天然气工程-气藏开发动态监测、分析和管理
气田开发方案—气藏工程
0.01
0.1
1
10
100
双对数曲线: dm(p)和dm(p)' [Pa/sec]-dt [hr]
XX井完井测试关井双对数拟合分析曲线
选用井 筒储集、表 皮系数 + 均质 油藏 + 平行断 层的气藏模 型。
地层系数(kh) 10-3¦ m2.m 有效渗透率(k) 10-3¦ m2 表皮系数(s) 井筒储集系数(C) m3/ MPa 恒压边界(m)
4 3
P6井无阻流量随测试时间的变化曲线
大牛地致密低渗气藏修正等时试井
对于一些特殊类型气藏，如致密 低渗透、异常高压等气藏，应在气藏 渗流机理研究的基础上，建立适合特 殊气藏渗流规律的气藏渗流微分方程 及产能方程。
△P 2/q g (MPa 2/10 4m 3/d)
50 45 40 35 30 25 20 15 y = -0.7203x + 28.253 0 2 4 6 8 qg(10 4m 3/d) 10 12
10 1E-4 1E-3 0.01 0.1 1 10
0.01
0.1
1
10
Log-Log plot: dm(p) and dm(p)' [MMPa2/cp] vs dt [hr]
Log-Log plot: dm(p) and dm(p)' [MMPa2/cp] vs dt [hr]
XX井飞一~二中实测压力及其导数曲线
3、实例分析
普光气田气井短时试井
受高含硫及测试工具的影响，普光气田测试难度大，测试工艺技 术要求高。测试存在的主要问题：测试产量高，生产压差大，测试时 间短，井底压力未稳定，不能用常规方法进行产能评价。
80
△P /qg (MPa /10 m /d)
第四章气藏动态分析-1详解
CQUST 概述
气井动态分析是气藏动态分析基础，主要内容： 1.收集每一口井的全部地质和技术资料，编制气井井史并绘制采气曲线； 2.已经取得的地震、测井、岩心、试油及物性等资料是气藏动态分析的重要依据， 这些资料需在气井上取得综合认识的基础上完成； 3.分析气井油、气、水产量与地层压力、生产压差之间的关系，找出它们之间的内 在联系和规律，并推断气藏内部的变化； 4.通过气井生产动态状况和试井资料推断井周围储层地质情况，并综合静态资料分 析整个气藏地质情况，判断气藏边界和驱动类型； 5.分析气井产能和生产情况，建立气井生产方程式，评价气井和气藏生产能力；
6.提供气藏动态分析工作所需的各项资料，包括地层压力、地层温度及流体性质变 化等。
二、气藏驱动方式的类型
油、气藏的驱动方式反应了促使油、气由地层流向井底的主要地层能量形式。
CQUST 概述
地层能量主要有：
1）在重力场中液体的势能； 2）液体形变的势能； 3）地层岩石变形的势能； 4）自由气的势能； 5）溶解气的势能。 1.气压驱动 特点：在气藏开发过程中，没有边、底水，或边、底水不运动，或水的运动速度 大大跟不上气体运动速度，此时，驱气的主要动力是气体本身的压能，气藏的储气 孔隙体积保持不变，地层压力系数P/Z与累积采气量Gp呈线性关系。图（6－7） 2.弹性水驱 特点：由于含水层的岩石和流体的弹性能量较大，边水或底水的影响就大，气 藏的储气孔隙体积要缩小，地层压力下降要比气驱缓慢。这种驱动方式称弹性水驱， 供水区面积愈大，压力较高的气藏出现弹性水驱的可能性就愈大。 3.刚性水驱 特点：侵入气藏的边、底水能量完全补偿了从气藏中采出的气产量，此时气藏压 力能保持在原始水平上，这种驱动方式称刚性水驱。
CQUST
采
(新版教材)天然气工程授课教案
教书育人工作计划要点本学期，我主讲“天然气工程”课。
为了上好本课程，培养学生德、智、体全面发展，既教书又育人，使学生在思想上和专业技术上都获得较大提高，特制定如下计划：１、坚持四项基本原则，培养学生热爱祖国和社会主义的思想。
在教学过程中，以党的政策为指导，使学生真正成为社会主义建设人才。
２、培养学生热爱石油工业，热爱本专业的思想和为石油工业奉献的精神。
