气藏开采基础课件.ppt

1、采气基础知识一、气井完井一、气井完井二、气井节点分析二、气井节点分析三、气井增产措施三、气井增产措施四、生产测井工艺技术四、生产测井工艺技术五、采气工程方案设计五、采气工程方案设计第一部分第一部分第一部分第一部分第一部分第一部分第一部分第一部分油层套管是下入井内的油层套管是下入井内的最后一层套管，用来把油最后一层套管，用来把油气层和其他层隔开，在井气层和其他层隔开，在井内建立一条可靠的油气通内建立一条可靠的油气通道。其上安装采气树，油道。其上安装采气树，油套的质量对采气影响最大。套的质量对采气影响最大。完井管柱完井管柱选用的原则是：选用的原则是：1 1、完井管柱既要满足完井作业要求，又要满足气

2、、完井管柱既要满足完井作业要求，又要满足气井开采的需要。井开采的需要。2 2、完井管柱要尽量简单适用，可下不可不下的井、完井管柱要尽量简单适用，可下不可不下的井下工具，尽量不下。下工具，尽量不下。3 3、完井管柱应满足节点分析要求，减少局部大压、完井管柱应满足节点分析要求，减少局部大压力损失。力损失。4 4、油管柱应考虑、油管柱应考虑H H2 2S S、COCO2 2和地层水的影响。和地层水的影响。5 5、完井管柱应考虑套管质量，特别是深井和超深、完井管柱应考虑套管质量，特别是深井和超深井。因为深井和超深井的钻井和完井作业套管偏磨很井。因为深井和超深井的钻井和完井作业套管偏磨很厉害，大大降低了

3、套管抗压强度，为保护套管最好采厉害，大大降低了套管抗压强度，为保护套管最好采用生产封隔器永久性完井油管柱。用生产封隔器永久性完井油管柱。第一部分第一部分D)D)KQKQ抗硫化氢抗硫化氢KYKY不抗硫化氢不抗硫化氢常常 用用 采采 气气 树树 规规 格格 统统 计计 表表总闸门：总闸门：一般一般2 2个，个，处 于 开 启处 于 开 启状态状态小四通：小四通：采气、放采气、放喷或压井喷或压井油管闸门：油管闸门：开关井（油开关井（油管采气）管采气）针形阀（针针形阀（针阀）：调节阀）：调节气井压力和气井压力和产量产量测 压 阀 门 ：测 压 阀 门 ：不停产进行下压不停产进行下压力计测压、取样，力计

4、测压、取样，接油压表测油压。接油压表测油压。套管阀门：套管阀门：测套压、套管测套压、套管采气、气举采气、气举套管头：套管头：套管下到井里，下部用水泥固定，上部的部分重套管下到井里，下部用水泥固定，上部的部分重量就支撑在套管头上。井里下有几层套管时，套管头能把几层量就支撑在套管头上。井里下有几层套管时，套管头能把几层套管互相隔开。套管头分套管互相隔开。套管头分正规套管头正规套管头和和简易套管头简易套管头。正规套管头悬正规套管头悬挂在悬挂器上，挂在悬挂器上，套管受热膨胀或套管受热膨胀或遇冷收缩时可以遇冷收缩时可以自由伸缩。自由伸缩。简易套管头两简易套管头两端用丝扣连接，端用丝扣连接，不能自由伸缩，

5、不能自由伸缩，因此容易在套管因此容易在套管本体和丝扣上形本体和丝扣上形成应力，使套管成应力，使套管破裂或造成密封破裂或造成密封不严。不严。第一部分第一部分qZTpdQ121870式中，式中，Q气体流量，气体流量，m3/d d孔板直径，孔板直径，mm p1上流压力，上流压力，Mpa T上流温度，上流温度，K q天然气相对密度天然气相对密度 Z天然气偏差系数天然气偏差系数GVHdQ264.10GVHdQ289. 2（压差为汞柱）（压差为汞柱）（压差为水柱）（压差为水柱）式中，式中，Q气体流量，气体流量，m3/d d孔板直径，孔板直径，mm HU形管中汞柱压差，形管中汞柱压差，mm G天然气相对密度

