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

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。最后以—个小的产量生产到稳定。等时试井与系统试井相比，缩短了开井时间，但由于每个工作制度都要求关井恢复到原始压力，使得关井恢复时间较长，整个测试时间较长，测试费用比较高。确定等时试井流动时间，—般要求开井生产时间必须大于井筒效应结束的时间，并且要求开井流动结束时，探测半径必须达到距井30m的范围，以便在流动期能够反映地层的特性，参考公式为：

[1]

式中：——在储存温度压力下的气体黏度，；

——在储存温度下的气体压缩系数，。

如果公式计算的结果小于井筒储存效应结束的时间，则流动期时间必须要大于井筒储存效应结束的时间。确定每—工作制度下关井时间，要求关井压力恢复到原始地层压力，便可进行下—工作制度的测试。最后延续期流动

4．修正等时试井

修正等时试井是等时试井的改进，二者的最大区别是后者开井生产的时间与关井恢复的时间相等。测试时，要求所有工作制度下的开井生产时间和关井恢复时间一样，操作十分方便，这样既缩短了开井流动期的时间，又缩短了关井恢复期的时间。修正等时试井流动期产量大小的确定方法与系统试井方法基本相同，测试的最小产量和最大产量分别为0.01和0.75倍的地层无阻流量，并且要求％

(I=1，2，3，4)是等比数列，其公比为1.9—2.0比较合适。修正等时试井测试时间的确定方法与等时试井一样。延续期生产时间的确定，理论上要求延续生产时间必须持续到压力稳定，实际工作中可根据一点法测试时间的确定

方法来确定。

二、气井产能测试计算方法在实际中的应用

（一）白马庙气田蓬莱镇组气藏气井产能

1．气井产能受沉积相带控制

(1)气层受砂体控制、具很强的层段性蓬莱镇组属陆源河湖相碎屑岩沉积，在时空上变化大、非均质性强，导致了气井分布和产能的差异。气层分布具很强的层段性，主产层多集中分布在蓬Ⅳ、Ⅲ段，尤其集中在Ⅳ—③、Ⅲ—③两套砂组，其钻探成功率分别达82％和100％。

(2)气井产能与储层参数具有较好的正相关关系

对气井产能与储层的有效厚度H 和孔隙度之乘积进行统计分析发现，气井产能与储层的值之间具有较好的正相关关系(图2)，相关系数达到0．83，其表达式为=0.0221 =0.7066。表明气井产能与砂体规模、物性条件、沉积相带紧密相关，那些物性好、大而厚的砂体多属河口坝、河道砂体沉积徽相。[2]

图1 气井无阻流量与储层的参数(H?)关系圈

(3)砂体有效（>8％）厚度影响气井产能大小

17口井高一中产能的井，其有效厚度大于10 m的砂体有5口，8～10 m 的有6口，而有效厚度小的砂体多为干井和微气井，可见单砂体越大，气井产能越高；而从生产效果看，目前气藏投产31口井，高、中产井各占7口，其产层有效厚度都在5 m以上，高产井产层厚度多在8 m 以上。

图2 蓬莱镇组顶部构造与气井产能等值线叠合圈

白马庙气田蓬莱镇气藏储层致密，孔隙结构复杂，非均质性强，单井产能低，研究储层特征和受控因素，加强储层改造方是气藏效益开发的出路。储层精细研究揭示，气井产能受沉积相和构造条件控制；商、中产井与大而犀、物性好的河口坝、河道砂坝沉积微相有关，纵向上具很强的层段性，主产层集中在Ⅳ～③、Ⅲ～③两套砂组，其钻探成功率分别达82％和100％；平面上多分布于主体构造和东南鼻状突起，二者商、中产能井分别占30％和70％。在深入的地质研究和储层压裂评层选井的基础上，采用多层打开、分层压裂、多层合采的方法可提高气井产能，并形成了一套行之有效的压裂评层选井的综合配套技术。采用该技术优选出19口井，已实施5口井全获成功，气产量成倍或十几倍增加，其中自浅45井气无阻流量高达18×10 m3/d，自浅38井投产1 65 d净增产值100余万元。[2]