结合我国石油天然气工业的发展，使学生了解我国石油工业的创业精神。
３、明确学习目的，培养学生良好的学习风气。
经常和学生进行思想交流，掌握他们的思想、学习情况及学习方法。
主动关心和帮助学生，使学生真正掌握所学知识。
４、结合生产实际，因地制宜，因材施教。
改进教学方法，理论与实践相结合，使学生既掌握所学知识，又能用于解决实际问题。
培养学生分析问题和解决问题的能力。
５、培养学生浓厚的学习兴趣，提高学生学习的积极性。
在课堂上采用生动活泼的教学方法，提高学生对本专业的学习兴趣。
对学生的学习严格要求，要求学生按时完成作业，严格考勤，经常抽查，对迟到、早退的学生要严格批评、教育，要求学生遵守纪律。
６、严格要求自己，认真备课和讲课，做到内容熟练和精练。
在教学中，不断了解学生学习情况，做到循序渐进，由浅入深。
讲解中突出重点，注重启发，培养能力。
７、认真批改作业，耐心辅导，注意效果。
内容提要：第一章天然气工程绪论概述我国天然气工业的现状及发展，天然气工程的研究对象、内容和方法，有关学习天然气工程的目的和方法。
第二章天然气的主要物性参数（复习）第一节天然气的组成与分类第二节天然气的相对分子质量、密度、相对密度和比容第三节天然气的偏差系数第四节天然气的等温压缩系数第五节天然气的体积系数和膨胀系数第六节天然气的粘度第七节天然气中水蒸气含量第八节天然气的热值第九节天然气的爆炸性第三章烃类流体相态第一节油气烃类体系的基本相态特征烃类相态基本概念、单组分和两组分烃的相态特征及临界点定义之差异，反转凝析现象及解释，各类气田（干气、湿气、凝析气）的P-T图等。
天然气藏动态监测考核试卷
5.关于气藏饱和度动态监测，以下哪个说法是正确的？（）
A.饱和度与气藏压力成正比
B.饱和度与气藏温度成反比
C.饱和度随生产时间增加而降低
D.饱和度与气藏渗透性无关
6.下列哪项不是气藏动态监测中常用的生产数据分析内容？（）
A.产量与时间关系
B.压力与产量关系
C.饱和度与时间关系
D.气藏孔隙度与渗透率关系
A.监测大范围的气藏地表变化
B.确定气藏边界
C.评估气藏储量
D.监测气藏内部结构
E.对环境影响进行评估
19.以下哪些方法可以用来监测气藏的微裂缝发育情况？（）
A.地震勘探
B.测井
C.遥感技术
D.试井分析
E.生产数据分析
20.在气藏动态监测中，以下哪些措施可以降低监测成本？（)
A.优化监测方案
B.选择经济高效的监测技术
7.下列哪种技术常用于气藏监测中的地球物理勘探？（）
A.重力测量
B.磁法勘探
C.电法勘探
D.三维地震勘探
8.在气藏动态监测中，哪种方法可用于确定气藏边界？（）
A.钻井取心
B.试井分析
C.地质绘图
D.生产数据分析
9.下列哪个参数不能反映气藏动态变化？（）
A.产量
B.压力
C.饱和度
D.气藏埋深
10.下列哪种情况下，天然气藏压力动态监测更为重要？（）
天然气藏动态监测考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
李士伦1-提高气田开发水平,加强气藏开发动态监测和分析
1.俄罗斯三个巨型气田开发动态监测、分析经验 俄罗斯三个巨型气田开发动态监测、 俄罗斯三个巨型气田开发动态监测
1.1.2.2 梅德维日气田 由内金和梅德维日两个高点构成的气田，含气面 积1993.3km2，探明地质储量1.68~1.94×1012 m3。基本 储量集中在西诺曼阶，层状-块状气藏，衬托底水，丛 式井组开采，1971年投入开发，1994年开发井基本完 钻，总井数341口，其中气井383口，由79个丛式井组 开采。 平 均 单 井 初 期 产 量 100×104m3/d ， 生 产 压 差 0.147～0.245MPa。
1.俄罗斯三个巨型气田开发动态监测、分析经验 俄罗斯三个巨型气田开发动态监测、 俄罗斯三个巨型气田开发动态监测
1.1.2.1 亚姆布尔气田