6、天然气相对密度 V气流温度，气流温度，K第二部分第二部分气井节点（气井节点（NODALNODAL）分析法）分析法是运用系统工程理论研是运用系统工程理论研究气田开发系统的气藏工程、采气工程和气田集输工程究气田开发系统的气藏工程、采气工程和气田集输工程之间之间压力、流量关系压力、流量关系的方法。的方法。节点分析法是美国人吉尔伯特节点分析法是美国人吉尔伯特（GilbertGilbert）于）于19541954年首先提出的，年首先提出的，但是由于运用这一方法涉及众多但是由于运用这一方法涉及众多较复杂的数学公式，因而应用收较复杂的数学公式，因而应用收到限制。直到到限制。直到8080年初，计算机技年初，计

7、算机技术在油气田的工程分析和设计中术在油气田的工程分析和设计中开始广泛应用的时候，这一分析开始广泛应用的时候，这一分析方法才逐渐被应用于油气田生产方法才逐渐被应用于油气田生产实际并很快见到了效果。实际并很快见到了效果。第二部分第二部分气井生产系统过程包括气液气井生产系统过程包括气液克服储层的阻力在克服储层的阻力在气藏中的渗流气藏中的渗流、克服射孔段的阻力流入井底克服射孔段的阻力流入井底、克克服管线摩阻和滑脱损失沿垂管（倾斜管）从井底服管线摩阻和滑脱损失沿垂管（倾斜管）从井底向井口流动向井口流动、克服地面设备和管线的阻力沿集输克服地面设备和管线的阻力沿集输气管线的流动气管线的流动。流体在系统生产

8、过程中的每一段都要损失压能。流体在系统生产过程中的每一段都要损失压能。气液流态也在发生变化，压力和产量之间呈现复气液流态也在发生变化，压力和产量之间呈现复杂的关系。节点分析就是在这样一个系统内设置杂的关系。节点分析就是在这样一个系统内设置节点，对系统生产的全过程进行系统分析和整体节点，对系统生产的全过程进行系统分析和整体研究。研究。（1）prpws：流入段：流入段（2） pwspwf：完井段：完井段（3） pwfpwh：垂管段：垂管段（4） pwhpsep：地面流出段：地面流出段解节点的选择满足两个条件：解节点的选择满足两个条件：（1）解节点处只有一个压力解节点处只有一个压力（2）通过解节点只

9、有一个与该压）通过解节点只有一个与该压力相对应的流量。力相对应的流量。解节点的位置可以在生产系统内任解节点的位置可以在生产系统内任意选择，一般选在意选择，一般选在pwf处。处。在交点左侧，对在交点左侧，对应的井底流压应的井底流压p1p1，说明生产系统，说明生产系统内流入能力大于流内流入能力大于流出能力。出能力。表明油管或流出表明油管或流出部分的管线设备系部分的管线设备系统的设计能力过小统的设计能力过小或流出部分有阻碍或流出部分有阻碍流动的因素存在，流动的因素存在，限制了气井生产能限制了气井生产能力的发挥。力的发挥。在交点右侧，情在交点右侧，情况刚好相反。表明况刚好相反。表明气层生产能力达不气层

10、生产能力达不到设计流出管路系到设计流出管路系统的能力，说明设统的能力，说明设计的流出管路设计计的流出管路设计能力过大，造成不能力过大，造成不必要的浪费，或井必要的浪费，或井的某些参数控制不的某些参数控制不合理，或气层伤害合理，或气层伤害降低了井的生产能降低了井的生产能力，需要进行解堵、力，需要进行解堵、改造等措施。改造等措施。第二部分第二部分1 1、气井的达西（、气井的达西（DarcyDarcy）公式：）公式：SxZTpphkqgwfrgg)ln()(6 .77422hkSxZTqppgggwfr)ln(10*291. 1322（1 1）气体有效渗透率）气体有效渗透率kgkg试井资料求得试井资

