采气工程(气井管理)
采气工程(廖锐全)-第四章：气井产能
rw
第一节、气井产能理论公式
考虑表皮效应的达西产能公式
将表皮系数产生的压降合并到总压降中
e wf
1.291 10 3 qsc T Kh
re ln r S w
774.6 Kh e wf qsc re T ln r S w
力表、静重压力计、温度计、取样装置和大气压力计等。 若是生产井试气，一般原有的井场流程设备可以借用。 若是刚完钻的井试气，应准备放喷管线和临界流速流量计。 对于凝析气井和气水井：井内的流体是气液两相，针形阀之后 增加保温或防水合物设备及安装气液分离器、气液取样装置和计 量仪表。 对于含硫化氢的气井：除设备、仪表和管线需要考虑抗硫材质 和采取防硫措施外，应采用撬装式轻型硫装置处理含硫气体。若 气体无法处理，应在远离井口（25m以外）安装离地高度不低于 `12m的火炬管线，在取得环保部门的同意下点火燃烧。
2 2 774.6 Kh( pe pwf ) qsc 0.472re T μ Z (ln s Dqsc ) rw
第一节、气井产能理论公式
利用气井试井资料确定气井产能方程时，可将产
能方程改写成下面形式：
3 2.828 10 γ g ZT 2 0.472re 1.291 10 T μZ 2 p R pwf (ln s)qsc qsc 2 Kh rw rw h 2 -21
第四章 气井产能
气井产能是单位生产压差条件下有多少天然气从气藏流 向井底。与气藏本身的渗流特性、气体性质、气藏压力和 温度等参数有关，一般用产能公式来描述。
描述地层压力，井底流压和产量之间的关系式
产能试井工艺
产能方程
反映气井流入特性的方程，称为产能方程
采气工程-常规气藏开采(一)
常规气藏开采
实际应用：利用气区块气井数据（地层压力和地层系数），建立了 本区块气井无阻流量与地层系数之间的线性关系
log q AOF log(Kh) log( p r2 ) B
常规气藏开采
完井测试产量与无阻流量间的经验关系式： 测试产量与一点法无阻流量配套的新井资料点在双对数坐标上，具 有较好的线性关系：
常规气藏开采
4、影响气井工作制度的其它因素 主要有用户用气负荷的变化，气藏采气速度的影响，输气管线 压力的影响等因素都可能影响气井产量和工艺制度。
常规气藏开采
气井的分类开采
常规气藏开采
按照不同的地质特点和开采特征（如压力、产量、产油气水和气 质情况等），可以把常规气藏气开采划分为无水气藏气井、有水气藏 气井、低压气藏气井开采。
常规气藏开采
气井出水期晚，不造成早期突发性水淹 气井生产压差过大会引起底水锥进或边水舌进。尤其是裂缝性气藏， 地层水将沿裂缝窜进，引起气井过早出水，甚至造成早期突发性水 淹。气井过早出水，产层受地层水伤害，会造成不良后果： （1）加速产量递减。气层的一部分渗流通道被水占据，单相流变 为两相流，使气相渗透率降低，增大了气体渗流阻力，使产气量大 幅度下降，递减加快； （2）地层水沿裂缝、高渗透带窜进，气体被水封隔、遮档，气体 流动受阻，部分区块形成死区，使采收率降低； （3）气井出水后气水比增加，造成油管中两相流动，使气液举升 压力损失增加，井口流动压力下降。严重时会造成积液，产气量下 降，甚至造成气井过早停喷，大大缩短气井寿命。
常规气藏开采
无水气藏气井的开采 无水气藏是指气层中无边底水和层间水的气藏(也包括边底水不活 跃的气藏)。这类气藏的驱动方式主要靠天然气弹性能量，进行衰
竭式开采。开来过程中，除产少量凝折水外，气井基本上产纯气 (有的也产少量凝析油，但不属凝折气井)。
