西南石油大天然氣工程講義第6章 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點分析

第六章

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點分析提示

生產(chǎn)系統(tǒng)分析，也稱節(jié)點分析，其思想于1954年由吉爾伯特（Gilbert）首先提出。該方法是運(yùn)用系統(tǒng)工程理論將地層流體的滲流、舉升管垂直流動和地面集輸系統(tǒng)管道流動視為一個完整的采氣生產(chǎn)系統(tǒng)，進(jìn)行整體優(yōu)化分析，使整個氣井生產(chǎn)系統(tǒng)不僅在局部上合理，而且在整體上處于最優(yōu)狀態(tài)。因此，它是優(yōu)化氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的一種綜合分析方法，可以用于設(shè)計和評價氣井生產(chǎn)系統(tǒng)中各部件的優(yōu)劣。本章在介紹氣井生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，重點介紹氣井節(jié)點分析理論、方法、用途和節(jié)點分析步驟，結(jié)合例題詳細(xì)介紹普通節(jié)點和函數(shù)節(jié)點分析，氣井生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測方法見第八章。第一節(jié)

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)

圖6-1

典型氣井生產(chǎn)系統(tǒng)

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)由儲層、舉升油管、針形閥、地面集氣管線、分離器等多個部件串聯(lián)組成，典型氣井生產(chǎn)系統(tǒng)如圖6-1所示。氣流從儲層流到地面分離器一般要經(jīng)歷多個流動過程。不同的流動過程遵循不同的流動規(guī)律，它們相互聯(lián)系，互為因果地處于同一氣動力學(xué)系統(tǒng)。氣體的流動包括從氣藏外邊界到鉆開的氣層表面的多孔介質(zhì)中的滲流，從射孔完井段到井底的、并沿著管柱向上到達(dá)井口的垂直或傾斜管流，從井口經(jīng)過集氣管線到達(dá)分離器的水平或傾斜管流。由于流動規(guī)律不同，各個部分的壓力損失不一樣，而且與內(nèi)部參數(shù)有關(guān)，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析方法正是利用這一思想來進(jìn)行研究的。因此，這種方法屬于一種壓力分析方法。1.

氣藏中氣體向氣井的滲流氣井一旦投入生產(chǎn)，氣體將在氣藏中通過孔隙或裂縫向井底流動。不同孔隙介質(zhì)，不同流體介質(zhì)（單相氣流、氣水兩相流、氣油兩相流），不同方式（驅(qū)動）類型和驅(qū)動機(jī)理，不同開采方式，滲流阻力不一樣，壓力損失也就不同。影響這一阻力的因素相當(dāng)多，同時還要考慮氣體的非達(dá)西滲流，因此描述這一滲流過程相當(dāng)復(fù)雜。

這一滲流過程的特性稱為氣井流入動態(tài)，它描述了氣層產(chǎn)量與井底流壓的基本關(guān)系，反映了氣層向井供氣的能力，對氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析至關(guān)重要。這個基本問題搞不清楚，就不能對井筒和地面系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計分析，很難對開采工藝措施作出選擇，更不可能使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化。1）單相氣體滲流長期以來，主要采用產(chǎn)能試井（例如系統(tǒng)試井、等時試井、修正等時試井），確定出指數(shù)式和二項式產(chǎn)能公式，獲得氣井流入動態(tài)。如果沒有產(chǎn)能試井資料，可以選擇單點法和瓊斯（Jones）理論公式確定氣井流入動態(tài)。它們對于均質(zhì)氣藏單相氣體滲流是有效的。對多層氣藏和裂縫性等復(fù)雜類型氣藏，氣體在不同內(nèi)外邊界情況下的氣井流入動態(tài)，可以采用兩種方法來確定，一是不同氣藏類型的現(xiàn)代試井理論模型；二是氣井單井?dāng)?shù)值模擬器。例如，對于低滲氣藏壓裂氣井，應(yīng)考慮采用壓裂井模型。2）氣水井對于水驅(qū)氣藏，氣藏中的滲流屬于兩相流。對于兩相流，氣井一般采用沃蓋爾（Vogel）方程確定兩相流入動態(tài)。對于不同的邊、底水氣藏和氣水同層的氣藏，氣水在不同內(nèi)外邊界情況下的氣井流入動態(tài)，可以采用氣井單井?dāng)?shù)值模擬器來確定。3）凝析氣井對于凝析氣藏，在氣井生產(chǎn)過程中，當(dāng)井底流壓低于露點壓力時，井底附近有凝析液析出，地層中流體發(fā)生相態(tài)變化，可出現(xiàn)三個區(qū)：1）油氣兩相可動區(qū)；2）油相不可動而氣相可動的區(qū)；3）單相氣區(qū)。原來為單相氣體流動，現(xiàn)變?yōu)橛蜌鈨上嗔鲃樱枇υ龃?，這一阻力隨開采時間的增加而不斷變化。顯然，對這一流動特征的描述十分困難。對凝析氣藏，氣體在不同內(nèi)外邊界情況下的氣井流入動態(tài)，可以采用氣井單井?dāng)?shù)值模擬器來確定。2.

