致密气井排水采气措施图版的建立方法、应用及装置与流程

1.本发明涉及油气开采技术领域，具体是关于一种致密气井排水采气措施图版的建立方法、应用及装置。


背景技术：

2.随着我国油气开发方向逐渐由常规油气田转向非常规，越来越多的致密气田进入到大规模开发阶段。由于致密砂岩气藏的开发特点，气井在投产一段时间后产能快速下降，稳产时间短，区块内的投产井中多数表现为低压力，低产气量，此时容易出现井筒内气体流速低于临界携液流速的情况而产生井筒积液问题。为维持气井的连续生产，通常需要借助一定的排水采气措施来及时清除井下积液。
3.然而，在实际操作过程中，现场通常依据该井当前的压力产量特征，以主观经验进行判断是否进行排液措施，导致措施时机容易滞后，同时所采用的排液措施类型也比较单一，没有做到根据不同的积液特征进行措施类型的精细决策。另外，在排水采气时机及措施优选方法研究上，目前方法主要以井口动态资料为指标，参考井口油压、套压、产气量等来实施排采措施，没有形成基于井筒与储层结合的措施时机及措施类型管理方案，导致措施制定不够精细、措施时效性不佳等问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种致密气井排水采气措施图版的建立方法、应用及装置，能够进行不同条件流动界限的分析和各区域适宜的排采措施建议。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.本发明提供一种致密气井排水采气措施图版的建立方法，包括如下步骤：
7.在选定尺寸生产油管和不同自喷井井口压力的基础上，通过气液两相稳态管流模型计算不同状态下自喷井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下自喷井筒的流出曲线图；
8.确定井底温度，通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，并在自喷井筒的流出曲线图上绘制出自喷井的不同井底流压对应的气井临界携液流量线；
9.在选定尺寸生产油管和不同泡排井井口压力的基础上，通过气液两相无滑脱模型计算不同状态下泡排井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下泡排井筒的流出曲线图；
10.在李闽模型计算的临界携液流量的基础上，计算泡排井井底位置的临界携泡流量，并在泡排井筒的流出曲线图上绘制出泡排井的不同井底流压对应的气井临界携泡流量线；
11.叠合自喷井筒的流出曲线图、泡排井筒的流出曲线图、临界携液流量线、临界携泡流量线，可将图版分割为若干区域，根据不同区域的生产特征，分别制定不同区域的推荐排
水采气措施，形成致密气井排水采气措施图版。
12.所述的建立方法，优选地，所述通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，是通过以下公式进行计算的：
[0013][0014][0015]
式中：v
gc
为临界携液流速；q
gc
为气井临界携液流量；σ为气水界面张力；ρ
l
为液体的密度；ρg为气体的密度；a为油管面积；p为压力；t为温度；z为气体偏差系数。
[0016]
所述的建立方法，优选地，所述计算泡排井井底位置的临界携泡流量，是通过以下公式进行计算的：
[0017][0018]
式中，q
fc
为气井临界携泡流量；q
gc
为气井临界携液流量。
[0019]
所述的建立方法，优选地，在叠合自喷井筒的流出曲线、泡排井筒的流出曲线、临界携液流量线、临界携泡流量线，形成致密气井排水采气措施图版前，还包括如下步骤：
[0020]
根据气井压后试气资料，在自喷井筒的流出曲线图和泡排井筒的流出曲线图上分别绘制对应井投产初期的井底流入曲线。
[0021]
所述的建立方法，优选地，所述推荐排水采气措施为：
[0022]
对于自喷生产区域，无需采取措施，气井可正常携液生产；
[0023]
对于泡排区域，可采取泡排措施维持气井携液生产；
[0024]
对于井口降压或泡排区域，可采用井口降压或泡排措施；
[0025]
对于从自喷向降压或泡排过渡的过渡区域，考虑到气井不同的水气比特征，该区域维持气井生产所需措施逐渐由无措施自喷向井口降压或泡排过渡；
[0026]
对于从降压向降压+泡排组合过渡的过渡区域，考虑到气井不同的水气比特征，该区域维持气井生产所需措施逐渐由井口降压向井口降压+泡排措施组合过渡；
[0027]
对于降压+泡排组合区域，以降压+泡排组合措施维持携液，由于地层能量较低，可同时更换速度管柱提高井筒的携液能力；
[0028]