气井采气工艺介绍(详细版本)
采气工艺原理
气井开采工艺
无水气藏气井和边、底水不活跃气井的开采工艺
➢ 开采工艺措施
• 可以适当采用大压差采气 。使微缝隙里气易排出；可充分发挥低 渗透区的补给作用；可发挥低压层的作用；
• 应正确确定合理的采气速度，并在此基础上制定各井合理的工作 制度，安全平稳采气；
培训主要内容
采气工艺原理
采气工艺原理
气藏的分类开采 气井生产系统介绍 气井开采工艺 气井生产管柱 气井的管理 气井的挖潜增产
采气工艺原理
气藏的分类开采
无水气藏的开采措施：
无边底水气藏的开采不用担心水淹、水窜等问题，所以可适 当采用大压差生产，采用适当大压差采气的优点是：
➢ 增加大缝洞与微小缝隙之间的压差，使微缝隙里气易排出； ➢ 充分发挥低渗透区的补给作用； ➢ 发挥低压层的作用； ➢ 提高气藏采气速度，满足生产需要； ➢ 净化井底，改善井底渗滤条件。 ➢ 无水气藏在开发后期会遇到举升能量不足、井底积液（凝析
采气工艺原理
气井生产系统分析
气井生产系统
气井生产系统（生产模型）指采出流体从储层供给边界到计量分离器 的整个流动过程，包括以下几个互相联系的组成部分：
1）气层——多孔介质（含裂缝）； 2）完井段——井眼结构发生改变的近井地带（由于钻井、固井、完 井和增产措施作业所致）；
3）举升管柱——垂直或倾斜油管、套管或油套环空（带井下油嘴和 井下安全阀）；
4）人工举升装置——用于排液的有杆泵、电潜泵或气举阀等 5）井口阻件——地面油嘴或针型阀等节流装置； 6）地面集气管线——水平、倾斜或起伏管线；
7）分离器。 气井的流动过程
气井试气、采气及动态监测工艺流程
气井试气、采气及动态监测工艺流程气井试气、采气及动态监测工艺流程是天然气采集、运输和利用的重要环节。
为了更好地掌握这些过程的流程，以下是一个简单的描述。
一、气井试气气井试气是在掘进气井并且封井后进行的，目的是确定井的产能和采气能力。
这个工艺的流程如下：1. 打井：在适当的地方利用钻机钻出井口，并根据需要进行开口。
2. 完井：在气井中下放套管和水泥，形成井壁以保持稳定。
3. 封井：安装阀门在井口以控制气体的流动，然后用水泥封住井口，以便进行试验。
4. 制备：在程序中，需要准备好测量仪器和试验设备。
5. 开始试验：打开阀门，将气体从井中释放出来，进入气体压力测量仪进行监测，记录气压力。
6. 计算：按照实验数据计算出井的产能和采气能力，以获得有关井的信息，可以作为生产过程的计划依据。
气井采气是利用气井的产出供应市场的过程。
此工艺的流程如下：1. 压力控制：根据井的产能和采气能力，控制阀门以使气的产出符合规划。
2. 转运：将气体输送到生产线上，经过处理后用于燃气、加热、热水产生以及其他工业和民用用途。
三、动态监测动态监测是对气井的生产情况进行实时监测，以便随时进行调整和改进。
这个过程的流程如下：1. 安装监测设备：安装计量和监测设备在气井中，进行油气产量、井底压力和流速等方面的实时监测。
2. 数据分析：收集监测数据，分析和研究收集到的信息，以改善和优化生产过程。
3. 调整和改进：在实时掌握气井的状态和潜在问题的情况下，采取必要的调整和改进措施，改善生产效率和采气能力。
总之，气井试气、采气及动态监测是天然气生产中不可或缺的一环。
通过严密的实验、操作流程以及对生产数据的收集和分析，可以实现气井的高效、安全生产，同时也有助于保护环境和合理利用资源。
采气井站生产与管理：气井的生产分析
水气井
纯气井
高产气井
中产气井
低产气井
三、用采气曲线分析气井动态 2. 由采气曲线判断井内情况
