专利名称：一种气井井况预测方法
技术领域：
本发明涉及天然气开采，具体是一种天然气井的井况预测方法，它特别适合用作对压力大于68MPa的高压、超高压气井井况进行预测。
背景技术：
近年来，随着天然气资源勘探开发工作的不断深入，天然气资源的勘探开发目标逐渐转向深层、超深层气藏，这些气藏普遍具有“三高”特征，即高温、高压、高硫化氢。对于这类“三高”气藏的开采，在选择开采设备(包括油套管、井下工具、井口装置、井控装备等) 时，需要选择性能与气藏特征相适配的开采设备，若选择的开采设备性能高于气藏特征时， 那么会导致开采成本增加；若选择的开采设备性能低于气藏特征时，这些开采设备在气井上无法适用。因此，如何选择性能相适配的开采设备，就必须依照气井的井况而决定，而井况的预测是通过井筒温度、井筒压力等参数实现的。目前，对于气井井况的温度预测，是通过经验法实现的。经验法是根据《深气井完井》中介绍的产层温度、产量与井筒温度的关系曲线拟合得到的，其解析模型是=iTci = (Te-T0) X (I. 21295X 1(Γ2ΧQ-4. 6919X 1(Γ5ΧQ2)+T。，式中，T' Q 为产气量为 Q 时井口最高温度， 单位为。C ;!；为原始地层温度，单位为。C Jtl为井口常年平均气温，单位为。C ;Q为标况下的产气量，单位为104m3/d。该经验法只能计算的出天然气井井口流温，而无法获得井筒内的温度分布情况，可靠性差。对于气井井况的压力预测，是通过平均参数法实现的。平均参数法是从能量方程出发，忽略气体的动能损失，导出气体流动方程的积分表达式，在此基础上采用平均温度和平均偏差系数法等方法进行计算，其解析模型是
I
「 2 2χ, I· 324 X IO-18 X f x(q x T x z)2 x (e2xs - l)l2 _5] Pwf = P2tf X e2- +-^-1__V-1
d5式中，pwf为井深L处流动压力，单位为MPa ；ptf为井口流动压力，单位为MPa ；e为自然对数；
Q Q AIV Jis为中间参数，s = -^，Yg为气体相对密度，无量纲；h为井口到气层中部的垂直深度，单位为m;f为流动管柱内气体平均温度，单位为K =其中，Ttf为流动管柱井口绝对温度，单位为K ；Twf为流动管柱井底绝对温度，单位为K ；Z为流动管柱内气体平均温度和流动管柱内平均流动压力条件下的气体偏
差系数，流动管柱内平均流动压力P = I x ^Pwf- ~~); Z =XlXPr+X2 ,
3Ptf + Pwi其中，X1和X2为系数；匕为对比压力，无量纲，当其使用范围为8彡已彡15吋， X1 = -0.00222SX Tr4 + 0.0108 X Trs + 0.01S22SX Tr3 - 0.1S322S X Tr + 0.241S7S
X2 = 0.104S XrTy- 0.8602 X Tj + 2.396SX Tr2 — 2.106S XTr + 0.6299 当宜使' 用范围为
15 ^ Pr ^ 30 时，
X1 = 0.0148X Tr4 - 0.138816667 X Tr2 + 0.4902SX Tr3 - 0.794683333 X Tr 4 O.SS1233333,
X2 = 0.4S0S X Tr4 - 4.228233333 X Tr3 + 14.9684 X Tr2 - 24.311S6667 X Tr + 17.98426667,Tr为对比温度，无量纲，使用范围为I. 05 < Tr < 3. 0 ；f为气体流动时的摩阻系数；qsc为标况下的气体流量，单位为m3/d ；d为气体沿油管流动时油管的内径，单位为m。该平均參数法在计算的过程中，要求气体偏差系数(即Z )具有很高精度，若气体偏差系数的精度高，那么预测出的井筒压カ分布的误差值就小；若气体偏差系数的精度低， 那么预测出的井筒压カ分布的误差值就大。而上述的气体偏差系数计算模型在低压情况下，计算较为精确，但是在高压情况下，由于天然气物理性质的变化规律发生改变，导致上述气体偏差系数计算模型无法适用，用其计算出来的系数值存在精度低的缺陷。因此，如何精确预测高压、超高压气井的井况，成为天然气开采从业者亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有天然气井井况预测的瓶颈，提供一种预测精确、 可靠实用的气井井况预测方法，为气藏开采设备的选择提供可靠的理论数据支撑。本发明的设计思路是首先，确定气井目的层井深、地温梯度、地表温度、天然气产量、气体比热、气体比重、地层传热系数、油管至套管外壁综合传热系数及产气油管的内径尺寸等基础參数，利用井筒温度值解析模型预测出井筒内的温度分布情況；其次，基于获得的井筒温度值，以及初始点压力、气产量等基础数据，利用井筒压カ值解析模型预测出井筒内的压カ分布情況；然后，基于获得的井筒温度值和井筒压カ值，利用天然气密度解析模型预测出天然气密度沿井筒分布情况、利用天然气粘度解析模型预测出天然气粘度沿井筒分布情况、利用天然气流速解析模型预测出天然气流速沿井筒分布情況。本发明采用的技术方案是，一种气井井况预测方法，包括以下步骤I).利用井筒温度值解析模型预测出井筒内的温度分布情况，井筒温度值解析模型 TE Tjj = ax(L+A) + b + (T0 — a X (H — A) — b) X e * ；式中，IY为井深L处的井筒温度，K ;a为折算的地温梯度，K/m;L为井筒井深，m ；A 为中间參数，A = (2. 2197 X KT6XqscX YgXCgX ( 6 +^X o)) / X 0X6)； 其中，qs。为地面标况条件下的气井产量，m3/d ； y g为天然气比重，无量纲；8为地层传热系数，W/(m. K) A为油管内径，m;w为油管至套管外壁的综合传热系数，W/(m. K) ;Cg为天然气比热，X/(kg. K)，