对于柱塞气举区域，该区域低于临界携泡流量，推荐采取柱塞气举措施；
[0029]
对于机抽区域，该区域地层压力较低，推荐采用机抽排水。
[0030]
本发明还提供一种致密气井排水采气措施图版的应用，包括以下步骤：
[0031]
(1)气井通过压裂试气获取投产初期地层压力、无阻流量，并绘制初期井筒流入曲线，所述初期井筒流入曲线为初期ipr曲线；
[0032]
(2)测量当前气井生产时的井底流压及产气量，参考初期ipr曲线绘制目前状态下储层流入曲线，所述目前状态下储层流入曲线为目前ipr曲线；
[0033]
(3)依据目前ipr曲线在排采措施图版上经过的区域制定适宜的措施；
[0034]
(4)时刻监测目前ipr曲线的递减趋势，及时重复进行步骤(3)的分析，并制定相应的未来排采措施制度。
[0035]
本发明还提供一种致密气井排水采气措施图版的建立装置，包括：
[0036]
第一处理单元，用于在选定尺寸生产油管和不同自喷井井口压力的基础上，通过气液两相稳态管流模型计算不同状态下自喷井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下自喷井筒的流出曲线图；
[0037]
第二处理单元，用于确定井底温度，通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，并在自喷井筒的流出曲线图上绘制出自喷井的不同井底流压对应的气井临界携液流量线；
[0038]
第三处理单元，用于在选定尺寸生产油管和不同泡排井井口压力的基础上，通过气液两相无滑脱模型计算不同状态下泡排井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下泡排井筒的流出曲线图；
[0039]
第四处理单元，用于在李闽模型计算的临界携液流量的基础上，计算泡排井井底位置的临界携泡流量，并在泡排井筒的流出曲线图上绘制出泡排井的不同井底流压对应的气井临界携泡流量线；
[0040]
第五处理单元，用于叠合自喷井筒的流出曲线图、泡排井筒的流出曲线图、临界携液流量线、临界携泡流量线，可将图版分割为若干区域，根据不同区域的生产特征，分别制定不同区域的推荐排水采气措施，形成致密气井排水采气措施图版。
[0041]
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的致密气井排水采气措施图版的建立方法步骤。
[0042]
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述致密气井排水采气措施图版的建立方法步骤。
[0043]
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0044]
本发明耦合了储层和井筒的流动特征，在确定自喷和泡排条件下气井可携液生产的临界点的基础上，提出了不同状态气井的排液采气措施建议图版，填补了目前方法均没有考虑到储层状态来制定措施的空白，方法对于现场措施决策具有一定的指导作用，应用前景广阔。
附图说明
[0045]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0046]
图1是自喷井筒的储层流入曲线、井筒流出曲线及李闽模型临界携液流量线交汇图；
[0047]
图2是泡排井筒的储层流入曲线、井筒流出曲线及临界携泡流量线交汇图；
[0048]
图3是不同生产状态区域的推荐排采措施图版；
[0049]
图4是ls-1井排采措施图版应用实施例图。
具体实施方式
[0050]
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实
施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0051]
本发明提供一种致密气井排水采气措施图版的建立方法，该方法耦合了储层和井筒的流动特征，在确定自喷和泡排条件下气井可携液生产的临界点的基础上，提出了不同状态气井的排液采气措施建议图版，填补了目前方法均没有考虑到储层状态来制定措施的空白，方法对于现场措施决策具有一定的指导作用，应用前景广阔。
[0052]
本发明提供的一种致密气井排水采气措施图版的建立方法，包括如下步骤：
[0053]
