張海燕,唐莉,李靜,郭守振 (中石化中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院,河南濮陽 457001)

李效輝 (中石化中原油田分公司第五采油廠,河南濮陽 457001)

普光氣田溫度補償條件下井口折算井底壓力方法探討

張海燕,唐莉,李靜,郭守振 (中石化中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院,河南濮陽 457001)

李效輝 (中石化中原油田分公司第五采油廠,河南濮陽 457001)

在普光氣田的開發(fā)過程中,準(zhǔn)確錄取井下壓力、溫度數(shù)據(jù)是評價氣井產(chǎn)能、儲層物性及儲量的重要數(shù)據(jù),是關(guān)系到氣田能否科學(xué)開發(fā)的關(guān)鍵。受普光高含硫氣田特性的影響,很難開展井下壓力、溫度測試,大部分井只能采用井口折算井底壓力。其中,溫度是折算井底壓力主要影響因素之一,井筒及地層導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確性將決定了壓力折算的精度。詳細(xì)分析了油套環(huán)空、地層以及總導(dǎo)熱系數(shù)對折算溫度、壓力影響,較準(zhǔn)確的獲取普光氣田井下壓力、溫度等參數(shù),旨在為普光氣田氣井高效試氣以及下一步生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析提供了技術(shù)保障。

普光;硫化氫;溫度補償;井底壓力

受普光氣田流體性質(zhì)、井型、井下管柱、安全環(huán)保等方面的影響,大部分井井下壓力、溫度測試?yán)щy,無法錄取可靠的測試資料,只能采用井口折算井底壓力方法。但如果將前期研究的經(jīng)驗關(guān)系式推廣到試驗范圍(高溫、高壓、大流量、高含硫化氫等)之外,就可能導(dǎo)致較大的誤差,甚至得出錯誤的結(jié)果。因此,結(jié)合普光氣田基礎(chǔ)參數(shù)、流體特性,開展溫度補償下井口折算井底壓力方法研究,分析油套環(huán)空、地層以及總導(dǎo)熱系數(shù)對溫度場、壓力場的影響,得到普光氣田總導(dǎo)熱系數(shù)。從而提高井口折算井底壓力準(zhǔn)確率,為獲取可靠的試氣資料及開發(fā)過程中的井下壓力、溫度數(shù)據(jù)提供了依據(jù)[1]。

1 多相管流井筒溫度預(yù)測模型分析

圖1 徑向熱傳導(dǎo)示意圖

1.1 假設(shè)條件

井筒流體的溫度分布處理方法,一般以第2界面(即水泥環(huán)與地層之間的接觸面)為界,將熱傳導(dǎo)分為井筒中的熱傳導(dǎo)和井筒周圍地層的熱傳導(dǎo)2部分(見圖1)。井筒中的熱傳導(dǎo)看作是穩(wěn)定熱傳導(dǎo),井筒周圍地層中的熱傳導(dǎo)視為非穩(wěn)定熱傳導(dǎo),井筒熱損失是一個非穩(wěn)定過程。假設(shè)如下[2]:

1)氣液兩相在井筒中是穩(wěn)定流動,并只沿流動方向作一維流動;

2)氣液兩相處于熱力學(xué)平衡狀態(tài),在過流斷面的任意位置上壓力、溫度相等,流體流動狀態(tài)為穩(wěn)定流動;

3)氣液兩相間無質(zhì)量傳遞;

4)井筒中的熱傳導(dǎo)為穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo),井筒周圍地層中的熱傳導(dǎo)為非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo);

5)井筒及地層中的熱損失是徑向的,不考慮沿井深方向的熱傳導(dǎo)。

1.2 模型建立

井筒流體向水泥環(huán)外邊緣單位長度的傳熱量為:

為了計算方便,假定油氣井的套管只有1層,且氣層套管的內(nèi)外徑都是定值,即簡單井身結(jié)構(gòu),可以推出以下公式:

式中,k為總導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);ke為地層導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);T為地層溫度,℃;Ut為基于單位面積的總導(dǎo)熱系數(shù),W/(m2·℃);rco為套管外半徑,m;rci為套管內(nèi)半徑,m;Tci為套管內(nèi)壁溫度,℃;Tco為套管外壁溫度,℃;λcas為套管導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);hf為內(nèi)部對流導(dǎo)熱系數(shù), W/(m2·℃);rh為水泥環(huán)外半徑(裸眼半徑),m;Uto為油管中流體與水泥環(huán)外表面的總導(dǎo)熱系數(shù), W/(m2·℃);rto為油管半徑,m;To為油管中流體的溫度,℃;Th為套管外水泥環(huán)與地層交界面之間溫度,℃;Ts為地層溫度,℃;λcem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃)。

2 普光總導(dǎo)熱系數(shù)模擬計算

井筒流體溫度分布計算的準(zhǔn)確度與總導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確度相關(guān),總導(dǎo)熱系數(shù)的精確確定非常重要,總導(dǎo)熱系數(shù)的確定需要根據(jù)每口井的井身結(jié)構(gòu)和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實際計算[3-4]。因此,通過井筒溫度模型分析,總導(dǎo)熱系數(shù)受油管、套管、油套環(huán)空保護(hù)液、水泥環(huán)以及地層熱傳導(dǎo)性等因素的影響,油管和套管可根據(jù)材質(zhì)不同查閱導(dǎo)熱系數(shù),利用上述溫度場模型詳細(xì)分析油套環(huán)空保護(hù)液以及地層不同導(dǎo)熱系數(shù)對壓力場的影響,求得普光高含硫氣田總導(dǎo)熱系數(shù)[5-6]。