11、料求得（2 2）平均有效厚度）平均有效厚度h h气层垂直厚度（斜井）、产气厚度（气水同产气层垂直厚度（斜井）、产气厚度（气水同产井）、射孔厚度（未完全射开井）、气层厚度（完全射开井）井）、射孔厚度（未完全射开井）、气层厚度（完全射开井）（3 3）平均地层压力）平均地层压力prpr压力恢复曲线求得、静液面或临井地层压力估算压力恢复曲线求得、静液面或临井地层压力估算（4 4）井底流动压力）井底流动压力pwfpwf实测或计算实测或计算（5 5）气体平均粘度）气体平均粘度g g实验室求得实验室求得（6 6）供气面积系数）供气面积系数x x一般取一般取x=0.472rg/rwx=0.472rg/rw（7

12、 7）表皮系数）表皮系数S S压力恢复曲线求得，压力恢复曲线求得，S=S1+S2+S3+S4+S(q,t)+DqS=S1+S2+S3+S4+S(q,t)+Dq222ggwfrbqaqppnwfrgppcq)(22第二部分第二部分气井流出段流动特性是一个相当复杂的问题，气井流出段流动特性是一个相当复杂的问题，尤其是含有凝析油和地层水时更甚。尤其是含有凝析油和地层水时更甚。气液沿井内管柱垂直向上，在经过井口节流和气液沿井内管柱垂直向上，在经过井口节流和地面管线的流动中，依据压力沿程分布不同而呈地面管线的流动中，依据压力沿程分布不同而呈现不同的流态。现不同的流态。纯气井油管生产表达式：纯气井油管生产

13、表达式：1)()(10*324. 1)(522218SEXPDqZTfSEXPppgwhwf第二部分第二部分气井工作制度是指适应气井产层地质特征和满气井工作制度是指适应气井产层地质特征和满足生产需要时产量和压力应遵循的关系。足生产需要时产量和压力应遵循的关系。uprgrorqtqpp)(22ggrwfbqaqpp12210*1002sgwfwheqppbabqtqppbaquprgprowfg21*)10(42222pqtqpppbbabaquprgprog22)(142222uprgprorqtqppppprwfsgwfwheqpp222气井增产措施的主要内容气井增产措施的主要内容增产原理增

14、产原理裂缝诊断与监测裂缝诊断与监测工作液及添加剂工作液及添加剂增产措施设计技术增产措施设计技术主要增产方法主要增产方法评价选层评价选层现场质量控制现场质量控制第三部分第三部分SrtkhQppri225. 2ln42引起有效渗透率降低的引起有效渗透率降低的“损害损害”主要有五种：主要有五种： （1 1）洗井液中固相颗粒的侵入）洗井液中固相颗粒的侵入 （2 2）泥浆滤液侵入降低了气相渗透率）泥浆滤液侵入降低了气相渗透率 （3 3）完井或修井注水泥的水泥浆侵入气层）完井或修井注水泥的水泥浆侵入气层 （4 4）射孔造成的损害）射孔造成的损害 （5 5）生产过程中的损害）生产过程中的损害压裂前径向流压裂

15、前径向流压裂后直线流压裂后直线流第三部分第三部分2 2、井下压裂管柱：、井下压裂管柱：第四部分第四部分生产测井是生产测井是50年代后期发展起来的一项重要测试。直到年代后期发展起来的一项重要测试。直到60年代初才年代初才把解决完井后能提供油气井井身技术情况，井下油、气、水的运动情况，把解决完井后能提供油气井井身技术情况，井下油、气、水的运动情况，地层含油、气、水的变化情况等生产问题的测井方法，统称为生产测井地层含油、气、水的变化情况等生产问题的测井方法，统称为生产测井工艺技术。工艺技术。生产测井主要表现在三个方面：生产测井主要表现在三个方面：解释气井的生产剖面确定产能、水解释气井的生产剖面确定产