（二）白云岩气藏基质酸化后产能预测方法

1、考虑气体流动时的非达西效应，则气体稳定渗流时的产能二项式方程为：

式中，为地层压力，MPa；为流动压力，Mpa：q为气井产量，；h为气层厚度，m；Z为气体偏差因子；T为地层温度，K；下标sc表示标准状态下的酸化。由式(7)可以得到气井酸化前的无阻流量为：

当气井酸化后，其污染程度发生改变，即表皮系数与酸化前不同，因此系数A 将发生变化。针对不同的酸化效果，系数A可分别表示为：

则酸化后气井无阻流量表示为：

[3]

2、实例计算

G1、G2、G3井分别为某白云岩气藏的3口采气井。气井初期试气产量普遍较低，试井结果表明这3口井污染比较严重，表皮系数较高。因此先后对3口井进行了基质酸化，并在酸化后进行了修正等时试井。G1、G2、G3三口井的基本参数见表1，酸化施工参数见表2。

井号 G1 G2 G3

原始底层压力/Mpa 30.8941 32.09961 30.4569

底层温度/℃ 109.69 106.5 104.2

有效厚度/m 8.2 13.6 6.8

孔隙度 0.0415 0.04915 0.0655

天然气相对密度 0.598 0.5857 0.5951

渗透率/

1.4 0.92 3.5

污染系数 11.2 8.1 15

污染半径/m 0.51 0.41 0.76

表1 气井基本参数表

井号 G1 G2 G3

有效厚度/m 8.2 13.6 7.8

酸量/

41.3 78.1 38.6

排量/

830 960 1233

表2 气井酸化施工参数

井号 G1污染系数无阻流量/

相对误差/％数据来源

G1 -3.12

-3.55 13.81

14.55 5.06 计算

试井

G2 -3.36

-3.1 16.26

15.71 3.49 计算

试井

G3 -2.62

-2.5 27.84

27.42 1.51 计算

试井

表3 酸化后无阻流量对比表

根据酸液的性质以及施工参数，计算出3口井中蚂fL的穿透距离分别为1.23、1.57、1.16m。与酸化前的解释数据对比可知，3口井酸化后蚓孔均穿透污染带，因此在无阻流量计算时，选用蚓孔穿透污染带公式。将本文公式计算的无阻流量与试井结果相比较(表3)，可以看出，根据文中所建立模型计算得到的无阻流量与修正等时试井的解释结果符合程度很高，说明本文建立的酸化后气井产能预测方法是可行的，对于今后酸化产能预测具有科学的指导意义。

（三）

1．参数计算

研究中对前期生产老井压裂排液过程压力恢复资料进行了重新统计，通过整理气井动态资料数据发现，气井在压裂排液过程中的恢复压力与恢复时问呈很好的对数关系(见图3)。由于压裂排液过程的压力一时问数据录取受人为因素影响，存在准确度偏低的情况。压力恢复曲线不规则，与理论上的压力一时问关系曲线存在局部偏差(见图3)。

图3 压力一时间关系曲线图

为了让现场资料更接近理论数据，出现如图1-b所示的压力数据异常时，必须进行真实压力值筛选。当筛选后得到的回归曲线与实际压力一时间曲线拟合性较差时，可以通过调整设定时间变量逐步拟合直至最佳效果(如图4)。

图4 压力一时问关系曲线拟合图

恢复压力与恢复时间满足对数式：

p== AIn(t+ C)+ B (1)

最佳拟合后压力一时问公式为：

p=AInT+ B (2)

式中：p为恢复压力，MPa；f为累计恢复时间，h；T为拟合后时间变量，T —f+C；A为最佳拟合时系数；B为最佳拟合时常数；C为拟合设定时间变量。

[4]