氣體通過射孔井段的流動氣井的完井方式一般有裸眼完井、射孔完井和礫石充填射孔完井三種類型。完井段的流動阻力損失與完井方式密切相關(guān)。通過分析各種完井方式下的總表皮系數(shù)，可以確定流體通過完井段的阻力損失。射孔完井是目前應(yīng)用最普遍的完井方法。影響射孔完井流入特性的主要參數(shù)有射孔密度、孔徑、孔深、孔眼分布相位及壓實損害的程度。3.

氣體沿垂直或傾斜油管舉升的流動流體在油管中向上舉升過程中流動狀態(tài)是相當(dāng)復(fù)雜的。人們研究了許多數(shù)學(xué)相關(guān)式來描述這一特性，但到目前為止，沒有一種相關(guān)式適合各類氣井，因此，必須十分慎重地使用它們。油管的壓力損失是整個生產(chǎn)系統(tǒng)總壓降的主要部分，主要包括舉升壓力損失和摩阻壓力損失兩項。對高產(chǎn)氣井還必須包括動能損失。為了正確地進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)分析，預(yù)測不同開發(fā)模式的氣井動態(tài)，必須弄清氣體沿油管的壓降關(guān)系。

對于單相氣體，可采用庫倫特—史密斯（Cullender&Smith）法和平均溫度和偏差系數(shù)法等確定其壓降損失。對于氣水兩相流，目前廣泛應(yīng)用的模型有Hagedorn-Brown、Duns-Ros、Orkiszewski、Beggs-Brill、Mukherjee-Brill、Aziz等。另一種模型是機(jī)理模型，如PEPITE、WELLSIM、TUFFP、OLGA、TACITE等，可以較為正確地預(yù)測任何情況下管路及井的流態(tài)、持液率和壓力損失。對于凝析氣井，由于井筒壓力和溫度從井底到井口逐漸降低，在井筒中某一位置，壓力總會低于露點壓力，油管中這一位置以上都會有凝析液析出，流體發(fā)生相態(tài)變化，管內(nèi)流動為氣液兩相流。壓力損失的預(yù)測，除了要考慮油氣兩相流外，還要考慮流體相態(tài)的變化。4.

氣體通過井口節(jié)流裝置的流動氣體通過井口針形閥或氣嘴的流動屬于一節(jié)流過程。5.

氣體在地面水平管中的流動氣體通過針形閥節(jié)流后，由地面水平集氣管線流向集氣站，壓力損失主要是管內(nèi)流動摩阻，這部分損失一般不大。由此可見，氣井的開采是一個連續(xù)的流動過程，是一個統(tǒng)一的整體，對于這樣一個系統(tǒng)進(jìn)行分析，是氣井生產(chǎn)節(jié)點分析的任務(wù)。對實際的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分析時，需要將實際系統(tǒng)加以抽象，以便能進(jìn)行數(shù)學(xué)表述，這時的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)稱為生產(chǎn)井模型。見文[1-4]。二、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

圖6-2

各節(jié)點的位置氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析是把氣流從地層到用戶的流動作為一個研究對象，對全系統(tǒng)的壓力損耗進(jìn)行綜合分析。這一方法的基本思想是在系統(tǒng)中某部位（如井底）設(shè)置解節(jié)點，將系統(tǒng)各部分的壓力損失相互關(guān)聯(lián)起來，對每一部分的壓力損失進(jìn)行定量評估，對影響流入和流出解節(jié)點能量的各種因素進(jìn)行逐一評價和優(yōu)選，從而實現(xiàn)全系統(tǒng)的優(yōu)化生產(chǎn)，發(fā)揮井的最大潛能。系統(tǒng)分析的基本出發(fā)點可以概括為：一是系統(tǒng)中任何一點的壓力是唯一的；二是在穩(wěn)定的生產(chǎn)條件下，整個生產(chǎn)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)流入和流出流體的質(zhì)量守恒。1.