（1）油管内有水柱影响：油压显著下降，水量增 加时油压下降速度相对增快。
（3）井口附近油管断裂：油压上升，油、 套Байду номын сангаас相等。
（4）井底附近渗透性变化：变好，即压力升高，产量增加；变坏，即压 力、产量下降速度增快。
一、生产资料分析气井动态 2.由生产资料判断气井产水的类别
3. 根据生产数据资料分析是否是边、底水侵入 （1）钻井资料证实气藏存在边、底水； （2）井身结构完好，不可能有外来水窜入； （3）气井产水的水性与边水一致；
3. 根据生产数据资料分析是否是边、底水侵入 （4）采气压差增加，可能引起底水锥进，气井产水量增加； （5）历次试井结果对比：在指示曲线上，开始上翘的“偏高点”的生产 压差逐渐减小，证明水锥高度逐渐增高，单位压差下的产水量增大。
3. 由采气曲线判断地面异常 如压力、水量都稳定，产量突然升高或下降，可能是地面仪表计量有误。
4. 由采气曲线分析气井生产规律 （1）井口压力与产量关系的规律; （2）单位压降与采气量的规律; （3）生产压差与产量的规律; （4）气水比随压力、产量变化的规律; （5）井底渗透率与压力、产量的变化规律。
三、用采气曲线分析气井动态 • 采气曲线是生产数据与时间关系的曲线。 • 利用它可了解气井是否递减、生产是否正常、工作制 度是否合理、增产措施是否有效等，是气田开发和气井生 产管理的主要基础资料之一。
三、用采气曲线分析气井动态 1. 从采气曲线划分气井类型和特点 通过采气曲线可划分出水气井和纯气井，高产气井、中产气井、低产气井，如图所示。
·井筒内无液柱油压等于套压； ·油管液柱高于环空液柱油压小于套压； ·油管液柱低于环空液柱油压大于套压；
气井开采工作制度内容
气井开采工作制度是指在气井的生产过程中，为了适应气井产层地质特征和满足生产需要，对气井产量、生产压差、工作压力、工作流量等参数进行合理调控的一套技术规范和管理措施。
气井开采工作制度是气井生产管理的重要组成部分，对于保证气井长期稳定生产、提高气井采收率和气田经济效益具有重要意义。
一、气井开采工作制度的基本内容1. 气井生产原则气井生产应遵循以下原则：（1）保证气井生产安全，防止气井发生水合、水击、井涌等事故；（2）确保气井生产效率，充分发挥气井的生产能力；（3）适应气井产层地质特征，合理调控气井产量和生产压差；（4）延长气井生产寿命，提高气井采收率。
2. 气井生产参数调控气井生产参数调控主要包括产量、生产压差、工作压力和工作流量的调控。
（1）产量调控：根据气井产层地质特征和生产需求，合理确定气井产量。
产量调控应考虑气井压力、温度、湿度、天然气组分等因素，以保证气井生产安全和效率。
（2）生产压差调控：合理设定气井生产压差，以适应气井产层地质特征和提高气井采收率。
生产压差调控应考虑气井压力、产量、气藏压力梯度等因素。
（3）工作压力调控：根据气井产层地质特征和生产需求，合理确定气井工作压力。
工作压力调控应考虑气井压力、产量、生产压差等因素。
（4）工作流量调控：根据气井产层地质特征和生产需求，合理确定气井工作流量。
工作流量调控应考虑气井产量、生产压差、工作压力等因素。
3. 气井生产工作制度气井生产工作制度主要包括以下内容：（1）生产周期：根据气井产层地质特征和生产需求，合理确定气井生产周期，以保证气井长期稳定生产。
（2）生产方式：根据气井产层地质特征和生产需求，选择合理的生产方式，如定压生产、定产量生产、间歇生产等。
（3）生产调控：根据气井产层地质特征和生产需求，实时调整气井生产参数，以保证气井生产安全和效率。
