專利名稱：一種氣井井況預測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及天然氣開采，具體是一種天然氣井的井況預測方法，它特別適合用作對壓力大于68MPa的高壓、超高壓氣井井況進行預測。
背景技術：
近年來，隨著天然氣資源勘探開發(fā)工作的不斷深入，天然氣資源的勘探開發(fā)目標逐漸轉向深層、超深層氣藏，這些氣藏普遍具有“三高”特征，即高溫、高壓、高硫化氫。對于這類“三高”氣藏的開采，在選擇開采設備(包括油套管、井下工具、井口裝置、井控裝備等) 時，需要選擇性能與氣藏特征相適配的開采設備，若選擇的開采設備性能高于氣藏特征時， 那么會導致開采成本增加；若選擇的開采設備性能低于氣藏特征時，這些開采設備在氣井上無法適用。因此，如何選擇性能相適配的開采設備，就必須依照氣井的井況而決定，而井況的預測是通過井筒溫度、井筒壓力等參數(shù)實現(xiàn)的。目前，對于氣井井況的溫度預測，是通過經(jīng)驗法實現(xiàn)的。經(jīng)驗法是根據(jù)《深氣井完井》中介紹的產(chǎn)層溫度、產(chǎn)量與井筒溫度的關系曲線擬合得到的，其解析模型是=iTci = (Te-T0) X (I. 21295X 1(Γ2ΧQ-4. 6919X 1(Γ5ΧQ2)+T。，式中，T' Q 為產(chǎn)氣量為 Q 時井口最高溫度， 單位為。C ;!；為原始地層溫度，單位為。C Jtl為井口常年平均氣溫，單位為。C ;Q為標況下的產(chǎn)氣量，單位為104m3/d。該經(jīng)驗法只能計算的出天然氣井井口流溫，而無法獲得井筒內的溫度分布情況，可靠性差。對于氣井井況的壓力預測，是通過平均參數(shù)法實現(xiàn)的。平均參數(shù)法是從能量方程出發(fā)，忽略氣體的動能損失，導出氣體流動方程的積分表達式，在此基礎上采用平均溫度和平均偏差系數(shù)法等方法進行計算，其解析模型是
I
「 2 2χ, I· 324 X IO-18 X f x(q x T x z)2 x (e2xs - l)l2 _5] Pwf = P2tf X e2- +-^-1__V-1
d5式中，pwf為井深L處流動壓力，單位為MPa ；ptf為井口流動壓力，單位為MPa ；e為自然對數(shù)；
Q Q AIV Jis為中間參數(shù)，s = -^，Yg為氣體相對密度，無量綱；h為井口到氣層中部的垂直深度，單位為m;f為流動管柱內氣體平均溫度，單位為K =其中，Ttf為流動管柱井口絕對溫度，單位為K ；Twf為流動管柱井底絕對溫度，單位為K ；Z為流動管柱內氣體平均溫度和流動管柱內平均流動壓力條件下的氣體偏
差系數(shù)，流動管柱內平均流動壓力P = I x ^Pwf- ~~); Z =XlXPr+X2 ,
3Ptf + Pwi其中，X1和X2為系數(shù)；匕為對比壓力，無量綱，當其使用范圍為8彡已彡15吋， X1 = -0.00222SX Tr4 + 0.0108 X Trs + 0.01S22SX Tr3 - 0.1S322S X Tr + 0.241S7S
X2 = 0.104S XrTy- 0.8602 X Tj + 2.396SX Tr2 — 2.106S XTr + 0.6299 當宜使' 用范圍為
15 ^ Pr ^ 30 時，
X1 = 0.0148X Tr4 - 0.138816667 X Tr2 + 0.4902SX Tr3 - 0.794683333 X Tr 4 O.SS1233333,