節(jié)點的設(shè)置生產(chǎn)系統(tǒng)中的節(jié)點（Nodal）是一位置的概念。為了進(jìn)行系統(tǒng)分析，必須在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置節(jié)點，將系統(tǒng)劃分為若干相對獨(dú)立、又相互聯(lián)系的部分。通常劃分為如下幾個部分：（1）地層流入段；（2）完井段；（3）油管流動段；（4）地面管流段。一般氣井生產(chǎn)系統(tǒng)可以分為8個節(jié)點，如圖6-2所示。節(jié)點又可分為普通節(jié)點和函數(shù)節(jié)點兩類。普通節(jié)點定義為，氣體通過這類節(jié)點時，節(jié)點本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。圖中節(jié)點①、③、⑥、⑦、⑧均屬普通節(jié)點。函數(shù)節(jié)點定義為，氣體通過這類節(jié)點時，要產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降。生產(chǎn)系統(tǒng)中的井底氣嘴、井下安全閥和地面氣嘴等部件處的節(jié)點就是函數(shù)節(jié)點。圖中節(jié)點②、④、⑤均屬函數(shù)節(jié)點。2、解節(jié)點的選擇在運(yùn)用節(jié)點分析方法解決具體問題時，通常在分析系統(tǒng)中選擇某一節(jié)點，此節(jié)點一般稱為解節(jié)點（Solutionnode）。通過解節(jié)點的選擇，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)被分為兩大部分，即流入(Inflow)部分和流出(Outflow)部分,分別表示始節(jié)點到解節(jié)點和解節(jié)點到末節(jié)點所包括的部分。解節(jié)點的選擇與系統(tǒng)分析的最終結(jié)果無關(guān)。換言之，解節(jié)點的位置可以在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)任意選擇，但原則上要依照所要求的目的而定，所選解節(jié)點應(yīng)盡可能靠近分析的對象。例如，在分析地面生產(chǎn)設(shè)施的影響時（地面管線長度、管徑及分離器壓力等），解節(jié)點可以選擇在井口處。但大多數(shù)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析問題中，解節(jié)點一般選擇在井底處。

圖6-3

氣井節(jié)點系統(tǒng)分析曲線在氣井節(jié)點分析過程中，只有在Inflow

和Outflow兩部分中每個參數(shù)都選擇合適的情況下，解節(jié)點的壓力和流量才表明氣井的最佳生產(chǎn)狀態(tài)。解節(jié)點處既反映了氣井的Inflow（流入）能力，同時也表明了氣井的Outflow（流出）能力。在這一點，系統(tǒng)內(nèi)的兩部分被統(tǒng)一起來，形成一個整體。3、流入和流出動態(tài)特性氣井節(jié)點系統(tǒng)分析就是將流入和流出動態(tài)特性綜合在一起進(jìn)行系統(tǒng)分析的一種方法。由于系統(tǒng)內(nèi)每個參數(shù)的變化都會引起解節(jié)點壓力和流量的變化，因此，在進(jìn)行氣井節(jié)點分析時，通常將節(jié)點壓力和流量作成圖，觀察節(jié)點壓力隨流量和系統(tǒng)參數(shù)的變化，分析壓力損失的大小。氣井節(jié)點系統(tǒng)分析時，應(yīng)首先完成Inflow

和Outflow曲線的擬合計算，求得氣井在當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)下真實的Inflow

