第五章 气井产能分析及设计
气井产能计算方法介绍
气井产能计算方法介绍及应用气井产能计算方法介绍及应用摘要：本文介绍了气井产能常用的4种方法，一点法测试、系统试井、等时试井和修正等时试井。
通过实际生产实例来分析计算方法在白马庙气田蓬莱镇组气藏气井产能，白云岩气藏基质酸化后产能预测，苏里格气田特殊开采模式下的气井产能中的应用。
并在综合比较中得出不同气井应采用的计算方法，使理论值与实际值误差缩小，从而指导实际开采工作，提高开采效率和质量。
关键词：气井产能；计算方法；应用；引言：本文介绍了气井产能常用的4种方法，一点法测试、系统试井、等时试井和修正等时试井。
通过实际生产实例来分析所采用的计算方法，使理论值与实际值误差缩小，从而指导实际开采工作，提高开采效率和质量。
一、气井产能试井测试计算方法气井产能试井测试主要包括4种方法，即一点法测试、系统试井、等时试井和修正等时试井。
1．一点法测试一点法测试是测试一个工作制度下的稳定压力。
该方法的优点是缩短测试时间、减少气体放空、节约测试费用、降低资源浪费；缺点是测试资料的分析方法带有一定的经验性和统计性，分析结果有一定的偏差。
经验表明，利用该方法测试，当测试产量为地层无阻流量的0.36倍时，测试结果最可*。
测试流动时间可采用以下计算公式： [1]式中：——稳定时间，h；——排泄面积的外半径，m；——在下的气体黏度，；——储存岩石的孔隙度； K——气层有效渗透率，；——含气饱和度。
2．系统试井系统试井又称为常规回压试井，也称多点测试，是测量气井在多个产量生产的情况下，相应的稳定井底流压。
该方法具有资料多，信息量大，分析结果可*的特点。
但测试时间长，费用高。
系统试井测试产量的确定：①最小产量至少应等于井筒中携液所需要的产量，此外还应该足以使井口温度达到不生成水化物的温度；②最大产量不能破坏井壁的稳定性，对于凝析气藏，还要考虑减少地层中两相流的范围；③测试产量必须保持由小到大的顺序。
3．等时试井等时试井测试，首先以一个较小的产量开井，生产一段时间后关井恢复地层压力，待恢复到地层压力后，再以一个稍大的产量开井生产相同的时间，然后又关井恢复，如此进行4个工作制度。
(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。
油气井产能试井分析方法
油气井试井的分类
一点法试井
试井不产稳能定试试井井系等修多统单时正井试井试等不井不井时稳稳试定定井试试井井干脉压 压扰冲力 力试试恢 降井井复 落试 试井 井
油气井产能试井的作用
目的及意义
预测产能、分析动态、了解地层及井 特性的最常用和最重要的方法。
作用
1、确定产能大小，为合理配产提供依据； 2、确定流入动态曲线，了解井的流入动
第二步：特种识别曲线分析
１、早期纯井筒储集阶段的特种识别曲线分析； ２、径向流动阶段的特种识别曲线分析； 3 、断层反映阶段的特种识别曲线分析；
复合图版—现代试井分析
压力拟合值：
pD M pM
1.151 m
（根据径向流斜率修正压力拟合值）
第三步：终拟合
从解释图版上读出拟合点的PD和tD/CD值以及
态特征； 3、确定储层流动参数； 4、分析影响井产能的因素； 5、为油气田的科学开发提供理论依据。
产能试井的概念
产能试井是改变若干次油井、气井
或水井的工作制度，测量在各个不同工作 制度下的稳定产量及与之相对应的井底压 力，从而确定测试井（或测试层）的产能 方程（Deliverability Equation）和 无阻流 量（Open Flow Potential 或 Absolute Open Flow Potential）。
（一）沃其尔（Vogel）方程
qo 1 0.2( Pwf ) 0.8( Pwf )2
qmax
PR
PR
（二）指数式产能方程
q0 J (PR2 Pw2f )n
油气井产能试井与产能评价
PwfPb（PR>Pb）时的稳定试井分析方法
qo
qb
[qomax
油气井产能分析ppt课件
直井IPR方程
• Vogel (1968)
Q oD 10 .2 P wD 0 .8 P w 2 D
• Fetkovich (1973)
QoD1Pw2D
• Kilns-Majcher (1992)
Q oD 1 0 .2P 9 w5 D 0 .7P 0 w d5 Dd0.2 80.7 P 2 P R b1.2 30 5.0 0 P b1
• Cheng (1989) Q oD a0a 1P wD a2P w 2 D
PR A
Pb
综合IPR方程
Qo 1C1PPwbfC2PPwbf2C1C21PPwbf3
Qmax
1(2C1C23)P PR b 1
B
Qb
Qmax
Qmax1
常规斜井无水IPR曲线
常规含水IPR方程
Q Q m o a1 xC 1 P P w R fC 2 P P w R f2C 1C 2 1 P P w R f3
产能分析解析方法—Darcy 公式
q kA dp
dr
稳态径向流动示意图
h
pe
q pe = Const.
