一种煤层气井底流压换算方法与流程

本发明属于煤层气开采技术领域，具体涉及一种煤层气井底流压换算方法。

背景技术：

井底流压又称为流动压力或流压，是油、气井生产时的井底压力。它表示油、气从地层流到井底后剩余的压力，对自喷井来讲，也是油气从井底流到地面的起点压力。在煤层气开采的整个生命周期里，控制流压是开采的主要手段，控制流压的降幅贯穿煤层气开采始终，是煤层气开采的生命线，因此，现场煤层气管理人员务必计算每口井的流压变化情况，尤其是煤层气解析前后需要实时监控流压的变化。

目前没有一款传感器可以直接读取流压，都需要通过计算得到。现场的计算方法主要有两种：一种是通过井下压力计测得井下压力后换算成井底流压，一种是通回声液面仪测得动液面深度后计算井底流压。因井下压力计成本高，易损坏，且损坏后需要停井作业，因此，目前有很大一部分煤层气井采用回声液面仪测得动液面深度后通过计算获取煤层气井井底流压。

煤层气井采用回声液面仪测算井底流压时，首先是通过测定油管和套管环空中的液面深度，该液面深度为声波在环空中运行的距离，即为斜深需要换算成垂深，现有方案是人工通过查钻井时测得的多点数据采用平均值的方法计算得到，或者通过excel的多项式拟合出垂深与斜深的多项式，作为计算公式。但是，目前使用的流压计算方法存在很多缺点：1）计算不方便，需要的数据量大；2）采用数据拟合的方法计算误差大，适用范围小；3）计算速度慢，没有通用性，不能应用于计算机计算中；4）使用方面深入研究比较少。

因此，目前传统的井底流压计算方法，需要人工查阅每口井的井深测量资料，速度慢、错误率高，在数据量大、时间短的情况下，根本无法完成多口井的井底流压的计算。而且目前常采用的excel数据拟合的方法只适用于两段式井身结构的井，而目前大部分井都是三段式的井身结构，因此，数据拟合法适用范围小，不便于推广应用，计算结果受方位角的变化的影响，在方位角变化率大的情况误差会变大。

技术实现要素：

针对目前煤层气井底流压计算方法的缺点，结合煤层气自动化技术的发展现状，本发明提供了一种煤层气井底流压换算方法，即采用了适合于煤层气开采的可编程井底流压计算方法，有效的提高了煤层气井底流压计算的准确性和高效性。

本发明的技术方案为：一种煤层气井底流压换算方法，具体包括以下步骤：

（1）建立煤层气井眼轨迹数据库；

每口煤层气井在钻井时都必须测得井眼轨迹数据，根据要求的不同多点数据有30m、20m或15m一个测点，并有垂深和斜深的对应关系，建立关系型数据库，导入多点井眼轨迹数据方便查询。

（2）引用最小二乘法建立曲线拟合计算方法；

首先要确定s(x)的形式，通常按采用三段式井身结构建立方程，在适应三段式井身结构时必定适用于二段式井身结构，确定s(x)来描述所得的数据（xi,yi）有关，即数据点（xi,yi）为s(x)所描述的井眼轨迹上的某一点，s(x)的一般表达式为：

若是k次多项式，就是n次多项式，为了使问题的提法更有一般性，通常在最小二乘法中都考虑为加权平方和：

这里是[a,b]上的权函数，它同点处的数据比重不同。考虑函数y=a+bx，其中a和b是待定常数。如果离散点完全在一条直线上，可以认为变量之间的关系为一元函数。但一般说来，这些点不可能在同一直线上。但是它只能用直线来描述时，计算值与实际值会产生偏差。当然要求偏差越小越好，但由于偏差可正可负，因此不能认为总偏差时，拟合函数很好地反映了变量之间的关系，但是因为此时每个偏差的绝对值可能很大。为了改进这一缺陷，考虑用平均值来代替。但是由于绝对值不易作解析运算，因此，进一步用残差平方和函数来度量总偏差。偏差的平方和最小可以保证每个偏差都不会很大。于是问题归结为确定拟合函数中的常数和使残差平方和函数最小。因此，最小二乘法求拟合曲线的问题，就是在中求函数，使式取得最小值。转化为求多元函数：

（3）编写煤层气井眼轨迹最小二乘法插值程序，垂深换算成井底流压；

基于煤层气井眼轨迹的数据库编写最小二乘法插值方程，在已知动液面斜深后，读取数据库中该井的井眼轨迹数据，找出离已知点最近的上下五个点，可计算出关于已知点的最小二乘法插值方程，得到已知点所在井段的线性方程，因为煤层气井井深一般在500m至1800m范围内，在150m范围内完全可用线性方程来表示。所以用该线性方程计算出的垂深值精度非常高。通过这个程序把仪器测得的煤层深度和动流面深度的斜深数据分别换算成垂深，然后代入如下井底流压计算方法即可计算出井底流压了：

井底流压=（煤层深度—动流面深度）*9.8*100

其中煤层深度斜深是在钻井时根据多点测井仪器测得，动流面深度斜深是用液面回声仪测得。

本发明的有益技术效果是：

本发明建立了主要用于煤层气自动化程序井底流压的计算中，不需要人工干预，可以实现完全自动化，具有速度快、精度高、适用所用井的特点。本发明解决了如下问题：1.适用于所有井，可用于计算机计算；2.计算精度高，速度快；3.建立数据库，查询数据方便快捷。

附图说明

图1为井眼轨迹曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但实施例仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本发明专利申请范围内。

实施例一

一种煤层气井底流压换算方法，具体包括以下步骤：

步骤1：如图一所示，由测井数据得到某口井的井眼轨迹多点数据表，整理测井的多点数据表，将测得的井深、垂深值导入数据库；

步骤2：通过液面回声仪可测得该井当前液面斜深，假定为950m；将950代入数据库中，找到于井深数值在950附近的5个点，并查询出于这5个点相对的5个垂深值，因为，多点井眼轨迹数据为30m或15m一个数据点，取出的5个点之间距离较短，所以，在较短的距离之内井眼轨迹不可能变化过大，在这较短的距离范围内完成可用y=kx+b的线性方程来表示。采用最小二乘法建立方程，得到包含于数据点（xi，yi）的s(x)=kx+b线性方程，由用最小二乘法可计算得到k=0.7574，b=115.31；

步骤3：将斜深950m代入s(x)=kx+b线性方程可得到垂深=834.84m；

步骤4：已知该井的煤层中深通过计算后为1124.55m，套压为0mpa，则该井此时的井底流压为：（1124.55-834.84）*9.8/100=28.39mpa。

本发明建立了可编程的煤层气井底流压计算方法，计算方法内嵌在煤层气自动化系统中，计算过程不需要人工操作，实时生成井底流压。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。