通过改变时间变量C值，使R 达到最大值为止，此时曲线得到了最佳拟合，拟合公式(2)即为计算压力最终标准式。实事上，不同井压裂排液过程中技术措施不同，开关井制度各异，开井排液压力很难达到同一个压力基数，计算结果可比性差。比如，部分井排液压力可以达到0 MPa，关井恢复则从0 MPa开始；另一部分井压力没有放喷到0 MPa，关井恢复则从某一压力值开始。另外，气井井况各不相同。一般高产井排液时压力很难降到0 MPa，甚至根本降不到0 MPa，同

时，因气井地层能量大，关井短时间内压力上升很快、很高，必须再一次放喷排液，压力恢复时间段很短，造成压力恢复时间不一致。井筒可视为弹性定容容器，在气层井深、井身结构大致相似的情况下，气井井容基本相同，在井筒存在压力情况下，井筒余压越大，压力恢复速度越慢。所以，气井前期压力恢复较快，越到后期压力恢复越慢，如果时间不一致，计算的压力恢复速度误差很大，很难得到气井真实压力恢复速度，要使气井在同一标准条件下进行对比，须进行参数校正。校正参数首先必须将压力恢复时间取等时间段(实际统一取值为8 h)，其次，压力没有降到0 MPa的井必须将压力校正(延伸)至0 MPa。在压力恢复曲线完成最佳拟合后，用式(2)可以完成压力、时间校正。首先设0，计算丁值(To)，

而A、B已知。其次求得丁0值后，设= +8，代表以0时刻为起点向后延伸8h的压力恢复时间，将重新代入(2)式所得的压力即为恢复8 h时的压力值Pi，然后再计算压力恢复速度：/8 ( 为压力恢复速度，MPa／h)，求得的压力恢复速度即可作为单井产能计算参数。[5]

2．产能计算

苏里格气田前期开发试验阶段，大部分井测试了无阻流量，利用前期老井压力恢复速度与无阻流该说，对于气井的产能判断还是可行的。量做相关分析、回归，可以得到比较好的关系曲线

图5 压力恢复速度一无阻流量关系图

回归曲线满足指数方程，回归方程通式为：

(3)

式中：为无阻流量，；a、b为已知常数：为压力恢复速度，

求得P 后代入式(3)，即可求出气井无阻流量。

(1)计算实例

苏33-18井，在压裂排液过程录取的数据中选取一段压力恢复较为准确的数据值进行曲线拟合、回归，得到回归方程为：

P =5.6631nT -3.2058 (4)

设P=0，求得初始；按压力恢复8h计，则，得到将值代入(4)式，求得

时刻的压力值( )为9.70 MPa，从而得到=1.1 Mpa/h，再将值代入(3)式，得=2.2418×。现场试气无阻流量为2.2535×，误差0.0117×，误差率为5.19％。显然，简便产能计算是在气井井底流压没有达到相对稳定、产量波动较大的情况下计算的，计算无阻流量与实测无阻流量不可避免存在较大偏差应属正常，因气井在简化工艺技术措施、快速投产条件下短时间内本身限制了达到实现绝对精确的程度，应该说，对于气井的产能判断还是可行的.

3.应用情况

按照苏里格气田开发方案所提供的工、Ⅱ、Ⅲ气井分类标准，通过压力恢复速度与无阻流量关系计算，可得到苏里格气田气井动态分类标准如下(表4)。

气井类别最高恢复压力

（Mpa）最低排液体压力

（Mpa）压力恢复速度

（Mpa/h）无阻流量

I

>17 >2 >2.4 >10

II

15～17 1～2 1.6～2.4 4～10

III

<15 <1 <1.6 <4

表4 苏里格气田气井分类标准表

按照表1分类标准，气井在不求产条件下：压力恢复速度小于1.6MPa／h、最高恢复压力小于15.0MPa、最低排液压力小于1.0 MPa／h，无阻流量一般小于4×10 m。／d；压力恢复速度1．6～2．4 MPa／h、最低排液压力1.0～2. 0MPa／h、最高恢复压力15.0～17.0MPa、无阻流量大致为(4～10)×；压力恢复速度大于2.4MPa／h、最高恢复压力大于17MPa、最低排液压力大于大于2MPa，无阻流量一般大于1O×。[6]