和Outflow能力；而后將Inflow

與Outflow曲線綜合到一個圖解上，如圖6-3所示；再分析比較流入和流出特征，便可求得氣井生產(chǎn)動態(tài)。4、協(xié)調(diào)點在進(jìn)行系統(tǒng)分析時，若所有的計算結(jié)果正確的話，則解節(jié)點處的壓力與產(chǎn)量的關(guān)系必須同時滿足流入和流出兩條動態(tài)曲線關(guān)系。如前所述，解節(jié)點處的壓力和產(chǎn)量都是唯一的，故只有兩條曲線的交點才能滿足上述條件。因此，我們把該交點稱為協(xié)調(diào)點。協(xié)調(diào)點只反映氣井在某一條件下的生產(chǎn)狀態(tài)，并不是氣井的最佳生產(chǎn)狀態(tài)。氣井節(jié)點分析過程就是協(xié)調(diào)Inflow

與Outflow的流動狀態(tài)，使之達(dá)到最佳協(xié)調(diào)點的過程。5、敏感性優(yōu)化分析敏感性優(yōu)化分析是為了找出氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的合理參數(shù)，確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài)的過程。其方法是通過改變系統(tǒng)參數(shù)，分析這些系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)流動特性的影響，從而確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài)。由于氣井節(jié)點分析方法的公式繁多、計算過程復(fù)雜，只有使用計算機(jī)，才能快速進(jìn)行敏感性分析。三、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析的用途作為氣藏研究的得力工具，氣井節(jié)點分析方法的應(yīng)用前景非常廣泛，運(yùn)用氣井節(jié)點分析方法，結(jié)合采氣工藝生產(chǎn)方面的實際工作經(jīng)驗以及氣田開發(fā)政策對生產(chǎn)提出的指標(biāo)要求，可以對新老氣田的生產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化分析。具體地說，氣井節(jié)點分析方法具有如下幾方面的用途：1.

對已開鉆的新井，根據(jù)預(yù)測的流入動態(tài)曲線，選擇完井方式及有關(guān)參數(shù)，確定油管尺寸、合理的生產(chǎn)壓差。2.

對已投產(chǎn)的生產(chǎn)井，能迅速找出限制氣井產(chǎn)量的不合理因素，提出有針對性的改造及調(diào)整措施，使之達(dá)到合理的利用自身能力，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。3.

優(yōu)選氣井在一定生產(chǎn)狀態(tài)下的最佳控制產(chǎn)量。4.

確定氣井停噴時的生產(chǎn)狀態(tài)，從而分析氣井的停噴原因。5.

確定排水采氣時機(jī)，優(yōu)選排水采氣方式。6.

對各種產(chǎn)量下的開采方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，尋求最佳方案和最大經(jīng)濟(jì)效益。7.

選用某一方法（如產(chǎn)量遞減曲線分析方法），預(yù)測未來氣井的產(chǎn)量隨時間的變化。8.

可以使生產(chǎn)人員很快找出提高氣井產(chǎn)量的途徑。綜上所述，對于新井，使用節(jié)點系統(tǒng)分析方法可以優(yōu)化完井參數(shù)和優(yōu)選油管尺寸，這是完井工程最關(guān)注的問題。對于已經(jīng)投產(chǎn)的油氣井，使用節(jié)點分析有助于科學(xué)地管理好生產(chǎn)。四、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析步驟1.

建立生產(chǎn)模型。針對要分析的問題，對實際氣井生產(chǎn)系統(tǒng)加以抽象，表示為數(shù)學(xué)模型能描述的各個部分。2.

根據(jù)確定的分析目標(biāo)選定解節(jié)點。由節(jié)點類型確定節(jié)點分析方法，例如是函數(shù)節(jié)點分析還是普通節(jié)點分析。3.

完成各個部分?jǐn)?shù)學(xué)模型的靜動態(tài)生產(chǎn)資料的擬合，繪制流入和流出動態(tài)曲線。系統(tǒng)可能提供的理論產(chǎn)能必然不會與實際試采的生產(chǎn)資料相吻合。通過對數(shù)學(xué)模型或參數(shù)的調(diào)整，并經(jīng)過一段試采階段的擬合，使建立的數(shù)學(xué)模型和計算程序能反映氣井系統(tǒng)的實際。4.

求解流入和流出動態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點。5.