s1、在选定尺寸生产油管(为1.9in油管)和不同自喷井井口压力的基础上，通过气液两相稳态管流模型计算不同状态下自喷井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下自喷井筒的流出曲线图(见图1)；其中该不同情况下为：条件分别为井口压力1mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)，井口压力4mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)，井口压力8mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)，井口压力12mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)共计16种情况；
[0054]
s2、确定井底温度，通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，并在自喷井筒的流出曲线图上绘制出自喷井的不同井底流压对应的气井临界携液流量线；
[0055]
s3、在选定尺寸生产油管(为1.9in油管)和不同泡排井井口压力的基础上，通过气液两相无滑脱模型计算不同状态下泡排井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下泡排井筒的流出曲线图(见图2)；其中该不同情况下为：条件分别为井口压力1mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)，井口压力4mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)，井口压力8mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)，井口压力12mpa(水气比0.5m3/m3、2.5m3/m3、5m3/m3、10m3/m3)共计16种情况；
[0056]
s4、在李闽模型计算的临界携液流量的基础上，计算泡排井井底位置的临界携泡流量，并在泡排井筒的流出曲线图上绘制出泡排井的不同井底流压对应的气井临界携泡流量线(见图2)；
[0057]
s5、叠合自喷井筒的流出曲线图、泡排井筒的流出曲线图、临界携液流量线、临界携泡流量线，可将图版分割为若干区域，根据不同区域的生产特征，分别制定不同区域的推荐排水采气措施，形成致密气井排水采气措施图版(见图3)。
[0058]
在上述实施例中，优选地，步骤s2中所述通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，是通过以下公式进行计算的：
[0059][0060][0061]
式中：v
gc
为临界携液流速；q
gc
为气井临界携液流量；σ为气水界面张力；ρ
l
为液体的密度；ρg为气体的密度；a为油管面积；p为压力；t为温度；z为气体偏差系数。
[0062]
在上述实施例中，优选地，步骤s4中所述计算泡排井井底位置的临界携泡流量，是通过以下公式进行计算的：
[0063][0064]
式中，q
fc
为气井临界携泡流量；q
gc
为气井临界携液流量。
[0065]
在上述实施例中，优选地，在叠合自喷井筒的流出曲线、泡排井筒的流出曲线、临界携液流量线、临界携泡流量线，形成致密气井排水采气措施图版前，还包括如下步骤：
[0066]
s4’根据气井压后试气资料，在自喷井筒的流出曲线图和泡排井筒的流出曲线图上分别绘制对应井投产初期的井底流入曲线。
[0067]
在上述实施例中，优选地，所述推荐排水采气措施为：
[0068]
①
对于自喷生产区域，无需采取措施，气井可正常携液生产；
[0069]
②
对于泡排区域，可采取泡排措施维持气井携液生产；
[0070]
③
对于井口降压或泡排区域，可采用井口降压或泡排措施；
[0071]
④
对于从自喷向降压或泡排过渡的过渡区域，考虑到气井不同的水气比特征，该区域维持气井生产所需措施逐渐由无措施自喷向井口降压或泡排过渡；
[0072]
⑤
对于从降压向降压+泡排组合过渡的过渡区域，考虑到气井不同的水气比特征，该区域维持气井生产所需措施逐渐由井口降压向井口降压+泡排措施组合过渡；
[0073]
⑥
对于降压+泡排组合区域，以降压+泡排组合措施维持携液，由于地层能量较低，可同时更换速度管柱提高井筒的携液能力；
[0074]
⑦
对于柱塞气举区域，该区域低于临界携泡流量，推荐采取柱塞气举措施；
[0075]
⑧
对于机抽区域，该区域地层压力较低，推荐采用机抽排水。
[0076]
本发明还提供一种致密气井排水采气措施图版的应用，包括以下步骤：
[0077]
(1)气井通过压裂试气获取投产初期地层压力、无阻流量，并绘制初期井筒流入曲线，所述初期井筒流入曲线为初期ipr曲线；
[0078]