（4）生产监测：对气井生产过程中的关键参数进行监测，如产量、压力、温度、天然气组分等，以评估气井生产状况和及时发现异常情况。
采气工程基础知识
总闸门： 一般2个， 处于开启 状态
套管阀门： 测套压、套管 采气、气举
套管头：套管下到井里，下部用水泥固定，上部的部分重 量就支撑在套管头上。井里下有几层套管时，套管头能把几层 套管互相隔开。套管头分正规套管头和简易套管头。
正规套管头悬 挂在悬挂器上， 套管受热膨胀或 遇冷收缩时可以 自由伸缩。 简易套管头两 端用丝扣连接， 不能自由伸缩， 因此容易在套管 本体和丝扣上形 成应力，使套管 破裂或造成密封 不严。
射孔完井的关键是固井质量必须得 到保证，产层评价的测井技术必须过 关，射孔深度必须可靠。
尾管完井 方法从产层部
位的套管结构及孔眼打开的 方法来讲，与射孔完井方法 完全相同。不同之处是管子 顶部只延伸到生产套管内一 部分。 尾管完井特别适用于探 井，因为探井对油气层有无 工业价值情况不明，下套管 有时会造成浪费。
裸眼完井是指气井产层井段不下任
何管柱，使产层完全暴露的完井方法。 （ 1 ）优点：不易漏掉产层、气井 完善系数高、油气流动阻力小、完井 周期短、采气成本低。 （ 2 ）缺点：气水层不能分隔，易 互相干扰；裸眼段地层易垮塌，掩埋 产层；不能进行选择性增产措施。 （ 3 ）适应：坚硬不易垮塌的无夹 层水的裂缝性石灰岩油气层。
第一部分
（二）气井井身结构
表层套管是下入井内的 第一层套管，用来封隔地 表附近不稳定的地层或水 层，安装井口防喷器和支 撑技术套管的重量 。一般 下深几十至几百米。
引导钻头入井开钻和作 为泥浆的出口。导管是在 开钻前由人工挖成的深 2 米 左右的圆井中下入壁厚 35mm 的钢管，外面灌上水泥 制成。
油管挂（锥管挂、萝卜 头）是金属制成的带有外 密封圈的空心锥体，坐在 大四通内，并将油、套管 的环形空间密封起来。 油管是钢制空 心管，长 8-10 米/根，由丝 扣连接。
采气工程管理规定
附件 4采气工程管理规定中国石油勘探与生产分公司二00七年十二月目录第一章总则 (1)第二章开发前期工艺研究与试验 (2)第三章采气工程方案 (5)第四章完井与投产 (7)第五章采气生产管理 (10)第六章气井作业管理 (15)第七章技术创新与应用 (22)第八章管理职责 (24)第九章质量控制 (27)第十章附则 (28)第一章总则第一条为规范采气工程各项工作，提高管理和技术水平，适应天然气开发的需要，根据《天然气开发管理纲要》，制定本规定。
第二条采气工程是天然气开发的重要组成部分，应与气藏工程、钻井工程、地面工程有机结合，依靠科学管理和技术进步，实现气田安全、高效开采。
第三条采气工程管理主要包括：开发前期工艺研究与试验、采气工程方案设计、完井与投产、采气生产管理、气井作业管理、技术创新与应用、质量控制、健康安全环境管理。
第四条建立、健全各级采气工程的管理机构（岗位）以及生产和研究队伍，明确职责，完善制度，不断提高采气工程系统的综合能力。
第五条采气工程各项工作应遵守国家法律、法规，执行行业、企业的相关标准和规定，贯彻以人为本、预防为主、全员参与、持续改进的方针，坚持安全第一、环保优先的理念。
第六条本规定适用于中国石油天然气股份有限公司（以下简称“股份公司”）及所属油气田分公司、全资子公司（以下简称“油田公司”）在国内的陆上天然气采气活动。
控股、参股公司和国内合作的陆上天然气采气活动参照执行。