完成確定目標(biāo)的敏感參數(shù)分析。例如，可以分析油管直徑、射孔密度、表皮系數(shù)、井口油壓等參數(shù)，優(yōu)選出系統(tǒng)參數(shù)，然后就可對氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或重新設(shè)計。第二節(jié)

普通節(jié)點分析一、普通節(jié)點分析前面已經(jīng)介紹了節(jié)點分析的一般步驟，實際上，對不同的問題，節(jié)點分析的步驟不完全一樣。這里結(jié)合例題介紹普通節(jié)點分析方法和步驟。例題6-1

已知某氣井的參數(shù)：井中部深度H

＝3000m，油管尺寸為2?"（內(nèi)徑62mm，外徑73mm），井筒平均溫度

＝342K，天然氣相對密度＝0.6，地層壓力＝30MPa，井口壓力

ptf＝6.0MPa，氣井產(chǎn)能方程為。試取井底和井口節(jié)點為解節(jié)點對該井進(jìn)行節(jié)點分析？解題1.

取井底為解節(jié)點的節(jié)點分析1）取井底為解節(jié)點。則流入部分包括從地層外邊界到井底；流出部分包括從井底到井口；2）計算流入動態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對每一產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和氣井產(chǎn)能方程，計算井底壓力，該壓力就是流入節(jié)點壓力，見表6-1中的第三項；

表6-1

取井底和井口為解節(jié)點時的流入和流出動態(tài)數(shù)據(jù)以井底為介節(jié)點產(chǎn)量（104m3/d）00.792.773.765.746.737.738.729.71流入節(jié)點壓力（MPa）30.0029.2726.9425.4421.5719.0115.8011.360.10流出節(jié)點壓力（MPa）7.327.337.387.427.557.637.727.837.94以井口為介節(jié)點流入節(jié)點壓力（MPa）666666666流出節(jié)點壓力（MPa）24.5823.9521.9420.6617.4015.2812.638.973.42

3）計算流出動態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對每一產(chǎn)量，由井口壓力和單相氣體垂直管流計算方法，如式(5-21)，計算井底壓力，該壓力就是流出節(jié)點壓力，見表6-1中的第四項；4）繪制流入和流出動態(tài)曲線。如圖6-4所示；圖6-4

取井底為解節(jié)點時的節(jié)點分析5）求解協(xié)調(diào)點。協(xié)調(diào)點處的壓力為7.89MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。2.

取井口為解節(jié)點的節(jié)點分析1）取井口為解節(jié)點。則流入部分包括從地層外邊界到井口；流出部分為井口，壓力為恒定值，等于井口壓力；2）計算流入動態(tài)曲線。流入節(jié)點壓力是地層壓力減去地層壓力損失和井筒壓力損失。流入動態(tài)曲線按如下方法計算（1）假設(shè)一系列產(chǎn)量，對每一產(chǎn)量完成下列計算；（2）根據(jù)地層壓力和氣井產(chǎn)能方程，計算井底壓力；（3）由井底壓力和單相氣體垂直管流計算方法，如式(5-21)，計算井口壓力，該壓力就是流入節(jié)點壓力；（4）將計算結(jié)果列于表6-2中的第二欄。3）計算流出動態(tài)曲線。流出節(jié)點壓力不隨產(chǎn)量變化，恒等于井口壓力，見表6-1中的第七項；4）繪制流入和流出動態(tài)曲線。如圖6-5所示；5）求解協(xié)調(diào)點。協(xié)調(diào)點處的壓力為6MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。

圖6-5

取井底為解節(jié)點時的節(jié)點分析

由此可見，在不同解節(jié)點下進(jìn)行節(jié)點分析所獲得的產(chǎn)量相同，為9.32×104m3/d。說明產(chǎn)量與解節(jié)點的位置無關(guān)。但是解節(jié)點的位置不同，節(jié)點的壓力不同，流入和流出動態(tài)曲線的形狀不一樣。二、氣井敏感參數(shù)分析影響氣井產(chǎn)能的因素很多，如油管尺寸、表皮系數(shù)、射孔密度、井口壓力、地層壓力等。采用敏感參數(shù)分析方法可以分析它們對氣井產(chǎn)能的影響。敏感參數(shù)分析是以節(jié)點分析為基礎(chǔ)的。1.