16、能、水淹层问题和气水两相的垂直管流特征。淹层问题和气水两相的垂直管流特征。了解井下窜槽、地层水的类别、油管内的漏失，了解井下窜槽、地层水的类别、油管内的漏失，检查固井质量，检查套管变形等。检查固井质量，检查套管变形等。评价完井效果、确定压裂裂缝评价完井效果、确定压裂裂缝高度、吸酸剖面以及压裂酸化效果综合解释研究。高度、吸酸剖面以及压裂酸化效果综合解释研究。第四部分第四部分控制头、动控制头、动密封系统、防喷管串、密封系统、防喷管串、双级封井器、高压注油双级封井器、高压注油系统系统油管油管接箍定位器、自然咖马接箍定位器、自然咖马仪器、温度仪、密度仪、仪器、温度仪、密度仪、压力仪、连续流量计、压力仪

17、、连续流量计、多臂井径仪、多臂井径仪、X-Y井径井径仪、噪声仪器、水泥胶仪、噪声仪器、水泥胶结测井仪结测井仪第四部分第四部分产层产层水具有温升高、流量增大（涡轮计水具有温升高、流量增大（涡轮计转速）等测井特征转速）等测井特征前后生前后生产测井资料对比分析产测井资料对比分析通过改变工通过改变工作制度，测试分层产量，确定工业作制度，测试分层产量，确定工业性储层下限值（代替试气）性储层下限值（代替试气）用多臂用多臂井径仪可测出套管损伤和变形井径仪可测出套管损伤和变形压裂前后温度测量压裂前后温度测量压裂后分层进液量压裂后分层进液量出水层位对比（横向水窜）出水层位对比（横向水窜）井底井底气水界面气水界面

18、52.2m83.7.29完井无水完井无水84.2.23投产见水投产见水井底井底气水界面气水界面75.5m84.2.10酸化后大量出酸化后大量出水水第五部分第五部分采气工程方案采气工程方案是指贯穿气藏工程方案并适应于气藏地质特征和储层是指贯穿气藏工程方案并适应于气藏地质特征和储层特点、能对气藏实施经济、高效开发的采气工程配套技术整体设计。特点、能对气藏实施经济、高效开发的采气工程配套技术整体设计。采采气工程方案气工程方案与与气藏工程方案气藏工程方案、地面建设工程方案地面建设工程方案三位一体，组成气藏开三位一体，组成气藏开发方案的整体设计，是指导气藏科学开发的重要技术规则。发方案的整体设计，是指导

19、气藏科学开发的重要技术规则。气藏工程设计气藏工程设计（在技术上可行的多个气藏工程方案）（在技术上可行的多个气藏工程方案）优选确定出一个最佳的优选确定出一个最佳的气藏开发方案气藏开发方案采气工程和地面建采气工程和地面建设工程配套设计设工程配套设计经济评价指标计算经济评价指标计算实物工作量归集、价值工作量归集、实物工作量归集、价值工作量归集、成本、收益估算、资金筹措分析成本、收益估算、资金筹措分析第五部分第五部分采气工程方案采气工程方案1、设计方法必须具有科学性、设计方法必须具有科学性2、方案设计内容必须具有针对性和完整性、方案设计内容必须具有针对性和完整性3、必须加强敏感性分析研究，进行优化方案