2.1 油套環(huán)空保護(hù)液導(dǎo)熱系數(shù)對壓力場的影響分析

利用多相管流井筒溫度預(yù)測模型,導(dǎo)熱系數(shù)分析選用0.43、0.53、0.63、0.73、0.83、0.93、1.03、1.13W/(m·℃),對井口與井底實測數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計算(選取的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1),得到油套環(huán)空保護(hù)液導(dǎo)熱系數(shù)對壓力場的影響:

表1 不同導(dǎo)熱系數(shù)壓力擬合數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

1)隨著導(dǎo)熱系數(shù)增加,折算井口溫度減少,折算井底壓力增加,對溫度敏感性更強。

2)只分析油套環(huán)空導(dǎo)熱系數(shù),折算壓力、溫度均存在較大誤差。

2.2 地層導(dǎo)熱系數(shù)對壓力場的影響分析

普光氣田巖心顯示,上部陸相地層主要為砂巖、泥巖,下部海相地層主要為白云巖。因此,固定油套環(huán)空保護(hù)液導(dǎo)熱系數(shù)為0.93W/(m·℃),分析了砂巖、白云巖的熱傳導(dǎo)性(見表2),通過分析地層不同導(dǎo)熱系數(shù)對溫度、壓力的影響可知:

1)地層導(dǎo)熱系數(shù)越高,折算井口溫度越低、井底壓力越高。

2)分別選用不同導(dǎo)熱系數(shù),上部陸相地層2.63W/(m·℃),下部海相地層1.73W/(m·℃) 時,折算精度相對比較高。

表2 不同導(dǎo)熱系數(shù)壓力擬合數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.3 總導(dǎo)熱系數(shù)對壓力場和溫度場的影響分析

在油套環(huán)空保護(hù)液導(dǎo)熱系數(shù)、地層導(dǎo)熱系數(shù)分析基礎(chǔ)上,得到普光地區(qū)井筒總導(dǎo)熱系數(shù)對壓力場和溫度場的影響規(guī)律(見表3和表4):普光氣田總導(dǎo)熱系數(shù)在4.3～4.7W/(m·℃)之間,折算溫度、壓力數(shù)據(jù)精度最高。

表3 不同產(chǎn)量下總導(dǎo)熱系數(shù)壓力擬合數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表4 不同產(chǎn)量下總導(dǎo)熱系數(shù)溫度擬合數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 礦場應(yīng)用實例

3.1 折算分析

普光B-5井安裝永置式監(jiān)測系統(tǒng),實時監(jiān)測井下壓力、溫度等數(shù)據(jù),收集367d的測試數(shù)據(jù),井口數(shù)據(jù)包括井口油壓、產(chǎn)量、溫度以及實際日產(chǎn)水量,最大產(chǎn)量118.43×104m3;井下測試數(shù)據(jù)包括井底流壓和井底溫度。

根據(jù)普光B-5井的實際井斜、井深、管柱結(jié)構(gòu)以及組分等數(shù)據(jù)建立了折算模型,在考慮產(chǎn)量、含水等實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用求取總導(dǎo)熱系數(shù)采用溫度校正方法進(jìn)行了井底壓力折算,井口折算壓力與實測井底壓力吻合,平均誤差0.31%(見圖2),完全滿足下步資料解釋需要。

3.2 利用折算數(shù)據(jù)開展生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)B-5井折算數(shù)據(jù)開展了生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析,獲得地層壓力、脫氣半徑、單井動用儲量和剩余可采儲量等儲層參數(shù),并預(yù)測氣井產(chǎn)能。為實現(xiàn)該井科學(xué)地動態(tài)分析、管理和制定相應(yīng)的開發(fā)對策提供重要的資料保障[7]。

從雙對數(shù)擬合圖上看(見圖3),曲線表現(xiàn)為下凹特征,具有雙孔或多孔特征。因此,模型選用井儲+雙孔擬穩(wěn)定流+圓形邊界,曲線擬合較好,解釋地層壓力53.7MPa,平均有效滲透率0.92mD,儲層滲透性差,彈性儲能比0.0515,竄流系數(shù)1.18×10-7,探測半徑576m。

圖2 普光B-5井實測壓力與折算壓力對比圖

根據(jù)前期生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析模型,保持目前產(chǎn)量114.13×104m3/d不變的情況下,對生產(chǎn)1、3、6mon進(jìn)行流壓和地層壓力預(yù)測,其中地層壓力分別下降至42.31、41.40、40.10MPa,預(yù)測結(jié)果如表5所示,從而為下一步單方案的調(diào)整提供了重要依據(jù)。

表5 定產(chǎn)量壓力預(yù)測表

4 結(jié)論

1)油套環(huán)空保護(hù)液、地層導(dǎo)熱系數(shù)影響壓力、溫度折算精度,單一分析油套環(huán)空導(dǎo)熱系數(shù),折算壓力、溫度均存在較大誤差。

2)綜合開展了溫度補償條件下的井口折算井底壓力方法研究,總導(dǎo)熱系數(shù)選擇4.5W/(m·℃)時,折算溫度、壓力數(shù)據(jù)精度最高。

3)普光B-5井井口折算壓力與實測井底壓力對比表明,溫度補償條件下井口折算井底壓力準(zhǔn)確可靠,滿足下一步資料分析的需要。

4)利用B-5井折算后數(shù)據(jù)開展了生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析及定壓、定產(chǎn)量預(yù)測,為單井的下步工作制度優(yōu)化提供了依據(jù),對高含硫氣田開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

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[編輯]辛長靜

TE271

A

1673-1409(2014)26-0077-04

2014-03-03

國家科技重大專項(2011ZX05017-001-03)。

張海燕(1978-),女,工程師,現(xiàn)主要從事試井工藝研究、方案編寫、資料解釋及應(yīng)用方面的研究工作。