參數，或者是兩者兼顧。這里主要講產能試井時，還是確定地層參數，或者是兩者兼顧。這里主要講產能試井時，試井設計應該考慮哪些問題。試井設計應該考慮哪些問題。 氣井的產能試井設計

32、內容依井而定，無不變的模式。主要氣井的產能試井設計內容依井而定，無不變的模式。主要取決于氣藏特征、井內流體性質和計劃采用的試井方法。取決于氣藏特征、井內流體性質和計劃采用的試井方法。1 1地面流程地面流程 對不含硫化氫的干氣井，試井所需的地面流程較簡單，主對不含硫化氫的干氣井，試井所需的地面流程較簡單，主要設備是針形閥、流量計、油套管壓力表、靜重壓力計、溫度要設備是針形閥、流量計、油套管壓力表、靜重壓力計、溫度計、取樣裝置和大氣壓力計等。若是生產井試氣，一般原有的計、取樣裝置和大氣壓力計等。若是生產井試氣，一般原有的井場流程設備可以借用。若是剛完鉆的井試氣，應準備放噴管井場流程設備可以借用。若

33、是剛完鉆的井試氣，應準備放噴管線和臨界流速流量計。線和臨界流速流量計。2021/8/1467一、試井設計一、試井設計 對于凝析氣井的和氣水井，井內的流體是氣液兩相，針對于凝析氣井的和氣水井，井內的流體是氣液兩相，針形閥之后增加保溫或防水化物設備及安裝氣液分離器、氣液形閥之后增加保溫或防水化物設備及安裝氣液分離器、氣液取樣裝置和計量儀表。取樣裝置和計量儀表。 對于含硫化氫的氣井，除設備、儀表和管線需要考慮抗對于含硫化氫的氣井，除設備、儀表和管線需要考慮抗硫材質和采取防硫措施外，應采用撬裝式輕型硫裝置處理含硫材質和采取防硫措施外，應采用撬裝式輕型硫裝置處理含硫氣體。若氣體無法處理，應在遠離井口（硫

34、氣體。若氣體無法處理，應在遠離井口（25m25m以外）安裝以外）安裝離地高度不低于離地高度不低于12m12m的火炬管線，在取得環(huán)保部門的同意時的火炬管線，在取得環(huán)保部門的同意時點火燃燒。點火燃燒。2 2儀表儀表 試井資料是否準確，儀表是一關鍵。試井資料是否準確，儀表是一關鍵。2021/8/1468一、試井設計一、試井設計3 3放噴放噴 試井前，確信井底有積液存在時，應采取放噴措施，在較試井前，確信井底有積液存在時，應采取放噴措施，在較大的生產壓差下，噴凈井底積液。如果氣井是與集輸管網相連，大的生產壓差下，噴凈井底積液。如果氣井是與集輸管網相連，放噴意味著用較大的產氣量多生產一段時間。如果這樣作

35、還可放噴意味著用較大的產氣量多生產一段時間。如果這樣作還可能放噴干凈，則有必要另拉放噴管線向大氣放噴。向大氣放噴能放噴干凈，則有必要另拉放噴管線向大氣放噴。向大氣放噴時，放噴管線盡可能鋪直，切忌急彎，同時固緊。放噴管線出時，放噴管線盡可能鋪直，切忌急彎，同時固緊。放噴管線出口位置宜高，噴出的氣流應點火燃燒?？谖恢靡烁撸瑖姵龅臍饬鲬c火燃燒。2021/8/1469一、試井設計一、試井設計4 4安排測試氣量的順序安排測試氣量的順序 從多大氣量試到多大氣量，氣量從小到大或是反之，這是從多大氣量試到多大氣量，氣量從小到大或是反之，這是試井設計應該確定的問題。試井設計應該確定的問題。 氣井井中的最大關井