(2)测量当前气井生产时的井底流压及产气量，参考初期ipr曲线绘制目前状态下储层流入曲线，所述目前状态下储层流入曲线为目前ipr曲线；
[0079]
(3)依据目前ipr曲线在排采措施图版上经过的区域制定适宜的措施；
[0080]
(4)时刻监测目前ipr曲线的递减趋势，及时重复进行步骤(3)的分析，并制定相应的未来排采措施制度。
[0081]
具体地，以ls-1井为例进行措施图版应用方法的说明，该井经过井底流压测试，参考初期无阻流量及初期ipr曲线，绘制目前ipr曲线如图4所示，曲线共扫过
②③⑤⑦⑧
一共5个区域，对应措施分别为“泡排”、“井口降压/泡排”、“降压
→
降压+泡排组合”、“柱塞气举”、“机抽”，此时综合考虑经济成本与操作难易度，该井目前适宜采用泡排措施排液采气。同时，考虑到ipr曲线的逐渐递减，当曲线进一步向左下移动时应考虑提前更换为“柱塞气举”或“降压+泡排组合结合速度管采气”等措施，避免积液问题先于排液措施出现，造成产能经济损失。
[0082]
本发明还提供一种致密气井排水采气措施图版的建立装置，包括：
[0083]
第一处理单元，用于在选定尺寸生产油管和不同自喷井井口压力的基础上，通过气液两相稳态管流模型计算不同状态下自喷井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下自喷井筒的流出曲线图；
[0084]
第二处理单元，用于确定井底温度，通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携
液流速以及临界携液流量，并在自喷井筒的流出曲线图上绘制出自喷井的不同井底流压对应的气井临界携液流量线；
[0085]
第三处理单元，用于在选定尺寸生产油管和不同泡排井井口压力的基础上，通过气液两相无滑脱模型计算不同状态下泡排井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下泡排井筒的流出曲线图；
[0086]
第四处理单元，用于在李闽模型计算的临界携液流量的基础上，计算泡排井井底位置的临界携泡流量，并在泡排井筒的流出曲线图上绘制出泡排井的不同井底流压对应的气井临界携泡流量线；
[0087]
第五处理单元，用于叠合自喷井筒的流出曲线图、泡排井筒的流出曲线图、临界携液流量线、临界携泡流量线，可将图版分割为若干区域，根据不同区域的生产特征，分别制定不同区域的推荐排水采气措施，形成致密气井排水采气措施图版。
[0088]
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的致密气井排水采气措施图版的建立方法步骤。
[0089]
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述致密气井排水采气措施图版的建立方法步骤。
[0090]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种致密气井排水采气措施图版的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：在选定尺寸生产油管和不同自喷井井口压力的基础上，通过气液两相稳态管流模型计算不同状态下自喷井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下自喷井筒的流出曲线图；确定井底温度，通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，并在自喷井筒的流出曲线图上绘制出自喷井的不同井底流压对应的气井临界携液流量线；在选定尺寸生产油管和不同泡排井井口压力的基础上，通过气液两相无滑脱模型计算不同状态下泡排井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下泡排井筒的流出曲线图；在李闽模型计算的临界携液流量的基础上，计算泡排井井底位置的临界携泡流量，并在泡排井筒的流出曲线图上绘制出泡排井的不同井底流压对应的气井临界携泡流量线；叠合自喷井筒的流出曲线图、泡排井筒的流出曲线图、临界携液流量线、临界携泡流量线，可将图版分割为若干区域，根据不同区域的生产特征，分别制定不同区域的推荐排水采气措施，形成致密气井排水采气措施图版。2.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，是通过以下公式进行计算的：置的临界携液流速以及临界携液流量，是通过以下公式进行计算的：式中：v
gc
为临界携液流速；q
gc
为气井临界携液流量；σ为气水界面张力；ρ
l
为液体的密度；ρ