第二章开发前期工艺研究与试验第七条按照勘探开发一体化的要求，采气工程要早期介入气田的开发前期评价，为气田投入开发做好准备。
第八条开发前期工艺研究与试验的主要任务是研究适用的完井方式和井身结构，实施试气试采施工作业和资料录取，进行主体工艺和配套技术适应性分析评价，开展必要的室内分析试验以及重点技术现场先导试验，提出采气工程主体工艺技术，为编制采气工程方案提供依据。
第九条新区块、新气藏都要进行储层敏感性实验，在此基础上初步提出入井工作液技术指标，对裂缝型气藏和异常高压气藏应加强应力敏感实验研究。
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1、原始地层压力（pf） 气藏未开发前的气藏压力叫原始地层压力。即当第一口气井完钻后， 关井稳定后测得的井底压力，它表示气藏开采前地层所具有的能量。原始地 层压力越高，地层能量也越大，在气藏含气面积、储集空间一定的情况下， 原始地层压力越高，储量越大。 原始地层压力的大小，与其埋藏深度有关，根据世界上若干油气田统 计资料表明，多数的油、气藏埋藏深度平均每增加10米，其压力增加0.7～ 1.2个大气压，如增加的压力值低于0.7或高于1.2大气压，这种现象称为压 力异常。压力增加值不足0.7大气压者，称为低压异常；压力增加值大于1.2 大气压者，称为高压异常。
计算法
1）地层温度
2）井筒平均温度
(一)采气常用术语
3、流量
单位时间内从气井产出的气态或液态物质的数量称为流量。天然气流 量常用nm3/d、地层水常用m3/d；凝ຫໍສະໝຸດ 油、原油常用t/d、m3/d表示。
为了比较气井和气井之间或气井在不同阶段生产能力的大小，常用绝 对无阻流量和无阻流量的概念。绝对无阻流量是在气井井底流动压力等于 0.1MPa(近似等于l大气压)时的气井产量，它是气井的最大理论产量，实际 上不可能按它生产。无阻流量是指气井井口压力等于0.1MPa(近似等于l大 气压)时的气井产量。
的气层压力。由于这种压力差的形成，使得天然气从气层流入井筒，在沿
井筒流到地面。在采气中常用的几种压力概念：
（1）原始地层压力 （2）目前地层压力 （3）井底压力 （4）流动压力 （5）井口压力 （6）总压差
（7）采气压差 （8）套、油压差 （9）大气压 （10）表压 （11）绝对压力
(一)采气常用术语
为了表示气井产气量和产水量(或产油量)的比例，引出气水比和气油 比的概念：
气水比＝产气量/产水量； 气油比=产气量/产油量。
(二)气井垂直管流
一、气井垂直管流
1、垂直管流概念
天然气从地层中流到井底后，还必须从井底上升（俗称举升） 至井口才能采出地面，我们一般把天然气从井底流向井口的垂直上 升过程，称为气井的垂直管流。在垂直管流过程中，由于压力和温 度的不断下降，使其他流体的流动形态随之也发生了变化，从而要 影响到举升的效果。
(1)地层温度
概念
气层中部的温度，称为地层温度。地层温度是气井关井后用井底温
度计下至气层中部测得，地层温度在气藏开发过程中可以近似认为不变。
在同一地区，气层温度与气层的埋藏深度有关，埋藏愈深，温度愈高。
(2)井口温度
A、关井井口温度：气井关井后在井口测得的天然气温度。关井井口
温度是个变数，初关井时温度高，随关井时间延长温度降低，最后等于大
气温度，并随大气温度的变化而变化。
B、井口流动温度：气井采气时在井口测得的天然气温度。
(3)井筒平均温度
气井井口温度与井底温度的算术平均值称为井筒平均温度。
井筒平均温度＝(井口温度+井底温度)/2
(一)采气常用术语
实测法
温度的获取方法