pwf
r
re
稳态压力分布
ppwf2qkhlnrrw
s
井
轴 线
表 PR 皮 效 应 Pf
Pwf
rs
损害区
未损害区
h
理想井压力 实际井压力
rw rwes
rw
r
S
k kS
1ln
rS rw
Pf Pwf 2 qB khS
• Wiggins（1992）完成了一项非常有意义的工作，他对油气两相
渗流拟稳态解式进行Tailor展开，解析得到了IPR方程一般形式。
第五章 气井产能分析与设计[研究材料]
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调研学习
3
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
一、稳定状态流动达西公式 二、非达西流动产能公式
调研学习
4
一、稳定状态流动达西公式
为了建立气体从边界流到井底时流入气量与生 产压差的关系式，首先，讨论服从达西定律平面径 向流。
如图5－1，设想一水平、等厚、均质的气层， 气体径向流入井底。
调研学习
5
一、稳定状态流动达西公式
系数
恢复曲线或开井测压降曲线，
和Dqsc。因此，常将S和Dqsc合并在一起，可写用来为确定S’
S ' s Dqsc
（5－31）
引入视表皮系数的概念，式（5－29）和式（5－30）可写为
qsc
774.6kh( pe2
T Z (ln re
pw2 f S')
)
rw
pe2
pw2 f
1.291103 qscT Z
（5－15）
式（5－14）可以认为是式（5－11）的近似值， 两者都是气体稳定流动的达西产能公式，简称气体
平面径向流方程。
调研学习
14
一、稳定状态流动达西公式
例5－1 气井数据如下：h 9.144m, pe 31.889MPa,
pwf 16.548MPa， g 0.76, 0.027mPa • S,T 395.6K ,
1（6.514）8MpPs2kian , 1g .290.1706kh,3TqscT 39Z5S.6K , 0.027mPa • S, k 1.51031m.229,Z1030.8191,.2re07916170.64 4m39,5rw.60.0120715m0.891.5
1.5 9.144
1.504 102
石油开采-气井产能分析及设计
通过调整气井的工作参数，如采气量、采气压力等，实现气井产能 的最大化。
优化气井工作制度调整周期
合理安排气井工作制度的调整周期，以适应气井生产动态变化，提 高气井产能。
优化气井生产系统
优化气井集输系统
01
通过改进集输管网、增设集气站等措施，提高气井集输系统的
效率和稳定性。
优化气井排水采气工艺
分析结果
通过模拟和分析，确定了各气井的产 能和采收率，为后续的产能设计和优 化提供了依据。
采用气藏工程方法，结合数值模拟技 术，对气井的产能进行模拟和分析。
某油田气井产能设计案例
案例概述
某油田为了开发新气田，需要进行气井产能设计。
设计方法
根据气田地质资料、气藏工程和钻完井工程等资 料，进行气井产能设计。
石油开采-气井产能分析及设 计
• 气井产能概述 • 气井产能分析方法 • 气井产能设计 • 气井产能优化 • 案例分析
01
气井产能概述
气井产能定义
气井产能
指气井在一定工作制度下所能产 出的天然气量，通常用日产气量 或单井年产气量表示。
气井产能评价
对气井产能进行评估，确定其生 产能力和潜力，为后续的开采方 案制定提供依据。
优化气井增产措施
根据气井的地质条件和生产动态，选择合适的增产措施，如酸化、 压裂等，以提高气井的产能。
推广应用智能开采技术
利用物联网、大数据等先进技术，实现气井的智能开采，提高开采 效率和安全性。
05
案例分析
某油田气井产能分析案例
案例概述
某油田拥有多个气井，为了提高产能 需要进行产能分析。
分析方法
气井钻完井设计
钻井方案设计
气井产能试井设计与分析方法研究