36、壓力和井口流動壓力，在一定情況下氣井井中的最大關井壓力和井口流動壓力，在一定情況下反映了地層壓力和井底流動壓力，井口流動壓力的變化也意味反映了地層壓力和井底流動壓力，井口流動壓力的變化也意味著產氣量的變化。氣井試井時，以井口最大壓力為基數，試井著產氣量的變化。氣井試井時，以井口最大壓力為基數，試井的最小流量和最大流量控制在不大于井口最大關井壓力的的最小流量和最大流量控制在不大于井口最大關井壓力的95%95%和不小于和不小于75%75%。 流量的選擇還應結合氣井的地層情況，在所確定的流量范流量的選擇還應結合氣井的地層情況，在所確定的流量范圍內，不會引起氣井出砂或造成水的舌進或錐進。對于氣水同圍內

37、，不會引起氣井出砂或造成水的舌進或錐進。對于氣水同產井，最小產量不能低于氣帶水所需的最小氣量。產井，最小產量不能低于氣帶水所需的最小氣量。2021/8/1470一、試井設計一、試井設計 但是，也要防止流量太小，造成井口溫度過低或調壓但是，也要防止流量太小，造成井口溫度過低或調壓（節(jié)流）壓差過大促進水化物的生成。對于凝析氣井，更要控（節(jié)流）壓差過大促進水化物的生成。對于凝析氣井，更要控制生產壓差，盡可能杜絕在地層或井底凝析出液烴。同時，流制生產壓差，盡可能杜絕在地層或井底凝析出液烴。同時，流量的選擇還要顧及工程因素。例如，油管允許沖蝕流速，井口量的選擇還要顧及工程因素。例如，油管允許沖蝕流速，井

38、口設備的安全，以及地面井場流程設備的承受及處理能力。設備的安全，以及地面井場流程設備的承受及處理能力。 通常試井的流量應是從小到大，按正順序試井。反之，稱通常試井的流量應是從小到大，按正順序試井。反之，稱為反順序試井。如果水化物的生成是試井中的主要矛盾，用反為反順序試井。如果水化物的生成是試井中的主要矛盾，用反順序試井可以提高井底溫度，有利于防止水化物的生成。此外，順序試井可以提高井底溫度，有利于防止水化物的生成。此外，如果井底積液是一主要問題，反順序試井也有考慮的可能。如果井底積液是一主要問題，反順序試井也有考慮的可能。 對于每一口氣井，應根據氣層、流體和地面工藝條件，具對于每一口氣井，應根

39、據氣層、流體和地面工藝條件，具體確定試氣量的大小范圍和順序。體確定試氣量的大小范圍和順序。2021/8/1471一、試井設計一、試井設計5 5確定壓力穩(wěn)定依據確定壓力穩(wěn)定依據 氣井產能試井就是穩(wěn)定試井，試井資料的可信程度取決氣井產能試井就是穩(wěn)定試井，試井資料的可信程度取決于穩(wěn)定。絕對的穩(wěn)定是不可能實現(xiàn)的，這就提出在什么情況于穩(wěn)定。絕對的穩(wěn)定是不可能實現(xiàn)的，這就提出在什么情況下視為穩(wěn)定，并開始錄取試井資料的問題。下視為穩(wěn)定，并開始錄取試井資料的問題。 滲流力學給出一個計算壓力穩(wěn)定所需時間的公式滲流力學給出一個計算壓力穩(wěn)定所需時間的公式 2742eggpKrS.ts（569） 穩(wěn)定試井如何判別是否

40、穩(wěn)定，常規(guī)的作法是井口壓力降低穩(wěn)定試井如何判別是否穩(wěn)定，常規(guī)的作法是井口壓力降低（如開井）或恢復（如關井）的過程中，在記錄壓力后（如開井）或恢復（如關井）的過程中，在記錄壓力后1515（或（或3030）分鐘內，壓力變化小于前一個記錄壓力讀數千分之一，即）分鐘內，壓力變化小于前一個記錄壓力讀數千分之一，即可認為氣井已穩(wěn)定?？烧J為氣井已穩(wěn)定。 2021/8/1472二、試井方法二、試井方法這里介紹氣井產能試井常用的三種試井方法：這里介紹氣井產能試井常用的三種試井方法： 常規(guī)回壓試井，亦稱多點試井；常規(guī)回壓試井，亦稱多點試井； 等時試井；等時試井；1.1. 致密低滲透氣層的改進等時試井。致密低滲透氣

