一种控制气井压降速度的配产设计方法与流程

1.本发明属于气田开发技术领域，具体涉及一种控制气井压降速度的配产设计方法。


背景技术：

2.在气井尤其是低渗透气藏气井的生产过程中，需要控制气井的压降速度以保持气井地层压力，为气井携液提供足够的举升能量，从而实现气井的稳定生产。如何定量设计气井配产以将压降速度控制在目标值左右，现有技术中需要测试确定气井地层压力的变化情况，应用成本相对较高而且难度较大，实用性较差。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种控制气井压降速度的配产设计方法，用以解决现有技术中需要确定气井地层压力的变化情况造成的成本高、难度大的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：
5.本发明提供了一种控制气井压降速度的配产设计方法，包括如下步骤：
6.1)根据气井达到拟稳定生产阶段内的井口套压和对应的累产气量，确定该气井的单位压降产气量q
unitp
；所述拟稳定生产阶段指的是井口套压和时间呈线性变化关系的时间段；
7.2)根据目标压降速度dpr
obj
和单位压降产气量q
unitp
，代入式q
obj
＝dpr
obj
×
q
unitp
计算得到与目标压降速度dpr
obj
对应的气井设计配产q
obj
：
8.3)参照所述与目标压降速度dpr
obj
对应的气井设计配产q
obj
，调整该气井的配产，以将压降速度调整至目标压降速度。
9.上述技术方案的有益效果为：本发明利用气井达到拟稳定生产阶段时的井口套压和对应的累产气量，根据流动物质平衡理论可确定该气井的单位压降产气量，进而将单位压降产气量和目标压降速度相乘，便得到与目标压降速度对应的气井设计配产。相较于获取地层压力的方式，获取井口套压方式简单，从而实现了无需获得地层压力的变化数据便可将压降速度调整至目标压降速度，成本低，可操作性强、有效实用，具有很好的推广使用价值。
10.进一步的，所述根据气井达到拟稳定生产阶段内的井口套压和对应的累产气量，确定该气井的单位压降产气量q
unitp
包括：对气井达到拟稳定生产阶段内的井口套压和相应的累产气量进行线性拟合，得到井口套压与累产气量之间的线性关系表达式，根据线性关系表达式，确定该气井的单位压降产气量q
unitp
。
附图说明
11.图1是本发明的控制气井压降速度的配产设计方法的流程图；
12.图2是本发明的气井拟稳定生产时间段内井口套压与累产气量的变化示意图；
13.图3是本发明的气井拟稳定生产时间段内井口套压随时间变化的示意图。
具体实施方式
14.本发明在推导出气井产气量、气井压降速度和气井弹性产能(单位压降产气量)三者之间的关系的基础上，能定量地设计气井配产以将其压降速度控制在目标降压速度左右。下面先说明上述三者之间关系的推导过程。
15.1、气井压降速度与气井产气量关系模型推导
16.令气井所控制的供气区内的总含气孔隙体积为v，气藏温度为t，在整个开发过程中二者的变化很小，因此假设二者在开发过程中保持不变。令a时刻气井供气区内的平均压力为p
a
，气体的摩尔数为n
a
，气体偏差因子为z
a
；令b时刻气井控制区内的平均压力为p
b
，气体的摩尔数为n
b
，气体偏差因子为z
b
。
17.定义压力与偏差因子之比为拟压力，即：
[0018][0019]
那么a、b时刻的拟压力比分别为：
[0020][0021][0022]
那么a气井供气区的气体状态方程为：
[0023]
p
a
v＝z
a
n
a
rt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0024]
同理，b时刻气井供气区的气体状态方程分别为：
[0025]
p
b
v＝z
b
n
b
rt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0026]
由式(2)和式(4)可得：
[0027]
p
sa
v＝n
a
rt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0028]
由式(3)和式(5)可得：
[0029]
p
sb
v＝n
b
rt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0030]
由式(6)和式(7)可得：
[0031]
(p
sa-p
sb
)v＝(n
a-n
b
)rt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0032]
令从a时刻到b时刻的生产天数为δt天，平均地表日产气量为q
sc
，产出气体的地表密度为ρ
sc
，那么在此期间，气藏产出的气体质量为：
[0033]
m＝ρ
sc
q
sc
δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0034]
令天然气的摩尔分子量为m，那么根据产出天然气的摩尔数与质量之间的关系可得：
[0035]
m＝(n
a-n
b
)m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0036]
由式(9)和式(10)可得：
[0037]
ρ
sc
q
sc
δt＝(n
a-n
b
)m 11)
[0038]
由式(11)可得：