气井产能试井设计与分析方法研究摘要：随着科技的发展，天然气工业也得到了迅速的发展，天然气在人们的生产生活中占据越来越重要的位置，在气田的开发过程中，对气井的动态、气层的特性以及气井的产能进行预测是气田企业发展开发的基础，气井产能的设计与分析在气田的开发中起到至关重要的作用，气井产能分析设计的合理可以得到适合气藏的产能方程，并且可以确定合理的生产制度，本文对气井产能设计分析进行了简单的探讨。
关键词：气井产能试井设计分析研究一、前言气井产能是预测气井动态、了解气层特性的重要手段，在气田的开发过程中发挥着不可替代的作用，气井产能设计的是否合理关乎到气田企业的发展前景，它可以为矿场生产节约更多的时间和资金，可以给企业带来极大的经济效益，本文对气井产能预测的新理论、新方法进行了深入的研究与论述。
二、气井产能气井产能也就是产气能力，以不同的流量生产，测试井底下的压力，是以无阻流量和合理产量来表示的，无阻流量就是指在整个井筒没有阻力的条件下产生的最大产量；无阻流量可以反映同一条件下气井产能的大小，所以，无阻流量对气井产能的分析设计意义重大。
气井产量的大小可以认为调动，但是产量是由计算得到的。
三、气井产能影响因素分析影响气井产能的因素有很多，包括地质因素和工程因素两大类，具体如下：1.地质因素：包括地层系数、地层边界、储能系数、储层非均质、非达西流等。
2.工程因素：包括措施改造、储层伤害四、气井产能试井方法的进展及国内外发展现状1.气井产能试井方法的进展气井产能的试井方法主要经历四个阶段，包括：初始产能试井阶段、常规产能试井阶段、等时产能试井阶段以及简化产能试井阶段，具体如下：1.1初始产能试井阶段：这是气井产能的初始阶段，采用的是最原始的试井方法，该阶段还没有成熟的试井方法，也就是将测试的井完全敞开在大气压下，同时测量产气量，这种方法叫做气井的实际无阻流量，但是这种方法产出的天然气非常浪费，严重危害到企业的经济利益，并且其安全隐患极大，不能保证人员的人身安全。
天然气工程教程第5章气井产能分析及设计
p
2 nD
46.607
p nD 6.827MPa
解： （3）这两种附加压降同时存在时的井底流动压力
p2
p2
1.291103 q Tμ Z r
sc
(ln e
s) p2
wf
e
Kh
r
nD
w
10.169102 7.430102 1.504102 0.46607102
p 8.799MPa wf
• 流入动态： –井底压力与产量的关系
• 流入动态曲线： –井底压力与产量关系的曲线，也称 IPR曲线
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
一、稳定状态流动达西公式 1、假设条件:
–水平、均质K、等厚h、圆形气藏 –单相气体服从达西渗流
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
Pe
re
rw
p
h
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
sc
3.41
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
• 三、非达西流动产能公式
• 1、非达西效应 达西定律是用粘滞性流体进行实验得出的，相当于管流中的层
流流动。气流入井，垂直于流动方向的过水断面愈近井轴愈变小， 渗流速度急剧增加。井轴周围的高速流动相当于紊流流动，称为 非达西流动。这种情况达西流动公式已不再适用，必须寻求其特 有的流动规律。Forchheimer通过实验，提出下面的二次方程描 述非达西流动 –非达西流基本公式：
s)
(33)
e
wf
Kh
r
w
例3 在例1中，若S =1.5,qsc=11.2079万方/天求(1)表
皮效应引起的附加压降；(2)非达西流动引起的附加
压降；（3）这两种附加压降同时存在时的井底流动 压力。
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（2）非达西流动引起的附加压降；
（3）这两种附加压降同时存在时的井底流动压力。
解例：5－1 气井数据如下：h=9.144m,pe 31.899MPa, pwf