41、層的改進等時試井。2021/8/14731 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井試井步驟如下：試井步驟如下： (1)(1)關井測壓關井測壓 氣井放噴，確信井底積液已經噴凈，即可關井。關井時，氣井放噴，確信井底積液已經噴凈，即可關井。關井時，應記錄壓力恢復數據備用。關井一段時間，井口壓力恢復已應記錄壓力恢復數據備用。關井一段時間，井口壓力恢復已達壓力穩(wěn)定的規(guī)定時，精確測量最大的井口關井壓力。達壓力穩(wěn)定的規(guī)定時，精確測量最大的井口關井壓力。 (2)(2)開井試氣開井試氣 關井測壓結束即可開井試氣。試氣測點不少于關井測壓結束即可開井試氣。試氣測點不少于4 4個測點。個測點。按試井設計規(guī)定的順序測試，并盡可能保

42、持設計選定的流量按試井設計規(guī)定的順序測試，并盡可能保持設計選定的流量無大的變化。每一個測試流量下，生產到井口流壓已趨穩(wěn)定無大的變化。每一個測試流量下，生產到井口流壓已趨穩(wěn)定后，精確測量后，精確測量q qscsc和和p pwfwf。一個流量接一個流量重復上述操作，。一個流量接一個流量重復上述操作，將設計安排的幾個流量完成，即可關井或轉入正常生產。將設計安排的幾個流量完成，即可關井或轉入正常生產。2021/8/14741 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井上述試井步驟上述試井步驟 如下圖所示如下圖所示圖圖5 56 6 常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井q qscsc-t-t和和p pwfwf-t-t 2021/8/

43、14751 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井例例5-5 5-5 常規(guī)回壓試井資料如下：常規(guī)回壓試井資料如下：求（指數式）產能方程、求（指數式）產能方程、AOFAOF、作氣井流入動態(tài)曲線；、作氣井流入動態(tài)曲線；求（二項式）產能方程、求（二項式）產能方程、AOFAOF。2021/8/14761 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井解解 (1(1）首先將所給試井資料整理如下：）首先將所給試井資料整理如下：根據表中根據表中 數據，在雙對數紙上作圖，如圖數據，在雙對數紙上作圖，如圖5-75-7所示。所示。2scpq2021/8/14771 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井圖圖 57 圖圖2scpq 在所作產能曲線直線部在所作

44、產能曲線直線部位，從縱軸上取一對數周期位，從縱軸上取一對數周期上的兩點計算上的兩點計算n n和和C C。240.7222212212MPa)m/d40(10 10210)(720110lg40210lglglgnpqC.)()( )pp()qq(n2021/8/14781 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井所求（指數式）產能方程和所求（指數式）產能方程和AOFAOF/dm10177.5 )40(2.8145 )()40(2.8145340.7522R0.722wf2scnpCAOFpq 根據產能公式，計算不同井底回壓下的產氣量，列入下根據產能公式，計算不同井底回壓下的產氣量，列入下表，并作出氣井流入動

45、態(tài)曲線，如圖表，并作出氣井流入動態(tài)曲線，如圖5-85-8所示。所示。2021/8/14791 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井(2)(2)將試井數據整理如下表將試井數據整理如下表2021/8/14801 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井圖圖5-8 5-8 P Pwfwf-q-qscsc圖圖2021/8/14811 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井01275. 0468.139344.032. 64139.4683.157-6032.3440.0912 22222qqqNqpqqpA00029. 0468.139344.60324139.4680.0912-3.5174 2222qqqNqqppNB2021/8/

46、14821 1常規(guī)回壓試井常規(guī)回壓試井所求二項式產能方程和絕對無阻流量為所求二項式產能方程和絕對無阻流量為/dm10144.7 0.0002927.9210.0002940.012750.01275- 2Bp4BAAAOF0.00029q0.01275qp 3422R22scsc2wf2Rp 比較指數式與二項式計算的比較指數式與二項式計算的AOFAOF值可看出，指數式計算的值可看出，指數式計算的AOFAOF大于二項式計算的大于二項式計算的AOFAOF。從理論上講，后者較正確，它考慮。從理論上講，后者較正確，它考慮了流量增大紊流效應的影響。前者是在雙對數紙上外推直線確了流量增大紊流效應的影響。前

