第3章气井产能分析

1、采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析1第三章第三章 气井产能分析气井产能分析 第一节第一节 稳定状态流动的气井产能公式稳定状态流动的气井产能公式第二节第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式拟稳定状态流动的气井产能公式第三节第三节 气井产能经验方程气井产能经验方程第四节第四节 完井方式对气流入井动态的影响完井方式对气流入井动态的影响采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析2气井产能分析气井产能分析 气井产能是指一定回压下的气井供气量。气井产能是指一定回压下的气井供气量。 地层压力一定，以不同的井底流动压力测试气井的产地层压力一定，以不同的井底流动压力测试气井的产气量，称气井的产

2、能试井。气量，称气井的产能试井。 气井流入动态特性气井流入动态特性通常是通过产能试井工艺认识的。通常是通过产能试井工艺认识的。根据短期产能试井录取的资料，经过整理，可以确定反映根据短期产能试井录取的资料，经过整理，可以确定反映该井流入动态特性的该井流入动态特性的产能方程产能方程，或称，或称流入动态方程流入动态方程。根据。根据方程描绘出一条完整的流入动态曲线，简称气井的方程描绘出一条完整的流入动态曲线，简称气井的IPRIPR曲曲线线。采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析3第一节第一节 稳定状态流动的气井产能公式稳定状态流动的气井产能公式一、稳定状态流动达西公式一、稳定状态流动达西公式

3、drdpr )h(kqr2wewfescrrlnT)(kh.q6774ppdpZp02拟压力拟压力 ：wewfescrrlnZT)pp(kh.q226774简化：简化：采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析4第一节第一节 稳定状态流动的气井产能公式稳定状态流动的气井产能公式一、稳定状态流动达西公式一、稳定状态流动达西公式 将表皮效应产生的压降合并到总压降中，则稳将表皮效应产生的压降合并到总压降中，则稳定流动达西产能公式为：定流动达西产能公式为：SrrlnT)(kh.qwewfesc6774SrrlnZT)pp(kh.qwewfesc226774简化：简化：绝对无阻流量：绝对无阻流量：

4、井底井底流压等于流压等于0 0时所解出时所解出的流量。的流量。采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析5第一节第一节 稳定状态流动的气井产能公式稳定状态流动的气井产能公式二、非达西流动产能公式二、非达西流动产能公式井轴周围的高速流动相当于紊流流动，称为非达西流动。井轴周围的高速流动相当于紊流流动，称为非达西流动。 ForchheimerForchheimer通过实验，提出下面的二次方程来描述非达通过实验，提出下面的二次方程来描述非达西流动：西流动： 2kudrdp5110106447.k.一般地：一般地：采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析6第二节第二节 拟稳定状态流动的气

5、井产能公式拟稳定状态流动的气井产能公式 在一定范围的排气面积内，气井定产量生产一段较长时在一定范围的排气面积内，气井定产量生产一段较长时间，层内各点压力随时间的变化相同，不同时间的压力分布间，层内各点压力随时间的变化相同，不同时间的压力分布曲线依时间变化互成一组平行的曲线族。此时这种情况称为曲线依时间变化互成一组平行的曲线族。此时这种情况称为拟稳定状态拟稳定状态。 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析7第二节第二节 拟稳定状态流动的气井产能公式拟稳定状态流动的气井产能公式 压力衰竭方式开发、多井采气的气田，在正常生产期内压力衰竭方式开发、多井采气的气田，在正常生产期内呈拟稳定状态。

6、气井采气全靠排气范围内气体本身的弹性膨呈拟稳定状态。气井采气全靠排气范围内气体本身的弹性膨胀，没有外部气源补给。对此情况，由气体等温压缩的定义胀，没有外部气源补给。对此情况，由气体等温压缩的定义式可以推得：式可以推得： scgqdtdVdtdpVC 设想圆形气层中心一口井，则：设想圆形气层中心一口井，则： dtdpChrrqgwesc22采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析81.1.气井的达西气井的达西(Darcy)(Darcy)公式公式 假设条件：不可压缩气体在定压边界下，以某一稳定产量在假设条件：不可压缩气体在定压边界下，以某一稳定产量在均匀介质中作平面径向流动。均匀介质中作平