1（6.514）8MpPs2kian , 1g .290.1706kh,3TqscT 39Z5S.6K , 0.027mPa • S, k 1.51031m.229,Z1030.8191,.2re07916170.64 4m39,5rw.60.0120715m0.891.5
qscT Z pwf
rw
一、稳定状态流动达西公式
同理可得出
qsc
774.6kh( pe2
T Z ln
re
pw2f
)
rw
（5－14）
pe2
pw2 f
1.291103 qscT Z
kh
ln re rw
（5－15）
式（5－14）可以认为是式（5－11）的近似值， 两者都是气体稳定流动的达西产能公式，简称气体
Fqs2c
（5－27）
非达西流动系数
F
2.828 1021
g ZT
rwh2
,
MPa2
/(m3
/
d )2
或
pn2D
1.291103 qscT Z
kh
Dqsc
（5－28）
惯性或紊流系数
D
kh
2.8281021 g ZT 2.1911018 gk
1.291103 ZT
rwh2
hrw
二、非达西流动产能公式
ZT p
（5－2）
将（5－1）代入（5－2），分离变量得
2 khTscZsc pdp dr
qsc pscT Z
r
（5－3）
一、稳定状态流动达西公式
对于稳定状态流动，外边界压力恒定，各过水
断面流量不变，用标准状态下气井产气量qsc置换 （5－3）式中的qr，并对（5－3）式积分，得
khTscZsc 2 p p dp r dr
Hawhins将表皮系数表示为
S ( k 1) ln ra
ka
rw
（5－16）
一、稳定状态流动达西公式
分析ra和rw范围内，渗透率变化前后拟压力差的
变化，可以导出S引起的拟压力降 skin
skin
1.291103 qscT kh
ln
ra rw
k
ka
1
由Hawkins对S的定义不难得出
skin
一、稳定状态流动达西公式 二、非达西流动产能公式
一、稳定状态流动达西公式
为了建立气体从边界流到井底时流入气量与生 产压差的关系式，首先，讨论服从达西定律平面径 向流。
如图5－1，设想一水平、等厚、均质的气层， 气体径向流入井底。
一、稳定状态流动达西公式
图 5－1 平面径向流模型
一、稳定状态流动达西公式
第五章 气井产能分析与设计
本章学习的主要内容
✓稳定状态流动的气井产能公式 ✓拟稳定状态流动的气井产能公式 ✓气井产能经验公式 ✓气井产能试井工艺 ✓完井方式对气流入井的影响
基本概念
产能：指一定回压下的气井供气量。 产能试井：地层压力一定，以不同的井底流动压力 测试气井的产气量，也称回压法试井。
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
pe2
pw2f
1.291103 qscT Z
kh
(ln re rw
S Dqsc )
（5－前者反映 井底附近渗透性变化的影响，后者反映井底 流量变化的影响。两者物理意义虽然不同，
但都发生在井底附近。
qsc
T
774.6kh( pe2 pw2f )
如果把井底附近渗透率没有任何变化时作为基线
一、稳定状态流动达西公式
那么井底受污染相当于引起一个正的附加压降，井底 渗透性变好相当于引起一个负的附加压降，如图5－2 所示。
图5-2 井底正负压降
一、稳定状态流动达西公式
从图5－2可以看出，无论是钻井液污染对井底 附近岩层渗透性造成的伤害，或是酸化对它的改善， 都仅限于井壁附近很小的范围。形象的描述这种影 响，称之为表皮效应，用表皮系数S度量其值。
Forchheimer通过实验，提出了二次方程来描述非达西流 动
二、非达西流动产能公式
dp u 2
dl k
（5－23）
对于平面径向流
dp u 2
dr k
（5－24）
β的通式为
常数 / ka (a为系数）
7.6441010 / k1.5 （5－25）
二、非达西流动产能公式
在（5－24）中，总的压力梯度dp/dr由两部分组成。
服从达西定律的气体平面径向流，仍采用原来 的混合单位制，则基本微分表达式为
qt
k(2 rh)