气井关井到压力稳定后，下入井下温度计到气层中部，测量气层的温度。
(二)气井垂直管流
2、垂直管流中气液混合物的流态
油、气、水混合物在从井底流向井口的垂直上升过程中压力不断下降，使流 体的流动形态随之发生变化。
（1）纯气井 不产油或产油很少的气井，井筒中呈单相气流。由于气体密度 小，流动摩阻也很小，只需要井底压力大于井口油压，气井就能正常生产。
（2）气水同产井 对于存在气液两相流动的井，气液混合物在上升过程中， 随着压力的逐渐降低，气体不断分离、膨胀，使得流动形态不断变化，一般要经 历气泡流、段塞流、环雾流和雾流几种流态，如图。
(一)采气常用术语
井底压力获取方法 实测法
用井下压力计测量井底压力。
计算法
1）用静气柱计算井底压力
2）用动气柱计算井底压力 动气柱计算井底压力比较复杂，一般情况下当无法利用静气柱计算
井底压力时才使用。
(一)采气常用术语
2、温度
温度是表征物体冷热程度的物理量。在采气中常用的几种压力概念： 地层温度、井口温度、井筒平均温度。
(一)采气常用术语
5、井口压力 井口压力分为油压和套压。 油压（pj）：井口油管头测得的油管内的压力，称为油压。 套压（pc）：井口套管头测得的套管内的压力，称为套压。 6、总压差 原始地层压力减目前地层压力。 7、采气压差 目前地层压力减流动压力。 8、套、油压差 套压与油压之差。 9、大气压 用气压表测量的大气层中空气对地表的压力。 10、表压 用压力表测得的比大气压高出的压力值，叫表压。 11、绝对压力 起量点以物理真空作标准的压力，称为绝对压力。
采气工程 （气井管理）
二○一二年五月
(一)采气常用术语
1、压力
气层中流体所承受的压力称为气层压力。气层压力是气层能量的反映，
它是推动流体从气层中流向井筒的动力。气层未开发前，气层中部压力处
于平衡状态，气体不流动，一但气井投入开发生产，气层压力就失去了平
衡，井底压力低于气层压力，井底附近的气层压力低于离井底距离较远处
(一)采气常用术语
2、目前地层压力（pwf） 气层投入开发以后，在某一时间关井，待压力恢复平稳后，所获得的 井底压力，称为该时期的目前地层压力。又叫井底静压力。地层压力的下 降速度，反映了地层能量的变化情况，在同一气量开采下，地层压力下降 得慢，则地层能量大；地层压力下降得快，则地层能量小。 3、井底压力(pwwf) 指气井产层中部的压力。 4、流动压力 气井在生产时测得的井底压力称为流动压力。它是流体从地层流入井 底后剩余的能量，同时也是流体从井底流向井口的动力。
④雾流：当气液平均流速很大时，液体呈雾状分散在气相中，称为雾流。 在实际采气中，同一气井可能同时出现多种流态。如在水量较大的气井中， 油管下部分为气泡流，气泡上升时，由于压力降落而膨胀，体积增大并互相结 合成大气泡，充满油管整个截面积，因而转变为段柱流；随着混合物的上升， 压力不断下降，气相体积继续增大，气段伸长，渐渐突破气段之间的液段，使 液相成为液滴分散于流动的气相中，并且有薄层液相沿管壁流动，形成环雾流。 但一般情况下，气井的流态多为雾流，油气井则常见段柱流。
气
气
液
液
气泡状
段柱状
环雾状
雾状
气液混合物在油管中流动形态
(二)气井垂直管流
①气泡流：当气量相对较小，流速不大时，气体以气泡状存在于液体中， 称为气泡流。
②段柱流：当气液体积比较大，流速较小时，混合物出现含有气泡的液柱 和含有液滴的气柱互相交替的状态，称为段柱流。
③环雾流：当气液体积比较大，流速较大时，则液体沿管壁上升，而气体 在井筒中心流动，气流中还可能含有液滴，称为环雾流