47、者是在雙對數紙上外推直線確定定AOFAOF，沒有顧及流量大會引起直線段向上彎曲的影響。因此，沒有顧及流量大會引起直線段向上彎曲的影響。因此，按直線外推的按直線外推的AOFAOF值偏大。值偏大。2021/8/14832 2、等時試井、等時試井 常規(guī)回壓試井為取得一條準確的常規(guī)回壓試井為取得一條準確的 關系曲線，規(guī)關系曲線，規(guī)定至少要測定至少要測4 4個穩(wěn)定的測點，因而歷時較長。特別是在低滲透個穩(wěn)定的測點，因而歷時較長。特別是在低滲透層試井。層試井。 Cullender Cullender等人提出的等時試井，主要出發(fā)點就是縮短試等人提出的等時試井，主要出發(fā)點就是縮短試井時間。井時間。 其基本思路簡

48、述如下：氣流入進井有效泄流半徑僅與測試其基本思路簡述如下：氣流入進井有效泄流半徑僅與測試流量的生產持續(xù)時間有關，而與測試流量數值大小無關。因此，流量的生產持續(xù)時間有關，而與測試流量數值大小無關。因此，對測試選定的幾個流量，只要在開井后相同的生產持續(xù)時間測對測試選定的幾個流量，只要在開井后相同的生產持續(xù)時間測試，都具有相同的有效泄流半徑。試，都具有相同的有效泄流半徑。 2scpq2021/8/14842 2、等時試井、等時試井 將幾個測試流量生產持續(xù)時間相同的測壓點（例如，將幾個測試流量生產持續(xù)時間相同的測壓點（例如，3 3小小時，時，6 6小時測的井底流壓）分別按照相同的時距（例如，小時測的井

49、底流壓）分別按照相同的時距（例如，3 3小小時的等時距、時的等時距、6 6小時的等時距等），在雙對數紙上作小時的等時距等），在雙對數紙上作 關系曲線，得到一組相互平行的（指數關系曲線，得到一組相互平行的（指數n n相同）的等時曲線。相同）的等時曲線。任選其中一條確定指數方程中的指數任選其中一條確定指數方程中的指數n n。但是，各等時曲線的。但是，各等時曲線的系數系數C C并不相同，它隨生產持續(xù)時間的增長而減小。到壓力接并不相同，它隨生產持續(xù)時間的增長而減小。到壓力接近穩(wěn)定時，近穩(wěn)定時，C C也趨于恒值。也趨于恒值。wfscpq2021/8/14852 2、等時試井、等時試井圖圖5-9 5-9

50、等時試井的等時試井的q qscsct t和和p pwfwft t圖圖2021/8/14862 2、等時試井、等時試井等時試井的步驟與常規(guī)回壓法試井相比較有以下特點：等時試井的步驟與常規(guī)回壓法試井相比較有以下特點： （1 1）等時試井每測試一個流量，都必須在預先規(guī)定的生產）等時試井每測試一個流量，都必須在預先規(guī)定的生產持續(xù)時間測量井底流動壓力。要測幾次井底流壓，時間間隔又持續(xù)時間測量井底流動壓力。要測幾次井底流壓，時間間隔又是多長，完全是人為的，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。是多長，完全是人為的，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。 （2 2）每測量完一個流量，等時試井都要關井恢復壓力，待）每測量完一個流量，等時試井都要關井恢復

51、壓力，待地層壓力恢復到地層壓力恢復到 ，再開井測試下一個流量。由于流量從小到，再開井測試下一個流量。由于流量從小到大，每次關井到壓力恢復到大，每次關井到壓力恢復到 ，所需的關井時間逐漸增長。，所需的關井時間逐漸增長。 （3 3）等時試井最后的一個流量的測點，要求達到穩(wěn)定。）等時試井最后的一個流量的測點，要求達到穩(wěn)定。 利用等時試井資料在雙對數紙上作利用等時試井資料在雙對數紙上作 圖，每一時距圖，每一時距有一直線，如圖有一直線，如圖5-105-10所示。所示。RpRpscq2p2021/8/14872 2、等時試井、等時試井圖圖5-10 5-10 等時試井等時試井 圖圖scq2p2021/8/1