1986年投入开发，开采6年后年产量达到1850×108m3， 有13年稳产期，单井平均日产量1×104m3/d，丛式井组开 采，一个井组钻4～8口定向井。 1996年总井数782口，采气井676口，106个丛式井组。 1997年采出程度33%OOIP，平均产气层段占54%储层厚度。 水侵量占5%含气孔隙体积，水上升1~35m。 从2006-2025年，预测水淹井85口，水淹区占44%气藏孔 隙体积。
规模
投产的生产井、 投产的生产井、站、 管道 生产井、 生产井、观察井 所有井 生产井 不少于50％ 不少于 ％生产井 所有井 边部、 边部、水层的测压井 生产井 生产井 需大修井 观测井 15～25％生产井 ～ ％
1.俄罗斯三个巨型气田开发动态监测、分析经验 俄罗斯三个巨型气田开发动态监测、 俄罗斯三个巨型气田开发动态监测
1.1.1.2 开发简况 开发中存在的主要问题是： 1.均衡开采问题，大区之间形成了较大的地层压 降漏斗，如塔普-亚欣地区长期未采气，地层压力高， 产生气体越流，压力下降了2.7~4.7MPa。 2. 气井出水出砂问题。 3.固井质量是个大问题。
天然气藏动态模拟与预测考核试卷
B. Eclipse
C. MATLAB
D. Microsoft Excel
（答题括号________）
7.以下哪些技术可以用于天然气藏的地质建模？（）
A.井间地震
B.遥感技术
C.测井资料
D.岩心分析
（答题括号________）
8.天然气藏的流体流动可能受到以下哪些因素的影响？（）
A.储层的非均质性
15.天然气藏动态模拟中，以下哪些模型可以用于描述流体流动？（）
A.达西模型
B.非达西模型
C.分子扩散模型
D.对流模型
（答题括号________）
16.以下哪些技术可以用于天然气藏的储量评估？（）
A.物质平衡分析
B.压力Transient测试
C.地震反演
D.生产数据分析
（答题括号________）
17.在天然气藏开发过程中，以下哪些措施可以用来提高采收率？（）
D.气藏顶部和底部
（答题括号________）
11.以下哪些方法可以用于提高天然气藏动态预测的准确性？（）
A.使用高级模拟算法
B.增加观测井的数量
C.进行历史拟合
D.提高模型参数的准确性
（答题括号________）
12.天然气藏的压力测试主要包括以下哪些类型？（）
A.压力恢复测试
B.压力维持测试
C.压力递减测试
D.天然气组分
（答题括号________）
4.在进行天然气藏模拟时，下列哪项不是流体流动的主要机制？
A.达西流动B.非达西流动来自C.分子扩散D.热对流
（答题括号________）
5.下列哪个软件不是天然气藏动态模拟中常用的模拟软件？
气藏工程作业
气藏工程作业题第一章1、综述国内外天然气资源现状与发展趋势。
答：一、世界天然气现状：1、世界天然气资源丰富：据美国地质调查局1994年预测，世界天然气总量大致为立方米；且主要分布在中东、前苏联、美洲。
2、剩余天然气可采储量年年上升：1996——2002年世界天然气剩余可采储量增长率为1.96%；2000年之后，增长率达到3.05%。
到2006年为止天然气剩余储量为立方米。
3、世界天然气产量快速增长：2000年以来；世界天然气产量年均增长率为3.12%；2006年世界天然气产量达到立方米，为2000年产量的1.19倍。
4、世界天然气贸易趋于全球化：国际天然气贸易持续强劲增长，2006年世界天然气贸易量达到立方米；增幅3.07%。
二、中国天然气现状：1、常规天然气资源相对丰富：据初步估算，全国天然气储量已达到立方米，其中可采储量为立方米，与第二轮天然气资源评价相比，增加了立方米。
2、非常规天然气资源潜力大，开采前景乐观：（1）、煤层气资源潜力大，我国煤层气资源丰富，占世界总煤层气资源的10%；（2）、中国水溶气等非常规气开采前景乐观：中国有大量含油盆地，存在着大量的地层水，其中蕴含着丰富的水溶气资源。
