一种考虑气井产能变化的储气库采气井数确定方法与流程

本发明属于天然气地下存储、气藏工程技术领域，具体涉及一种考虑气井产能变化的储气库采气井数确定方法。

背景技术：

储气库建设是调节国家天然气供需平衡，保证国家供气安全的重要手段。采气井数计算是储气库建设参数计算的重要组成部分，采气井数计算必须保证采气井每天采气能力之和满足储气库规划日产气量的要求，若计算井数偏小，储气库调峰无法达到规划日产气量；反之，计算井数偏大，会造成投资浪费。

地下储气库在实际运行过程中，气井采气能力是随着储气库规划日产气量变化而变化的，并且气井采气能力与储气库规划日产气量变化规律不同，例如图1为某储气库气井采气能力曲线与储气库规划日产气量曲线对比图，其中气井采气能力是随着时间增加而不断减小的，而储气库规划日产气量是先逐渐升高后，再逐渐减小。因此，储气库每天需要的采气井数都有所不同，并且采气阶段所需最大井数出现的时间也不确定。

目前，国内外学者在计算储气库采气井数时，大都没有考虑气井产气能力与规划日产气量的关系，也没有计算出储气库运行时每天所需井数，如文献2013年第33卷第10期《天然气工业》的文章“地下储气库调峰产量与采气井数设计技术”，直接给定采气井产能范围75～35×10⁴m³，然后根据采气能力的最大值和最小值计算储气库建设需要的采气井数。这种方法没有考虑每天采气井数的变化，无法准确计算出储气库建设所需要的采气井数。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种考虑气井产能变化的储气库采气井数确定方法，克服现有技术中存在的上述问题，准确计算储气库建设需要的采气井数。

本发明提供的技术方案如下：

一种考虑气井产能变化的储气库采气井数确定方法，包括以下步骤：

步骤1)根据储气库建设区域产能试井资料，选取两个生产数据点，代入气井产能方程，求解出气井产能方程系数a，b；

步骤2)根据井筒管流方程和采气井口压力，确定不同日产气量下的气井井底流压；

步骤3)在同一坐标系下，根据气井产能方程绘制不同平均地层压力pe条件下，采气井日产气量q和井底流压pwf关系曲线，同时根据井筒管流方程绘制采气井日产气量q和井底流压pwf关系曲线，形成气井流入流出曲线交汇图，交点处对应的气井日产气量为在pe条件下采气井的合理日产气量；

选取3个以上交汇点平均地层压力和采气井合理日产气量数据，拟合回归平均地层压力pe与采气井合理日产气量q合数据函数关系式；

步骤4)拟合储气库建设区域平均地层压力pe与累计产气量q累数据，回归得到函数关系式；

步骤5)给定储气库采气总天数e和储气库每天的调峰气量q调峰(i)，计算储气库采气第1天到第i天的累计采气量q累(i)，其中0<i≤e；

步骤6)根据步骤4)回归得到的函数关系式和步骤5)得到的累计采气量q累(i)，确定储气库第i天的平均地层压力pe(i)；

步骤7)根据步骤3)得到的函数关系和步骤6)确定的平均地层压力pe(i)，确定储气库气井第i天的合理产气量q合(i)；

步骤8)根据步骤5)给定的储气库每天的调峰气量q调峰(i)和步骤7)得到的气井第i天的合理产气量q合(i)，得到储气库采气阶段第i天所需要采气井数ni；

步骤9)选取储气库采气阶段每天所需要采气井数最大值作为储气库建设所需的采气井数j，j＝max(n1，n2…，ne)。

步骤1)中所述两个生产数据点处的产量月递减速率小于5％，井底流压月递减速率小于3％。

所述产能方程为其中，pe为生产数据点的平均地层压力，mpa；pwf为生产数据点的井底流压，mpa；q为生产数据点的采气井日产气量，10⁴m³/d。

所述井筒管流方程如下：

其中，pwf为井底流压，mpa；ptf为井口压力，mpa；f为摩助系数；q为采气井日产气量，m³/d；为管柱内气体平均温度，k；为井筒气体平均偏差系数，无量纲；d为油管内径，mm，s为方程指数。