7、面径向流动。 SxZTpphkqgwfrggln6 .77422x x为供气面积系数：为供气面积系数： wgrrx 第三节第三节 气井产能经验方程气井产能经验方程 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析9qtqDSSSSSS4321S S2 2为气层打开不完善系数为气层打开不完善系数S S3 3为射孔几何形态表皮系数为射孔几何形态表皮系数 S S4 4为射孔压实带表皮系数为射孔压实带表皮系数 S S1 1为机械伤害为机械伤害( (堵塞等堵塞等) )表皮系数表皮系数S(q,t)S(q,t)为产量和时间诱导表皮系数为产量和时间诱导表皮系数D Dq q为紊流表皮系数为紊流表皮系数地层的总表

8、皮系数地层的总表皮系数S S的构成的构成: :一般地，气层降压弹性一般地，气层降压弹性开采，气层压力和产量开采，气层压力和产量是采出程度的函数。是采出程度的函数。第三节第三节 气井产能经验方程气井产能经验方程 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析10222ggwfrbqaqpp2.2.紊流条件下的非达西渗流公式紊流条件下的非达西渗流公式 hkSrrZTagwgg)/427. 0ln(10291. 1322110828. 2pwghrTZb5 . 11010664. 7gk地层层流系数地层层流系数( (径向径向) )：地层紊流系数地层紊流系数( (径向径向) )：第三节第三节 气井产

9、能经验方程气井产能经验方程 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析113.3.费特柯维奇（费特柯维奇（FetkovichFetkovich）公式）公式 nwfrgppcq)(22当当n=1n=1时，完全符合达西渗流定律时，完全符合达西渗流定律: : )(ln6 .774srrTZhkcwggg当当0.5n10.5n1时，表示气流入井符合非达西渗流定律：时，表示气流入井符合非达西渗流定律： )(ln)(6 .774122srrTZpphkcwggnwfrg第三节第三节 气井产能经验方程气井产能经验方程 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析123.3.费特柯维奇（费特柯维奇（

10、FetkovichFetkovich）公式）公式 C C与与n n与值可由试井数与值可由试井数据分析确定。据分析确定。nwfrgppcq)(22第三节第三节 气井产能经验方程气井产能经验方程 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析13一般不考虑井筒与岩石表面之间的压力损失。一般不考虑井筒与岩石表面之间的压力损失。 如果地层岩面在如果地层岩面在钻井钻井和和完井完井过程中受到损害，可在流入动态过程中受到损害，可在流入动态计算中的计算中的表皮系数表皮系数内加以考虑。内加以考虑。 裸眼完井裸眼完井第四节第四节 完井方式对气流入井动态的影响完井方式对气流入井动态的影响 采气工程气井生产系统分析

11、采气工程气井生产系统分析14222gPgPwfrqbbqaapp流体通过射孔孔眼的流体通过射孔孔眼的流入特性流入特性，采用紊流条件下的非达西渗流公，采用紊流条件下的非达西渗流公式修改形式来描述式修改形式来描述: : 2.2.射孔完井射孔完井 影响流入动态的主要参数有孔密、孔径、孔深、相位角等。影响流入动态的主要参数有孔密、孔径、孔深、相位角等。射孔孔眼层流系数射孔孔眼层流系数射孔孔眼紊流系数射孔孔眼紊流系数第四节第四节 完井方式对气流入井动态的影响完井方式对气流入井动态的影响 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析153.3.射孔射孔砾石充填完井砾石充填完井 222gGPgGPwfrqbbbqaaapp砾石衬管层流系数：砾石衬管层流系数： 25105135. 5PGgGNrKTZLa砾石衬管紊流系数砾石衬管紊流系数 ：422010463. 7PggGrNTZLb第四节第四节 完井方式对气流入井动态的影响完井方式对气流入井动态的影响 采气工程气井生产系统分析采气工程气井生产系统分析16（1 1）无论气井还是油井的流入动态研究与计算均是比较复杂的。）无论气井还是油井的流入动态研究与计算均是比较复杂的。l 基于上述方法的修正（井型、流体相态等）基于上述方法的修正（井型、流体相态等