52、4882 2、等時試井、等時試井例例5-6 5-6 等時試井所取的資料：平均氣層壓力為等時試井所取的資料：平均氣層壓力為 ；用；用4 4個流量試井，每一流量下分別在個流量試井，每一流量下分別在3 3、6 6小時測量井底流動壓力；小時測量井底流動壓力；最后一個測點，持續(xù)生產最后一個測點，持續(xù)生產172172小時，測得延時流為小時，測得延時流為 穩(wěn)定井底壓力為穩(wěn)定井底壓力為 ；等時測壓數據見下表，求氣井產；等時測壓數據見下表，求氣井產能公式（指數式）和能公式（指數式）和AOFAOF。 MPa495.13/dm1098.1634MPa936. 7qwf2021/8/14892 2、等時試井、等時試井

53、 解解: : 根據等時測壓數據計算如下表：根據等時測壓數據計算如下表： 在雙對數紙上作圖，如圖在雙對數紙上作圖，如圖5-115-11所示所示 2021/8/14902 2、等時試井、等時試井圖圖5-11 5-11 q qscsc-p-p2 2圖圖2021/8/14912 2、等時試井、等時試井在在3 3小時的等時線上取一對數同期求小時的等時線上取一對數同期求n n 0.92810100lg95225lglglg212212)().()pp()qq(n2026. 0165.118980.16)(928. 0222pqC0.9282wf2sc)4590.2026(13.pq928. 02)459.

54、13(2026. 0nr)pC(AOF/dm1025.24 342021/8/14923 3改進后的等時試井改進后的等時試井 等時試井每測一個流量必須關井求等時試井每測一個流量必須關井求 。幾次關井，特別。幾次關井，特別是在巖性致密的低滲透氣層關井，所需時間仍然較長，因此等是在巖性致密的低滲透氣層關井，所需時間仍然較長，因此等時試井縮短試井時間的目的很難實現(xiàn)。對于如何縮短等時試井時試井縮短試井時間的目的很難實現(xiàn)。對于如何縮短等時試井時間的問題，時間的問題，19591959年年KatzKatz等人提出改進意見，要點是：每一測等人提出改進意見，要點是：每一測試流量下的試氣時間和關井時間都相同試流量

55、下的試氣時間和關井時間都相同, ,如圖如圖5-125-12中的中的 ；每；每次關井到規(guī)定時間次關井到規(guī)定時間 就測量氣層壓力就測量氣層壓力 未穩(wěn)定），并用未穩(wěn)定），并用 代替代替 計算下一測試流量相應的計算下一測試流量相應的 ( (即即 ) )。等時試。等時試井經過這樣的改進，縮短時間的目的就可達到，其結果與等時井經過這樣的改進，縮短時間的目的就可達到，其結果與等時試井比較相差微。雖然對此方法尚無充分的理論說明，但仍為試井比較相差微。雖然對此方法尚無充分的理論說明，但仍為氣田廣泛采用。氣田廣泛采用。Rptws(ppwswspRp2p2wf2wspp2021/8/14933 3改進后的等時試井改

56、進后的等時試井例例5-7 5-7 改進后等時試井所取資料：改進后等時試井所取資料：平均氣層壓力為平均氣層壓力為 ；用；用4 4個測試流量試井，每一流量個測試流量試井，每一流量下生產下生產1212小時就測井底流壓小時就測井底流壓 ，最后持續(xù)試氣，最后持續(xù)試氣8181小時，測小時，測得延時流量為得延時流量為 ，穩(wěn)定的井底壓力為，穩(wěn)定的井底壓力為 ；等時測壓數據見下表。求氣井產能公式（指數式）和等時測壓數據見下表。求氣井產能公式（指數式）和AOFAOF。MPa431.13wfp/dm1064.2234MPa502. 82021/8/14943 3改進后的等時試井改進后的等時試井 解解: : 根據等時測壓數據計算如下表根據等時測壓數據計算如下表, ,并作圖并作