X2 = 0.4S0S X Tr4 - 4.228233333 X Tr3 + 14.9684 X Tr2 - 24.311S6667 X Tr + 17.98426667,Tr為對比溫度，無量綱，使用范圍為I. 05 < Tr < 3. 0 ；f為氣體流動時的摩阻系數(shù)；qsc為標況下的氣體流量，單位為m3/d ；d為氣體沿油管流動時油管的內徑，單位為m。該平均參數(shù)法在計算的過程中，要求氣體偏差系數(shù)(即Z )具有很高精度，若氣體偏差系數(shù)的精度高，那么預測出的井筒壓カ分布的誤差值就?。蝗魵怏w偏差系數(shù)的精度低， 那么預測出的井筒壓カ分布的誤差值就大。而上述的氣體偏差系數(shù)計算模型在低壓情況下，計算較為精確，但是在高壓情況下，由于天然氣物理性質的變化規(guī)律發(fā)生改變，導致上述氣體偏差系數(shù)計算模型無法適用，用其計算出來的系數(shù)值存在精度低的缺陷。因此，如何精確預測高壓、超高壓氣井的井況，成為天然氣開采從業(yè)者亟待解決的難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有天然氣井井況預測的瓶頸，提供一種預測精確、 可靠實用的氣井井況預測方法，為氣藏開采設備的選擇提供可靠的理論數(shù)據(jù)支撐。本發(fā)明的設計思路是首先，確定氣井目的層井深、地溫梯度、地表溫度、天然氣產(chǎn)量、氣體比熱、氣體比重、地層傳熱系數(shù)、油管至套管外壁綜合傳熱系數(shù)及產(chǎn)氣油管的內徑尺寸等基礎參數(shù)，利用井筒溫度值解析模型預測出井筒內的溫度分布情況；其次，基于獲得的井筒溫度值，以及初始點壓力、氣產(chǎn)量等基礎數(shù)據(jù)，利用井筒壓カ值解析模型預測出井筒內的壓カ分布情況；然后，基于獲得的井筒溫度值和井筒壓カ值，利用天然氣密度解析模型預測出天然氣密度沿井筒分布情況、利用天然氣粘度解析模型預測出天然氣粘度沿井筒分布情況、利用天然氣流速解析模型預測出天然氣流速沿井筒分布情況。本發(fā)明采用的技術方案是，一種氣井井況預測方法，包括以下步驟I).利用井筒溫度值解析模型預測出井筒內的溫度分布情況，井筒溫度值解析模型 TE Tjj = ax(L+A) + b + (T0 — a X (H — A) — b) X e * ；式中，IY為井深L處的井筒溫度，K ;a為折算的地溫梯度，K/m;L為井筒井深，m ；A 為中間參數(shù)，A = (2. 2197 X KT6XqscX YgXCgX ( 6 +^X o)) / X 0X6)； 其中，qs。為地面標況條件下的氣井產(chǎn)量，m3/d ； y g為天然氣比重，無量綱；8為地層傳熱系數(shù)，W/(m. K) A為油管內徑，m;w為油管至套管外壁的綜合傳熱系數(shù)，W/(m. K) ;Cg為天然氣比熱，X/(kg. K)，
權利要求
1.一種氣井井況預測方法，包括以下步驟1) 利用井筒溫度值解析模型預測出井筒內的溫度分布情況，井筒溫度值解析模型是，Tl — ax〔L+A〕+ b + (Te — ax(H — A) — b) XeL-H/A ；式中，Tl為井深L處的井筒溫度，K ； a為折算的地溫梯度，K/m ；L為井筒井深，m ；A 為中間參數(shù)，A= (2. 2197 X KT6XqscX YgXCgX (6+^X co))/(riX co X 6);其中， Qsc為地面標況條件下的氣井產(chǎn)量，m3/d ; Yg為天然氣比重，無量綱；5為地層傳熱系數(shù)，W/ (m. K) &為油管內徑，m ; to為油管至套管外壁的綜合傳熱系數(shù)，ff/ (m. K) ;Cg為天然氣比熱，I/ (kg. K)，Cg= 1243 + 3.14xTL + 7.931X 10_4 XTl2 - 6.881 X 10_7 XTl3 ;b為地表溫度，K ；Te為地層溫度，K ；H為井深L處地層埋深，m ； e為自然對數(shù)；2).基于步驟I)計算出的溫度值，利用井筒壓力值解析模型預測出井筒內的壓力分布情況，井筒壓力值解析模型是，