井口壓力對氣井產(chǎn)能的影響分析井口壓力對氣井產(chǎn)能影響的步驟如下：1）解節(jié)點取在井口；2）分別取井口壓力為6、10、15、20MPa。將井口壓力為10、15、20MPa的流出動態(tài)曲線迭加在圖6-5上，獲得井口壓力敏感性分析曲線；3）求出不同井口壓力下流入和流出動態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點，結(jié)果列于表6-1中。由此可見，降低井口壓力，可以提高氣井產(chǎn)量。當(dāng)井口壓力高于6MPa時，井口需用針形閥節(jié)流調(diào)壓。當(dāng)井口壓力低于6MPa，則需采用壓縮機(jī)將井口壓力增壓至6MPa。

圖6-6

井口壓力敏感分析

表6-2

產(chǎn)量和井口壓力的關(guān)系井口壓力（MPa）6101520產(chǎn)量（104m3/d）9.238.486.854.22

2.

油管尺寸對氣井產(chǎn)能的影響氣井中油管至少有四種作用。首先，如果在靠近井底處下有封隔器，則可以保護(hù)套管不受油管內(nèi)流體的高壓作用。其次，它可以保護(hù)套管不受液體的腐蝕作用。第三，如果油管尺寸合理，可使井內(nèi)不會滯留烴類液體和水。第四，油管尺寸必須很大，使氣井能通過最大的氣量。如果油管在機(jī)械方面不存在設(shè)計問題，那么油管尺寸應(yīng)該由井的產(chǎn)能、攜液能力以及成本等幾項綜合決定。對各種規(guī)格的油管，根據(jù)不同油管中氣流的壓力損失大小，選擇不扼制產(chǎn)量的合理尺寸。但這種油管尺寸可能不能攜液自噴，當(dāng)氣井產(chǎn)液量增大成為控制產(chǎn)量的重要因素時，應(yīng)考慮利用攜液理論優(yōu)選小油管尺寸。分析油管尺寸對氣井產(chǎn)能影響的步驟如下：1）將解節(jié)點取在井底處；2）計算流入動態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和產(chǎn)能方程計算井底壓力，即流入節(jié)點壓力，見表6-3中第二欄；

表6-3

流入動態(tài)和不同油管尺寸下的流出動態(tài)數(shù)據(jù)產(chǎn)量(104m3/d)流入節(jié)點壓力(MPa)不同油管尺寸下的流出節(jié)點壓力，(MPa)1”1?”2”2?”3”3?”0307.327.327.327.327.327.320.7929.277.827.377.347.337.327.321.7828.29.487.537.397.357.337.322.7726.9411.87.817.487.387.347.333.7625.4414.468.197.617.427.367.344.7523.6717.298.667.787.487.387.355.7421.5720.239.197.977.557.47.366.7319.0123.259.788.197.637.437.377.7315.826.3410.428.447.727.477.398.7211.3629.5111.18.727.837.517.419.710.132.7511.829.017.947.557.42

3）計算流出動態(tài)曲線。對分析的油管尺寸，假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)井口壓力和單相氣體垂直管流方法，如式(5-21)，計算井底壓力，即流出節(jié)點壓力，見表6-3中第三至第八欄；4）繪制流入和流出動態(tài)曲線，如圖6-7所示；5）求出流入和不同油管尺寸下流出動態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點，見表6-4；6）將油管尺寸和產(chǎn)量數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖6-8。表6-4

產(chǎn)量和油管尺寸的關(guān)系油管尺寸（英吋）111/2221/2331/2（mm）2540.350.36275.988.6產(chǎn)量（104m3/d）5.998.759.119.239.289.29

圖6-7

油管尺寸敏感分析

圖6-8

油管尺寸對產(chǎn)量的影響由此可以看出，當(dāng)油管直徑從1”增到2”時，其產(chǎn)量增加幅度很大；當(dāng)管徑增到2?”時，產(chǎn)量有一定的增加，但幅度減小；管徑再增加產(chǎn)量增加非常小。從總的趨勢來看，該井摩阻造成的壓降較小。對于1?”以上的油管，其摩阻造成的壓降可以忽略不計。油管尺寸的選擇只需考慮滿足井下作業(yè)的要求和氣井積液條件。如果條件允許，應(yīng)該首先在不同油管尺寸下進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測，從經(jīng)濟(jì)上對預(yù)測的產(chǎn)量進(jìn)行評價，以決定哪種油管尺寸能使投資回收最快。3.