3．适应性分析

从经验公式可以看出，当时，计算恢复压力( 为原始地层压力)，按该区平均原始地层压力30MPa计算，最好的井恢复至原始地层压力所需的时间为35. 5h左右，最差井需要530 h以上。所以压力恢复时间取值越长，精度越高。计算中取8 h恢复时间是因压裂排液大多数井关井时间在8 h左右，而完井后即刻快速投产。8 h恢复时间取值对于大部分井来说只是其压力恢复过程中的一小段，但其计算的压恢速率或无阻流量基本反映了气井真实产能状况。4．误差分析

通过对气田开发以来所有井的结果分析，平均无阻流量绝对误差在1×左右。由于高产井恢复至原始地层压力所需时问短，故无阻流量越大，无阻流量绝对误差越大。即本计算方法对于无阻流量大于5O×。的高产井绝对误差偏大。

三、气井产能计算方法思考

压力达到稳定所需要的时间是选择采用哪一种试井方法时的重要依据，该时间可以根据该井以往进行的试井或根据该井的生产特征知道，如果这些资料都不可*，便可以和同—气藏中相邻的类似的井比较确定。如果估算的稳定时间大约只有几个小时或十多个小时，则可以进行系统试井；如果时间再长，可以采用等时试井或修正等时试井。对于新区探井，由于测试时还没有接管线，测试应采用流动时间最短的一点法测试。对于已经接了输气管线的气井，测试方法的选择范围较广，不管采用哪一种方法都可以，但是要注意保证有足够长的生产时间，以便获得稳定的流动点。在实际计算所需参数必须准确，否则计算误差较大，用存储式压力计可实现气井压力、时间的准确录取。

上述例子中的苏里格气田特殊开采模式下的气井产能计算方法计算方法是在

特殊开采模式下的气井产能计算，是气田开发中的新偿试，计算方法简便适用，但前提条件必须有本气田前期产能测试资料做支撑，以建立压力恢复速度一无阻流量关系。该区平均原始地层压力为3O MPa左右，用经验公式推算的最终恢复压力可能超过原始地层压力，这在理论上看似不成立，但实际上大部分井最终恢复至原始地层压力需要很长时间，而目前选取的压力恢复时间段与之相比很小，因此该方法对于中低产井产能计算还是很适用。气井按照简便计算方法计算的产能作为初期气井配产依据，气井生产状况基本与计算的产能情况相吻合。

在实际气井产能计算预测中，要根据实际情况，采用多种方法综合应用，在不断推演过程中，积累经验，使理论结合实际相结合，使气井按照最简便计算方法计算的产能作为初期气井配产依据，气井生产状况基本与计算的产能情况相

吻合。这样才能真正知道实际生活产，从而使气井产能达到最大化。

参考文献：[1] 邬江,吴庆民,刘均海,油气田地面工程第22卷第6期(2003．6), 82-83.

[2] 李跃纲，杨跃明．川西白马庙气田蓬莱镇组气藏地震储层预测技术研究．天然气工业，2O02，22(1)：18～22

[3]米卡尔丁，埃克诺米德斯．油藏增产措施[M]．张保平，刘立云，张汝生译．北京：石油工业出版社，1992

[4]廖维新，沈平平．现代试井分析[M]．北京：石油工业出版社，2002．

[5] E43《试井手册》编写组．试井手册(下)．北京：石油工业出版社，1992．

[6]李传亮．油藏工程原理[M]．北京：石油工业出版社，2005．