2.根據(jù)權利要求I所述氣井井況預測方法，其特征在于基于步驟I)計算出的溫度值和步驟2)計算出的壓力值，利用天然氣密度解析模型預測出天然氣密度沿井筒分布情況， 天然氣密度解析模型是，Pl = Mgx!i/CRxTLxZ)；式中，P L為井深L處的天然氣密度，g/cm3 ；Mg為天然氣平均分子量，kg/kmol ；Pl為井深L處的壓力，MPa;R 為氣體常數(shù)，MPa · m3/ (kmol · K)；TY為井深L處的井筒溫度，K;Z為流動管柱內氣體平均溫度和流動管柱內平均流動壓力條件下的氣體偏差系數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述氣井井況預測方法，其特征在于基于步驟I)計算出的溫度值和步驟2)計算出的壓力值，利用天然氣粘度解析模型預測出天然氣粘度沿井筒分布情況， 天然氣粘度解析模型是，b = IO-4 XKx exp(X X P^)；式中，μ gL為天然氣的粘度，mPa. s ；K為中間參數(shù)，K = (9. 4+0. 02XMg) X (I. 8XTl) 15 ;其中，Mg為天然氣平均分子量，kg/ kmol ；TL為井深L處的井筒溫度，K ； exp為以e為底的指數(shù)函數(shù)；X為中間參數(shù)，X = 3. 5+986/(1. 8XTL)+0. 01 XMg ;其中， γ為井深L處的井筒溫度，K ； Mg為天然氣平均分子量，kg/kmol ；P L為井深L處的天然氣密度，g/cm3 ；Y 中間參數(shù)，Y = 2. 4-0. 2 XX。
4.根據(jù)權利要求I所述氣井井況預測方法，其特征在于基于步驟I)計算出的溫度值和步驟2)計算出的壓力值，利用天然氣流速解析模型預測出天然氣流速沿井筒分布情況， 天然氣流速解析模型是，汽=1.1007 X 10“ XqacXZX TbZCri X民〕；式中，' 為井深L處的天然氣流速,m/s ；Qsc為標況下的氣體流量，m3/d ；Z為流動管柱內氣體平均溫度和流動管柱內平均流動壓力條件下的氣體偏差系數(shù)；TY為井深L處的井筒溫度，K;Ti為油管內徑，m ；Pl為井深L處的壓力，MPa。
全文摘要
一種氣井井況預測方法，包括步驟1).利用井筒溫度值解析模型預測出井筒內的溫度分布情況；2).基于步驟1)計算出的溫度值，利用井筒壓力值解析模型預測出井筒內的壓力分布情況。基于計算出的溫度值和壓力值，利用天然氣密度解析模型預測出天然氣密度沿井筒分布情況；基于計算出的溫度值和壓力值，利用天然氣粘度解析模型預測出天然氣粘度沿井筒分布情況；基于計算出的溫度值和壓力值，利用天然氣流速解析模型預測出天然氣流速沿井筒分布情況。它能夠對井筒內的溫度分布、壓力分布以及井筒內的天然氣密度、粘度、速等數(shù)據(jù)做出精確、可靠的預測，為氣藏開采設備的選擇提供了可靠的理論數(shù)據(jù)支撐。
文檔編號E21B47/06GK102587887SQ20121009803
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2012年4月5日
發(fā)明者喬智國, 葉翠蓮, 康杰, 張國東, 戚斌, 林永茂, 王世澤, 陳琛 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司