井壁污染對氣井產(chǎn)能的影響例6-2

已知?dú)饩畢?shù)：氣藏外邊界半徑

re

＝150m，井半徑

rw

＝0.12m，氣藏有效厚度

h＝20m，地層滲透率

k

＝0.001μm2。其余參數(shù)同例題6-1。井壁污染是由表皮系數(shù)

S

來體現(xiàn)的。分析表皮系數(shù)對氣井產(chǎn)能影響的步驟如下：1）將解節(jié)點取在井底處；2）計算流入動態(tài)曲線。對分析的表皮系數(shù)，假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和Jones理論產(chǎn)能方程式計算井底壓力，即流入節(jié)點壓力，見表6-5；3）計算流出動態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)井口壓力和單相氣體垂直管流方法，如式(5-21)，計算井底壓力，即流出節(jié)點壓力，見表6-6；4）繪制流入和流出動態(tài)曲線，如圖6-9所示；5）求出不同表皮系數(shù)下流入和流出動態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點，見表6-7；6）將表皮系數(shù)和產(chǎn)量的關(guān)系數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖6-10。表6-5

不同表皮系數(shù)下流入動態(tài)數(shù)據(jù)序號表皮系數(shù)-50510產(chǎn)量(104m3/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（104m3/d)壓力(MPa)產(chǎn)量(104m3/d)壓力(MPa)產(chǎn)量(104m3/d)壓力(MPa)103003003003025.629.232.3128.631.3728.550.9728.53312.6128.15.1926.853.0926.692.1826.64419.6126.768.0724.994.8124.753.3924.69526.6225.1910.9523.026.5222.734.6122.64633.6323.3613.8420.918.2420.575.8220.48740.6321.1916.7218.69.9618.257.0318.16847.6418.619.616.0311.6815.688.2415.58954.6415.3822.4813.0313.3912.79.4612.611061.6511.0125.379.1715.118.9110.917.91168.650.128.250.116.830.111.880.1

表6-6

流出動態(tài)數(shù)據(jù)產(chǎn)量（104m3/d)05.619.6126.6240.6347.6454.6461.6568.65流出節(jié)點壓力（MPa）7.327.549.5511.0514.5116.3718.2920.2422.23

圖6-9

表皮系數(shù)對產(chǎn)能的影響

表6-7

產(chǎn)量和表皮系數(shù)的關(guān)系表皮系數(shù)－50510產(chǎn)量（104m3/d)50.8124.4315.1710.86

圖6-10

表皮系數(shù)對產(chǎn)量的影響

由此可見，如果采用效果好的增產(chǎn)措施，該井的產(chǎn)能可大大提高。因此提高增產(chǎn)措施效果，改善近井地帶傷害程度是提高氣井產(chǎn)能的重要途徑。第三節(jié)

函數(shù)節(jié)點分析一、射孔密度對氣井產(chǎn)能的影響射孔完井是目前普遍采用的完井方式，射孔工藝的質(zhì)量直接影響氣井產(chǎn)能，如果射孔工作進(jìn)行得不好，就會引起孔道堵塞。影響氣井射孔產(chǎn)能的主要因素有射孔方式、穿透深度、射孔密度，其次是孔眼直徑、相位。這里以射孔密度為例，介紹函數(shù)節(jié)點分析方法。見文[5-9]。例6-3

已知?dú)饩畢?shù)：污染帶深度為0.43m，污染程度為0.2，射孔段厚度為20m，射孔孔眼半徑為0.005m，射孔深度為0.23m，壓實環(huán)厚度為0.0127m，壓實程度為0.15，水平/垂直滲透率比為0.1。其余參數(shù)與例6-2相同。分析射孔密度對氣井產(chǎn)能影響的步驟如下：1）該井是由地層和井筒組成的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，沒有地面集輸氣管線，因此在計算總壓力損失時不應(yīng)包括地面管線部分；2）取射孔完井段為解節(jié)點。則流入部分為地層外邊界至氣層巖面，總壓力損失不包括污染和射孔的壓力損失，相當(dāng)于氣體在理想無污染的地層中流動；流出部分包括從井口到井底，解節(jié)點本身有壓力損失；3）計算流入動態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對每一產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和

Jones理