步骤4)中的平均地层压力pe与累计产气量q累的函数关系为pe＝z×(c×q累+d)，式中，z为气体压缩因子，c、d为方程系数。

步骤5)中其中0<i≤e。

步骤6)得到的函数关系为pe(i)＝z×(c×q累(i)+d)，式中，z为气体压缩因子，c、d为方程系数。

步骤8)中

rg为天然气相对密度，h为井口到气层中部深度。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明通过考虑气井产气能力变化以确定储气库采气井数，更贴合现场实际，计算更准确，避免投资浪费。本发明已在某储气库的建设过程中得到应用，建井数较原方案减少1口，节约投资约1500万元。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是储气库气井采气能力曲线与储气库规划日产气量曲线对比图；

图2为不同平均地层压力下气井流入流出曲线交汇图；

图3为采气井合理日产气量与平均地层压力关系曲线；

图4平均地层压力与储气库累计产气量关系曲线；

图5为储气库每日调峰气量曲线。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种考虑气井产能变化的储气库采气井数确定方法，包括以下步骤：

步骤1)根据储气库建设区域产能试井资料，选取两个生产数据点，代入气井产能方程，求解出气井产能方程系数a，b；

步骤2)根据井筒管流方程和采气井口压力，确定不同日产气量下的气井井底流压；

步骤3)在同一坐标系下，根据气井产能方程绘制不同平均地层压力pe条件下，采气井日产气量q和井底流压pwf关系曲线，同时根据井筒管流方程绘制采气井日产气量q和井底流压pwf关系曲线，形成气井流入流出曲线交汇图，交点处对应的气井日产气量为在pe条件下采气井的合理日产气量；

选取3个以上交汇点平均地层压力和采气井合理日产气量数据，拟合回归平均地层压力pe与采气井合理日产气量q合数据函数关系式；

步骤4)拟合储气库建设区域平均地层压力pe与累计产气量q累数据，回归得到函数关系式；

步骤5)给定储气库采气总天数e和储气库每天的调峰气量q调峰(i)，计算储气库采气第1天到第i天的累计采气量q累(i)，其中0<i≤e；

步骤6)根据步骤4)回归得到的函数关系式和步骤5)得到的累计采气量q累(i)，确定储气库第i天的平均地层压力pe(i)；

步骤7)根据步骤3)得到的函数关系和步骤6)确定的平均地层压力pe(i)，确定储气库气井第i天的合理产气量q合(i)；

步骤8)根据步骤5)给定的储气库每天的调峰气量q调峰(i)和步骤7)得到的气井第i天的合理产气量q合(i)，得到储气库采气阶段第i天所需要采气井数ni；

步骤9)选取储气库采气阶段每天所需要采气井数最大值作为储气库建设所需的采气井数j，j＝max(n1，n2…，ne)。

本发明通过考虑气井产气能力变化以确定储气库采气井数，更贴合现场实际，计算更准确，避免投资浪费。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种考虑气井产能变化的储气库采气井数确定方法，包括以下步骤：

步骤1、根据储气库建设区域气井生产动态数据和产能试井资料，选取两个生产数据点，代入产能方程，联立方程后求解出气井产能方程系数a，b；要求生产数据点处的产量月递减速率小于5％，井底流压月递减速率小于3％；

第一个生产数据点:(pe1、pwf1、q1)；

第二个生产数据点：(pe2、pwf2、q2)；

产能方程：

其中，pe1为生产数据点1的平均地层压力，mpa；pwf1为生产数据点1的井底流压，mpa；q1为生产数据点1的采气井日产气量，10⁴m³/d；pe2为生产数据点2的平均地层压力，mpa；pwf2为生产数据点2的井底流压，mpa；q2为生产数据点2的采气井日产气量，10⁴m³/d；a、b为产能方程系数；

步骤2、利用气体组分分析数据和油管参数，建立井筒管流方程，结合管线系统压力，确定采气井口压力，并求取不同日产气量下气井井底流压。井筒管流方程：

式中：pwf为井底流压，mpa；ptf为井口压力，mpa；f为摩助系数；q为采气井日产气量，m³/d；为管柱内气体平均温度，k；为井筒气体平均偏差系数，无量纲；d为油管内径，nm，s为方程指数，rg为天然气相对密度，h为井口到气层中部深度；