20、决策、必须加强敏感性分析研究，进行优化方案决策4、必须满足气藏工程和地面建设对方案提出的要求、必须满足气藏工程和地面建设对方案提出的要求5、方案的实施必须具有良好的可操作性、方案的实施必须具有良好的可操作性6、方案必须符合、方案必须符合“少投入，高产出少投入，高产出”的高效开发原则，具有显著的的高效开发原则，具有显著的经济性经济性第五部分第五部分气层保护技术气层保护技术其它配套工艺技术其它配套工艺技术生产动态监测技术生产动态监测技术采气工艺方式设计采气工艺方式设计气井修井和井下作业技术气井修井和井下作业技术射孔设计射孔设计增产措施设计增产措施设计经济分析经济分析井下作业配套井下作业配套卫卫西西

21、断断层层卫卫东东断断层层层层断断濮濮深深1断断层层卫卫85文文23气田气田第五部分第五部分户部寨气田是中原油田近年来天户部寨气田是中原油田近年来天然气勘探突破的重点区块，也是天然气勘探突破的重点区块，也是天然气产销厂目前投入开发的第二大然气产销厂目前投入开发的第二大主力气田。主力气田。户部寨气田构造上位于东濮凹陷户部寨气田构造上位于东濮凹陷中央隆起带北部文卫结合部，东西中央隆起带北部文卫结合部，东西两侧分别为卫东和卫西断层，北以两侧分别为卫东和卫西断层，北以卫卫85断层为界与卫城油气田相临，断层为界与卫城油气田相临，南以濮深南以濮深1断层与文断层与文23气田相望，南气田相望，南北长约北长约10

22、Km，东西宽，东西宽2-4Km，面积，面积约约32Km2。AA 地层东倾，节地层东倾，节节西掉的反向节西掉的反向屋脊构造带屋脊构造带卫卫354-354-部部1 1井气藏剖面模型井气藏剖面模型三维构造图户部寨气田部户部寨气田部户部寨气田部户部寨气田部1-41-4井井井井- -卫卫卫卫318351井气藏剖面图井气藏剖面图井气藏剖面图井气藏剖面图部部部部1-41-4部部部部1-31-3部部部部1-21-2部部部部1-11-1卫卫卫卫351351卫卫卫卫79-979-948ES4上满段含气，上满段含气，ES4下向南加厚，下向南加厚，发育夹层水及底水。发育夹层水及底水。部部1-7部部1-5部部6部部1-

23、6部部1-1部部1-2部部1-3部部1-4卫卫79-9部部1-11-1部部1-71-7部部1-31-3部部1-21-2部部1-61-6卫卫79-979-9部部6 6部部1-41-4部部1-51-5部部1-81-8文文199199部部8 8部部7 73200320033003300340034003500350031503150121233600360012345678Mz1234567Mz户部寨气田气井目前打开情况简图户部寨气田气井目前打开情况简图1.卫卫79-9块内部由于没有断层切割，地层对比程度较高。块内部由于没有断层切割，地层对比程度较高。2.目前气井打开程度普遍较低，具有接替层位。目前

24、气井打开程度普遍较低，具有接替层位。3.相临井生产层位一般错开，可以充分提高气井利用率，满足今后逐层上返的需求。相临井生产层位一般错开，可以充分提高气井利用率，满足今后逐层上返的需求。第五部分第五部分1、完井工程设计原则：完井工程设计原则：（1）符合气藏特点，满足气藏开发的总体需要，保护气层，尽可能）符合气藏特点，满足气藏开发的总体需要，保护气层，尽可能减少对气层的损害减少对气层的损害（2）有效地封隔气层和水层，防止各层之间的相互干扰）有效地封隔气层和水层，防止各层之间的相互干扰（3）克服井塌或出砂的影响，保证气井长期稳定生产）克服井塌或出砂的影响，保证气井长期稳定生产（4）能进行压裂、酸化等