dp dr
（5－1）
根据连续方程
q 1q1 2q2 常数
一、稳定状态流动达西公式
和偏差系数气体状态方程
pM
ZRT
可将半径r处流量qr折算为标准状态下的流量qsc
qr
qsc Bg
qsc
psc Z T sc sc
e wf
1.291103 qscT kh
(ln re rwf
s)
（5－20）
qsc
774.6kh( pe2
T Z (ln re
pw2f S)
)
rw
（5－21）
pe2 pw2f
1.291103 qscT Z
kh
(ln re rw
S)（5－22）
由以上各式可见，当气量一定时，正的S可使
1.5 9.144
1.504102
二、非达西流动产能公式
Δp skin 12.265MPa
2）
Δp
2 nD
βγ
2.828 102
g ZT
rw h2
qs2c
7.644 1010 7.644 1010 4.1611010 m1
K 1.2
1.51.2
pn2D
2.828 102
4.1611010
Z (ln
re rw
S
Dqsc )
（5－29）
pe2
pw2f
1.291103 qscT Z
kh
(ln re rw
S Dqsc )
（5－30）
二、非达西流动产能公式
S在’ —同视一表条皮 井底附近的压力分布在曲稳线定上试井，时实，际测关上井很压难力 区分S
系数
恢复曲线或开井测压降曲线，
和Dqsc。因此，常将S和Dqsc合并在一起，可写用来为确定S’
S ' s Dqsc
（5－31）
引入视表皮系数的概念，式（5－29）和式（5－30）可写为
qsc
774.6kh( pe2
T Z (ln re
pw2f S')
)
rw
pe2
pw2f
1.291103 qscT Z
kh
(ln re rw
S')
（5－32） （5－33）
二、非达西流动产能公式
例5－3 在例5－1中，若S＝1.5，qsc 11.2079104 m3 / d
1.29 103 qscT kh
S
（5－17）
一、稳定状态流动达西公式
或
p2 skin
1.291103 qscT Z
kh
S
（5－18）
降表皮效应产生的压降合并到总压降中，则稳 定流动达西产能公式为
qsc
774.6kh( e wf
T (ln re S)
)
rw
（5－19）
一、稳定状态流动达西公式
（5－11）
rw
一、稳定状态流动达西公式
e wf
1.291103 qscT kh
ln re rw
（5－12）
目前，气田上仍习惯于用压力。如取平均压力
p ( pe pwf ) / 2 用p去求和Z ，并认为在积分范围内式常数，则
（5－5）可以简化为
774.6kh 2 p pdp ln r （5－13）
气井流动符合达西流动条件，求产气量。
解：
qsc
774.6kh(
TZ
pe2 ln
re
pw2f
)
rw
774.61.59.144(31.8892 16.5482) 395.6 0.027 0.89 ln 167.64
0.1015
11.2064104 m3 / d
一、稳定状态流动达西公式
以上公式都把整个气层视为均质，从外边界到井 底的渗透率没有任何变化。实际上，钻井过程的钻井 液污染，会使井底附近气层的渗透率变坏，当气体流 入井底时，经过该地段就要多消耗一些压力；反之， 一次成功的解堵酸化，有可能使井底附近气层的渗透 性变好，当气体流入井底时，经过该地段就可以少消 耗一些压力。
dp u 2
dr k
总的压力 梯度
达西流动 部分
非达西流 动部分
由于气体和液体粘度、密度的差异，在同样的总压力梯 度下，气体流速要比液体流速大至少一个数量级。因此，讨 论气流入井，井底周围出现非达西流动是气体突出的渗流特 征。
二、非达西流动产能公式
气体流入井中越接近井轴，流速越高，所以非
达西流动产生的附加压d降p 主 要u发 生在2井壁附近。引
0.76 0.89 395.6 (11.2079 104 )2 0.1015 9.1442
Δp
2 nD
46.607
Δp nD 6.827MPa
二、非达西流动产能公式
3）
pw2 f
pe2