权利要求
1.一种气井井况预测方法，包括以下步骤1) 利用井筒温度值解析模型预测出井筒内的温度分布情况，井筒温度值解析模型是，Tl — ax〔L+A〕+ b + (Te — ax(H — A) — b) XeL-H/A ；式中，Tl为井深L处的井筒温度，K ； a为折算的地温梯度，K/m ；L为井筒井深，m ；A 为中间参数，A= (2. 2197 X KT6XqscX YgXCgX (6+^X co))/(riX co X 6);其中， Qsc为地面标况条件下的气井产量，m3/d ; Yg为天然气比重，无量纲；5为地层传热系数，W/ (m. K) &为油管内径，m ; to为油管至套管外壁的综合传热系数，ff/ (m. K) ;Cg为天然气比热，I/ (kg. K)，Cg= 1243 + 3.14xTL + 7.931X 10_4 XTl2 - 6.881 X 10_7 XTl3 ;b为地表温度，K ；Te为地层温度，K ；H为井深L处地层埋深，m ； e为自然对数；2).基于步骤I)计算出的温度值，利用井筒压力值解析模型预测出井筒内的压力分布情况，井筒压力值解析模型是，
2.根据权利要求I所述气井井况预测方法，其特征在于基于步骤I)计算出的温度值和步骤2)计算出的压力值，利用天然气密度解析模型预测出天然气密度沿井筒分布情况， 天然气密度解析模型是，Pl = Mgx!i/CRxTLxZ)；式中，P L为井深L处的天然气密度，g/cm3 ；Mg为天然气平均分子量，kg/kmol ；Pl为井深L处的压力，MPa;R 为气体常数，MPa · m3/ (kmol · K)；TY为井深L处的井筒温度，K;Z为流动管柱内气体平均温度和流动管柱内平均流动压力条件下的气体偏差系数。
3.根据权利要求2所述气井井况预测方法，其特征在于基于步骤I)计算出的温度值和步骤2)计算出的压力值，利用天然气粘度解析模型预测出天然气粘度沿井筒分布情况， 天然气粘度解析模型是，b = IO-4 XKx exp(X X P^)；式中，μ gL为天然气的粘度，mPa. s ；K为中间参数，K = (9. 4+0. 02XMg) X (I. 8XTl) 15 ;其中，Mg为天然气平均分子量，kg/ kmol ；TL为井深L处的井筒温度，K ； exp为以e为底的指数函数；X为中间参数，X = 3. 5+986/(1. 8XTL)+0. 01 XMg ;其中， γ为井深L处的井筒温度，K ； Mg为天然气平均分子量，kg/kmol ；P L为井深L处的天然气密度，g/cm3 ；Y 中间参数，Y = 2. 4-0. 2 XX。
4.根据权利要求I所述气井井况预测方法，其特征在于基于步骤I)计算出的温度值和步骤2)计算出的压力值，利用天然气流速解析模型预测出天然气流速沿井筒分布情况， 天然气流速解析模型是，汽=1.1007 X 10“ XqacXZX TbZCri X民〕；式中，' 为井深L处的天然气流速,m/s ；Qsc为标况下的气体流量，m3/d ；Z为流动管柱内气体平均温度和流动管柱内平均流动压力条件下的气体偏差系数；TY为井深L处的井筒温度，K;Ti为油管内径，m ；Pl为井深L处的压力，MPa。
全文摘要
一种气井井况预测方法，包括步骤1).利用井筒温度值解析模型预测出井筒内的温度分布情况；2).基于步骤1)计算出的温度值，利用井筒压力值解析模型预测出井筒内的压力分布情况。基于计算出的温度值和压力值，利用天然气密度解析模型预测出天然气密度沿井筒分布情况；基于计算出的温度值和压力值，利用天然气粘度解析模型预测出天然气粘度沿井筒分布情况；基于计算出的温度值和压力值，利用天然气流速解析模型预测出天然气流速沿井筒分布情况。它能够对井筒内的温度分布、压力分布以及井筒内的天然气密度、粘度、速等数据做出精确、可靠的预测，为气藏开采设备的选择提供了可靠的理论数据支撑。
文档编号E21B47/06GK102587887SQ20121009803
公开日2012年7月18日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者乔智国, 叶翠莲, 康杰, 张国东, 戚斌, 林永茂, 王世泽, 陈琛 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司西南油气分公司