三、国内外天然气资源开发趋势：1、天然气将成为21世纪世界能源的支柱：目前煤炭、石油的消费比重在不断下降，而天然气的消费比重在快速增长，鉴于石油价格居高不下，天然气的使用量将不断增大。
2、国内天然气资源发展空间巨大：目前我国剩余天然气可采储量为：立方米，天然气年产量为立方米，此外，煤层气等非常规气资源也有一定发展空间。
3、天然气贸易世界贸易的重要组成部分：国内外天然气的需求量逐渐上升，天然气贸易量也在不断增加。
2、气田开发和油田开发有何共同点和差异性。
答：一、气田开发和油田开发的共同点：（1）、埋藏的隐蔽性、模糊性；（2）、地层的非均质性、各向异性、非连续性和非有序性；（3）、油气田开发的风险性；（4）、流体渗流的复杂性。
天然气开采业的风险管理与灾害防控
天然气开采业的风险管理与灾害防控天然气作为一种清洁、高效的能源，在我国能源结构中占据越来越重要的地位。
然而，天然气开采过程中存在着诸多风险与灾害隐患，如何有效地进行风险管理和灾害防控，确保天然气开采安全，是摆在我们面前的一个重要课题。
一、天然气开采业的风险识别天然气开采风险主要包括地质风险、技术风险、环境风险和安全管理风险。
1.地质风险：天然气藏地质条件复杂，开采过程中可能遇到地质构造破碎、地层压力异常、油气藏水敏性等地质问题，给开采带来困难。
2.技术风险：天然气开采技术复杂，涉及到井筒工程、油气藏工程、采气工程等多个领域。
技术风险主要表现在钻井事故、井筒故障、油气藏水合物的形成等方面。
3.环境风险：天然气开采过程中可能产生废水、废气、废渣等污染物，对地表水和地下水环境造成影响。
同时，油气田开发过程中可能引发地面塌陷、土地退化等环境问题。
4.安全管理风险：天然气开采企业安全管理不到位，可能导致火灾、爆炸、中毒等安全事故。
二、天然气开采业的风险评估风险评估是天然气开采业风险管理的核心环节，主要包括风险识别、风险分析、风险评价和风险控制四个方面。
1.风险识别：通过地质调查、现场观测、历史数据分析等方法，全面识别天然气开采过程中的各种风险因素。
2.风险分析：对识别的风险因素进行深入分析，确定风险的概率和影响程度。
风险分析主要包括定性分析和定量分析两种方法。
3.风险评价：根据风险分析和评价准则，对识别的风险进行排序，确定主要风险和次要风险。
4.风险控制：针对评价结果，制定相应的风险控制措施，降低风险发生的概率和影响程度。
三、天然气开采业的灾害防控灾害防控是天然气开采业风险管理的重要组成部分，主要包括预防措施和应急响应两个方面。
1.预防措施：加强地质勘探，掌握油气藏地质条件，提前预判地质风险；提高开采技术水平，降低技术风险；加强环境保护，严格执行环保法规，减轻环境风险；强化安全管理，提高员工安全意识和技能，降低安全管理风险。
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编 分析项 号目
储量 3 核实
分析内容
地质储量 可采储量 单井控制储量
分析目的
主要分析手段
1.提高储量级别
1.根据综合方法和不断加深的
2.确定开发规模、地面工程 资料用容积法计算储量
和下游工程准备
2.用物质平衡法核实动态储量
3.为数模、动态分析、开发 效果评价提供依据
3.用试井法确定单井控制储量
驱动 1.分析确定气藏驱动类型 1.为制定开发方案油工程学院
22
2．水侵体积系数法
由物质平衡方程，忽略压降所引起的束缚水膨胀和 孔隙体积减小时：
1 R 1
R Gp G
pZi
pi Z
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23
对于定容封闭气藏，采出程度（R）和相对压力系数 （Ψ）为45°下降直线；而对于水驱气藏，由于ω<1，因 此R与Ψ的关系曲线为大于45°的线。
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15
法国对油气藏分类（2）：
项目
油气藏类型
原始生产气油比（m3/m3）