步骤3、在同一坐标系下，根据产能方程绘制不同地层压力pe条件下，采气井日产气量q和井底流压pwf关系曲线(流入曲线)，同时根据井筒管流方程绘制采气井日产气量q和井底流压pwf关系曲线(流出曲线)，形成气井流入流出曲线交汇图，交点处对应的气井日产气量为在pe条件下采气井的合理日产气量；选取3个以上交汇点平均地层压力和采气井合理日产气量数据，拟合回归地层压力pe与采气井合理日产气量q合数据函数关系式；q合＝f(pe)，式中，q合为采气井合理日产气量；pe为平均地层压力；

步骤4、拟合储气库建设区域平均地层压力pe与累计产气量q累数据，回归得到函数关系式；pe＝z×(c×q累+d)；

式中，pe为平均地层压力；z为气体压缩因子；q累为储气库建设区域累计产气量；c、d为方程系数；

步骤5、综合储气库地质条件、库容参数、生产动态及调峰需求，给定储气库采气总天数e和储气库每天的调峰气量，其中第1天调峰气量为q调峰(1)，第i天调峰气量为q调峰(i)，计算储气库采气第1天到第i天的累计采气量q累(i)；其中，第i天调峰气量即为储气库第i天的日产气量；

式中，0<i≤e；

步骤6、根据步骤4得到的函数关系式，确定储气库第i天的平均地层压力pe(i)；

pe(i)＝z×(c×q累(i)+d)；

步骤7、根据步骤3得到的函数关系式，确定储气库气井第i天的合理产气量q合(i)；

q合(i)＝f(pe(i))；

步骤8、计算储气库采气阶段第i天所需要采气井数ni，具体计算公式：

步骤9、选取储气库采气阶段每天所需要采气井数最大值作为储气库建设所需的采气井数j；j＝max(n1，n2…，ne)。

实施例3：

本实施例通过某储气库采气井数的确定对本发明做进一步描述。确定步骤如下：

步骤1、利用某储气库试井资料获得气井产能方程：

步骤2、选取油管尺寸3¹/2in、井口压力3mpa确定井筒流动方程。

步骤3、根据气井产能方程和流动方程绘制流入流出曲线交汇图(见图2)，选取5个交汇点a(100，19.2，29)、b(85，16.5，25)、c(65，12.8，20)、d(45，9.4，15)、e(25，6.1，10)，其中a点代表意思是当平均地层压力为29mpa时，气井井底流压为19.2mpa,气井合理日产气量为100×10⁴m³/d，其他交汇点含义类同。根据交汇点a、b、c、d、e的平均地层压力和气井合理日产气量值，拟合回归平均地层压力pe与采气井合理日产气量q合数据函数关系式：q合＝3.909pe-11.7；拟合图见图3。

步骤4、拟合平均地层压力pe与区域累计产气量q累数据，回归得到函数关系：pe＝-1.62q累+29；合图见图4。

步骤5、综合储气库地质条件、库容参数、生产动态及调峰需求，给定储气库采气总天数为120天，采气阶段第i天调峰气量q调峰(i)，储气库每日调峰曲线见图5；

q调峰(i)＝-0.11×i²+14.10i+136.01

计算储气库第i天的累计采气量q累(i)

步骤6、根据步骤4得到的函数关系式，计算储气库第i天的平均地层压力pe(i)；pe(i)＝-1.62q累(i)+29＝0.06i³-11.42i²-220.3i+29；

步骤7、根据步骤3得到的函数关系式，确定储气库气井第i天的合理产气量q合(i)；q合(i)＝3.909pe(i)-11.7＝0.235i³-44.64i²-861.2i+101.7；

步骤8、计算储气库采气阶段第i天所需要采气井数ni，具体计算公式：

第i天所需要采气井数计算结果见表1；

步骤9、根据表1中储气库采气阶段每天所需要采气井数表明，当调峰第72天时，储气库采气数最大，采气数为7.2口，考虑实际操做井数不能为小数，储气库建设所需采气井数最终计算为8口。

表1储气库采气阶段每天需要采气井数计算结果表

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。