[0039][0040]
由式(8)和式(12)可得：
[0041][0042]
若从a时刻到b时刻的生产时间δt不是很长，产出气量不是太多的情况下，那么地层压力变化不大，因此可以近似认为a、b两个时刻的偏差因子近似相等，并且等于两个时刻之间的生产时期内平均地层压力下的偏差因子(简称生产期内平均偏差因子)，即：
[0043][0044]
由式(2)、式(3)和式(14)可得：
[0045][0046]
由式(13)和式(15)可得：
[0047][0048]
令从a时刻到b时刻的地层压力下降速度为dpr，即：
[0049][0050]
由式(16)和式(17)可得：
[0051][0052]
式(18)便是气井压降速度与气井产气量之间的关系模型。从模型中可以看出，气井供气区内的压力下降速度与其产气量是成正比关系的，且与供气区的含气孔隙体积成反比。
[0053]
2、目标压降速度下的气井设计配产模型推导
[0054]
由式(16)得：
[0055][0056]
令时刻a到时刻b期间，气井的累产气量的体积为q
cum
，那么有：
[0057]
q
cum
＝q
sc
δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0058]
由式(19)和式(20)可得：
[0059][0060]
由式(21)得：
[0061][0062]
由式(18)和式(22)可得：
[0063][0064]
令：
[0065][0066]
由式(23)和式(24)得：
[0067]
q
sc
＝dpr
×
q
unitp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)
[0068]
式(25)便是基于压降速度的气井配产模型，q
sc
为气井产气量，dpr为气井压降速度，q
unitp
为气井单位压降下的产气量(气井的弹性产能)。根据流动物质平衡理论，当气井达到拟稳定渗流状态后，气井井口套压的变化值(套压下降速度)与地层压力的变化值(地层压力下降速度)基本上是一致的，实际应用中可以通过气井累产气量与井口套压之间的关系数据进行直线拟合，得到气井达到拟稳定阶段后的单位压降产气量。
[0069]
在此基础上，便可实现本发明的一种控制气井压降速度的配产设计方法，其流程如图1所示。
[0070]
步骤一，根据气井动态数据，选取气井达到拟稳定生产阶段内的数据进行分析，该阶段内井口套压和时间呈线性变化关系，将此时间段的生产数据成为拟稳定生产数据段。
[0071]
步骤二，基于步骤一中的拟稳定生产数据段内的井口套压和对应的累产气量数据，拟合得到两者的线性关系表达式，采用流动物质平衡等方法，确定该气井的单位压降产气量q
unitp
。
[0072]
步骤三，根据目标压降速度dpr
obj
以及单位压降产气量q
unitp
，由式q
obj
＝dpr
obj
×
q
unitp
便可得到与目标地降速度dpr
obj
对应的气井设计配产q
obj
。参照该气井设计配产q
obj
，调整该气井的配产，以将压降速度调整至目标压降速度。
[0073]
下面将该方法应用于一个具体的实例中，以说明该方法的有效性。例如xx气井，投产一年以后的井口套压与时间的关系曲线如图3所示，该图中横坐标为时间date，纵坐标为井口套压pcasing。从图3的中可以看出，2019年1月1日至2019年1月31日之间的井口套压与时间呈线性关系，已经达到拟稳定渗流状态。在此期间其压降速度为0.0066mpa/d，为了进一步将其压降速度调整至0.005mpa/d，需要进行配产调整设计。
[0074]
步骤一，图3中，xx气井的2019年1月1日至2019年1月31日之间的井口套压与时间呈直线关系，可将2019年1月1日至2019年1月31日之间的时间段作为拟稳定生产时间段。
[0075]
步骤二，获取该xx气井拟稳定生产时间段内(2019年1月1日至2019年1月31日之间)的井口套压与累产气量，如图2所示，该图中以井口套压pcasing作为纵坐标，以累计产气量gp作为横坐标。对两者进行线性拟合，得到两者的线性关系表达式为y＝-0.0054x+14.407，相关性r2＝0.9386。该线性表达式对应的拟合出的直线的斜率的绝对值为0.0054mpa/万方，因此该xx井在拟稳定生产时间段内的单位压降产气量为：
[0076]
步骤三，根据目标压降速度dpr
obj
＝0.005mpa/d和步骤二中得到的单位压降产气量q
unitp
＝185.19万方/mpa，由式q
obj
＝dpr
obj
×
q
unitp
便可计算得到与目标压降速度dpr
obj
对应的气井设计配产q
obj
＝0.9259
×
104m3/d。
[0077]
在2019年2月期间，参照步骤三得到的气井设计配产q
obj
＝0.9259
×
104m3/d对该xx气井进行了配产调整，2月期间实际平均日产气量为0.96
×
104m3/d，如图3所示，对井口套压与时间进行线性拟合，得到两者的线性关系表达式为y＝-0.0052x+238.9，相关性r2＝0.7659，即2月期间其实际压降速度为0.0052mpa/d，，与目标压降速度0.005mpa/d基本一致。
[0078]
整体来看，该方法无需获取地层压力的变化情况数据，用于指导控制气井压降速度的定量配产设计时，方法简单，成本低，可操作性强、有效实用，具有很好的推广使用价值。