油罐油相对密度
油罐油（°API）
储层中相态转化点
油罐油色泽
C7+%（摩尔） 原油泡点体积系数
黑油
<312 >0 <46 泡点 黑 >20 <2.0
挥发油
312—570 <0.8215
>40 泡点 有色 20—12.5 >2.0
分析
用潜力预测
段采出程度和最终采 收率
井、油气水界面监测成果， 绘制生产剖面
4.压降曲线
编 分析项 号目
分析内容
分析目的 主要分析手段
1.钻井井斜、井眼变化，井底污染状 1.为修井作业 1.工程测井
况
提供依据
2.试井分析
7
钻井， 完井与 采气工 艺措施 效果分
2.完井方式、射孔完善程度 3.产液、带液能力与管柱摩阻损失 4.井下油套管破裂、井壁垮塌与产层 掩埋情况
类型 2.水驱气藏边界条件分析， 2.确定气藏采气速度、布井 分析采气速度与压降速度
4
的确 定
产水观测井产量、压力及水 方式和气井合理生产工作 面变化，分析判断水源、侵 制度，制定技术政策
2.分析观测井地层压力变化趋 势，气水界面变化趋势
入机理、水侵速度，计算水 3．为动态监测、数值模拟
侵量
提供依据
2.为增产、提 高采收率，采 取适当的工艺 措施提供依据
3.井口带出物 分析
析
5.修井、增压、气举、机抽、泡排、
水力、喷射泵、气流喷射泵等工艺措
施效果
二、气藏动态分析的主要技术
气藏动态分析技术是提供气藏开发全过 程动态信息技术，目前国内外主要应用地震、 地球物理测井、地球化学、气水动力学和气 藏数值模拟等技术来分析气藏生产动态，并 由点（气井）的监测、分析发展到整个气田 乃至成组气田开发过程实施全面监测和分析。
第三节 气藏类型的分析判断
根据地层烃类体系的组成和相态性质，气藏可 分：干气气藏、湿气气藏和凝析气藏。
根据驱动方式，气藏可分：气驱气藏、弹性水 驱气藏和刚性水驱气藏。
根据储层结构的不同，气藏又分为：孔隙性碎 屑岩气藏和裂缝性碳酸岩气藏。
根据纵向剖面上产层的多少可分：单层气藏和 多层气田。
法国对油气藏分类（1）：
气藏开采 状况、储
1.压力系统变化、层间窜流 及地层水活动情况
1.复核动态储量 调整产能布局
1.分井 、分区产量统计分析 2.测出结果分析不同时期的 压力等值图
量动用程 2.单井、分区块全气藏采气
6 度及剩余 量、采出程度
3.确定稳产年限、阶 3.利用生产测井、水淹层测
资源潜力 3.剩余可采储量分布与未动
1
水驱
ψ
定容
封闭
0
R
1
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24
3、视地质储量法（Havlena—Odeh法） 由物质平衡方程
Eg
F E fw
G
We Eg E fw
Ga
F GpBg WpBw
Eg Bg Bgi
E fw
Bgi
CwSwi C 1 Swi
f
p
3.生产测井
编 分析项目
号
分析内容
分析目的
主要分析手段
1.日常油气水生产动态资料
5
气井、气 藏生产能 力分析
1.气井绝对无阻流量、采气 指数
2.气藏高、中、低渗透区产 能分布特征
1.为气井、全气藏合 理配产提供依据
2.确定井网合理性及 调整井井位
2.关井压力恢复试井、系统 试井
3.地层测试成果
4.压降曲线
We Ch
t pi p dt 0 lg at
dwe dt
Ch
pi p lg at
Hurst水侵系数， m3/(MPa.d )
时间换算 系数
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29
3）非稳态公式
（赫斯特和范.艾弗丁根：Hurst—van Everdingen公式）
当气藏天然水域较大时，在压力降尚未传递到天然水域 外边界时，且一般气藏中压力降不可能很快波及到整个天 然水域，是一个非稳定渗流过程。非稳定水侵量的计算， 视不同流动方式和内外边界条件，分以下几种情况求解：
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25