25、增产措施及便于修井作业）能进行压裂、酸化等增产措施及便于修井作业（5）尽量降低成本，经济效益好）尽量降低成本，经济效益好2、完井工程设计：完井工程设计：根据户部寨气田气藏低渗、低产的地质的特征和产根据户部寨气田气藏低渗、低产的地质的特征和产层需要进行压裂改造等大工作量的特点及砂岩地层裸眼生产易出砂的问层需要进行压裂改造等大工作量的特点及砂岩地层裸眼生产易出砂的问题，采用套管射孔完井方式。题，采用套管射孔完井方式。考虑深井、盐层及一次性完井和压裂施工经常需要考虑深井、盐层及一次性完井和压裂施工经常需要使用外径使用外径88.9mm的加厚油管程序，为有利于储层改造，采用的加厚油管程序，为有利于储层改

26、造，采用339.72*244.47*139.7mm三层套管程序。三层套管程序。一般采用一般采用89-1枪枪102弹过油管深穿透射孔方式，孔弹过油管深穿透射孔方式，孔密密16孔孔/米。为保护气层，近年来个别井尝试采用降液面负压射孔、超正米。为保护气层，近年来个别井尝试采用降液面负压射孔、超正压射孔等新工艺。压射孔等新工艺。在钻井、完井、增产作业、采气等全过程，实施系在钻井、完井、增产作业、采气等全过程，实施系统的气层保护措施。采用合适的钻井液密度，控制钻井压差，尽量近平统的气层保护措施。采用合适的钻井液密度，控制钻井压差，尽量近平衡钻进；采用无固相压井液；采用均衡开采，避免激动；采用衡钻进；采用

27、无固相压井液；采用均衡开采，避免激动；采用第五部分第五部分采气工艺方式选择的基本原则是少井、高产、实用。采气工艺方式选择的基本原则是少井、高产、实用。其设计的依据其设计的依据是气藏地质研究、气藏工程设计及气田生产的地面条件。所选择的采气是气藏地质研究、气藏工程设计及气田生产的地面条件。所选择的采气工艺方式应对气井的生产状况有较强的适应性，能够安全可靠地充分发工艺方式应对气井的生产状况有较强的适应性，能够安全可靠地充分发挥气井的生产能力，减小井下作业工作量，并适应与气田野外工作环境挥气井的生产能力，减小井下作业工作量，并适应与气田野外工作环境和动力供应条件。和动力供应条件。NoImageNoIm

28、ageA A）采气井口采气井口B B）生产管柱生产管柱C C）工作制度工作制度D D）气藏废弃条件气藏废弃条件E E）后续采气工艺技术后续采气工艺技术第五部分第五部分针对户部寨气田针对户部寨气田储层埋藏深储层埋藏深、物性差物性差、微裂缝微裂缝、连通程连通程度低度低等气藏地质特征，采用具有深穿透的水力加砂压裂方式。等气藏地质特征，采用具有深穿透的水力加砂压裂方式。早期早期采用的油套混合压裂、投球分层压裂（砂量小，砂采用的油套混合压裂、投球分层压裂（砂量小，砂比低）；比低）；近年近年来尝试了来尝试了2 2”油管环空注入、油管环空注入、 3 3”油管注入、双油管注入、双封压裂、复合压裂等新工艺，加大

29、了砂量，提高了砂比和排封压裂、复合压裂等新工艺，加大了砂量，提高了砂比和排量；量；今年今年又进行了整体压裂改造。又进行了整体压裂改造。在水力压裂改造方面取得了丰富了经验，获得了明显成在水力压裂改造方面取得了丰富了经验，获得了明显成效。效。第五部分第五部分1 1、常规试井、常规试井2 2、全气藏关井测压及特殊试井、全气藏关井测压及特殊试井3 3、产出剖面监测、产出剖面监测4 4、气油水分析、气油水分析5 5、井下技术状况监测、井下技术状况监测6 6、措施井对比测试、措施井对比测试地应力测试、措施前后产出剖面和地应力测试、措施前后产出剖面和压力恢复曲线等压力恢复曲线等第五部分第五部分NoImage授课完毕授课完毕 谢谢大家！谢谢大家！