g
为气体的密度；a为油管面积；p为压力；t为温度；z为气体偏差系数。3.根据权利要求2所述的建立方法，其特征在于，所述计算泡排井井底位置的临界携泡流量，是通过以下公式进行计算的：式中，q
fc
为气井临界携泡流量；q
gc
为气井临界携液流量。4.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，在叠合自喷井筒的流出曲线、泡排井筒的流出曲线、临界携液流量线、临界携泡流量线，形成致密气井排水采气措施图版前，还包括如下步骤：根据气井压后试气资料，在自喷井筒的流出曲线图和泡排井筒的流出曲线图上分别绘制对应井投产初期的井底流入曲线。5.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述推荐排水采气措施为：对于自喷生产区域，无需采取措施，气井可正常携液生产；对于泡排区域，可采取泡排措施维持气井携液生产；对于井口降压或泡排区域，可采用井口降压或泡排措施；对于从自喷向降压或泡排过渡的过渡区域，考虑到气井不同的水气比特征，该区域维持气井生产所需措施逐渐由无措施自喷向井口降压或泡排过渡；
对于从降压向降压+泡排组合过渡的过渡区域，考虑到气井不同的水气比特征，该区域维持气井生产所需措施逐渐由井口降压向井口降压+泡排措施组合过渡；对于降压+泡排组合区域，以降压+泡排组合措施维持携液，由于地层能量较低，可同时更换速度管柱提高井筒的携液能力；对于柱塞气举区域，该区域低于临界携泡流量，推荐采取柱塞气举措施；对于机抽区域，该区域地层压力较低，推荐采用机抽排水。6.一种致密气井排水采气措施图版的应用，其特征在于，包括以下步骤：(1)气井通过压裂试气获取投产初期地层压力、无阻流量，并绘制初期井筒流入曲线，所述初期井筒流入曲线为初期ipr曲线；(2)测量当前气井生产时的井底流压及产气量，参考初期ipr曲线绘制目前状态下储层流入曲线，所述目前状态下储层流入曲线为目前ipr曲线；(3)依据目前ipr曲线在排采措施图版上经过的区域制定适宜的措施；(4)时刻监测目前ipr曲线的递减趋势，及时重复进行步骤(3)的分析，并制定相应的未来排采措施制度。7.一种致密气井排水采气措施图版的建立装置，其特征在于，包括：第一处理单元，用于在选定尺寸生产油管和不同自喷井井口压力的基础上，通过气液两相稳态管流模型计算不同状态下自喷井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下自喷井筒的流出曲线图；第二处理单元，用于确定井底温度，通过李闽模型计算自喷井井底位置的临界携液流速以及临界携液流量，并在自喷井筒的流出曲线图上绘制出自喷井的不同井底流压对应的气井临界携液流量线；第三处理单元，用于在选定尺寸生产油管和不同泡排井井口压力的基础上，通过气液两相无滑脱模型计算不同状态下泡排井筒的井底压力，并以产气量为横坐标，以井底压力为纵坐标，绘制不同情况下泡排井筒的流出曲线图；第四处理单元，用于在李闽模型计算的临界携液流量的基础上，计算泡排井井底位置的临界携泡流量，并在泡排井筒的流出曲线图上绘制出泡排井的不同井底流压对应的气井临界携泡流量线；第五处理单元，用于叠合自喷井筒的流出曲线图、泡排井筒的流出曲线图、临界携液流量线、临界携泡流量线，可将图版分割为若干区域，根据不同区域的生产特征，分别制定不同区域的推荐排水采气措施，形成致密气井排水采气措施图版。8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的致密气井排水采气措施图版的建立方法步骤。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5任意一项所述致密气井排水采气措施图版的建立方法步骤。

技术总结
本发明涉及一种致密气井排水采气措施图版的建立方法、应用及装置，其中，该建立方法耦合了储层和井筒的流动特征，在确定自喷和泡排条件下气井可携液生产的临界点的基础上，提出了不同状态气井的排液采气措施建议图版，填补了目前方法均没有考虑到储层状态来制定措施的空白，方法对于现场措施决策具有一定的指导作用，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。


技术研发人员：李津 白玉湖 盖少华 孙立春 赵军 徐兵祥 李东升 张浩 吴佳琦 姜宝胜
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京研究中心
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/16