对于定容封闭气藏:
F G
Eg E fw
记为：视 地质储量Ga
Ga
水驱
定容封闭
0
Gp
定容封闭气藏的Ga与Gp之间关系为一条水平线；若有水驱 作用，则We不断增加，Ga与Gp为曲线
4.水侵量的解析计算
1）稳定状态公式
最简单的是薛尔绍斯（Schilthuis）稳态模型
油=∈（C1—C4）+（C5+） 地下
（∈表示微量之意） 地表
稀油：相对密度（d）<0.86
气/油
常规油： 0.86<d≤0.92
生产气油比（GOR）<<稀油 GOR
稠油：d>0.92
∈气/油
地下
气=C1+C2－C4+∈（C5+） 地表
干气：C1 mol%≥90% 湿气：80%<C1<90%
气 气/∈轻烃液
一、气藏动态分析的主要内容、目的和手段
编 分析 号 项目
分析内容
分析目的
主要分析手段
气藏 连通 1 性分 析
1.储层纵、横向连通性 2.断层分布及分隔情况 3.压力与水动力系统 4.油气水分布边界
1.综合应用地质、物探、测
1.计算储量（容积法和压 井、录井、试采和试井等成
降法）
果
2.确定开发单元与布井方 2.干扰试井、压力恢复试井、
t
We Cs ( pi p)dt 0
qe
dwe dt
Cs ( pi
p)
某时间t时气水边界 处压力（一般用气 藏平均压力代替）
水侵系数， m3/(MPa.d )
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28
2）修正稳态公式（赫斯特---Hurst公式）
水侵常数 Cs 与天然水域的储层物性、流体物性、边界形 状等有关。开采实践表明：Cs 并不是一个常数，而是一个 与时间有关的变量。Hurst 于1943年提出如下修正式：
（1）径向供水区系统
We B pD Q(tD )
无因次水 侵量
tD
8.64
10 2
kt wCe' rg2
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30
水侵系数： B 2rg2hCe'
水侵角
（2）线性供水区系统
We B pDFk (tD )
tD
8.64
10 2
kt wCe' L2
水侵系数： B bLhCe'
无因次水 侵量
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31
4）实例 (自学，见教材P200—202)
5.水驱气藏储量和水侵量计算新方法探索
水驱气藏储量、水侵量计算和动态分析预测较难。
1）缺乏含水区所必须的数据，如孔隙度、渗透率、厚度和 流体性质等 气藏天然水侵问题，在气藏工程中比其它任 何问题都具有更多的不确定性，具有多解性。
5、层系划分是否合理？每口井、每一层的供气能力 与井的排气能力是否协调？如何实现最佳开采？
6、气井工程有什么问题？采取何种措施？效果和经 验教训？
7、对处于不同开发方式的气井、气藏在不同开发阶 段，应采取何种工艺措施来改善开采条件、提高开发 效果？各种工艺措施的效果评价？
8、如何选定适当的数值模拟模型，在历史拟合基础 上，对单井及全气藏开采动态进行模拟？对开采动态 进行预测，并给出最佳的开发、调整及挖潜方案。
GBgi
CwSwi C 1 Swi
f
p
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19
附：油藏物质平衡方程通式
N
N p Bt (Rp Rsi )Bg (We Wp )Bw
Bt
Bti
mBti
(Bg Bgi ) Bgi
(1
m)
Swc Soi
Cw
Cf Soi
1、储层、井间是否连通？压力、水动力系统是 否统一？油气水边界是否确定？
2、开发方式是否合理？天然能量是否充分利用？如 果存在边水或底水，水体活动规律如何？它对开发过 程有何影响？
3、对于裂缝性气藏，裂缝的发育特征与规律是什 么？在开发过程中起什么作用？