引用本文
Liu Yongliang,Yuan Yingzhong,Deng Lijing,et al.A new method for binomial deliverability equation of horizontal gas well[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(2):371-376.[刘永良,袁迎中,邓力菁,等.一种确定水平气井二项式产能方程的新方法[J].天然气地球科学,2016,27(2):371-376.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.02.0371
一种确定水平气井二项式产能方程的新方法
关键词: 水平气井 产能方程 系数 无阻流量 新方法 黄龙场
中图分类号:TE348 文献标志码:A 文章编号:1672-1926(2016)02-0371-06
A new method for binomial deliverability equation of horizontal gas well
Key words: Horizontal gas well; Deliverability equation; Coefficient; Open flow capacity; New method; Huanglongchang;
引言
二项式产能方程是气井常用的产能方程[1-6]。在低渗透气藏中,三项式产能方程也得到了一定的应用[7-9]。确定气井二项式产能方程主要有回压试井、等时试井、修正等时试井等方法,部分学者也利用生产动态资料来确定气井产能方程[10-12]。由于多种原因,多点法测试难以实施。尤其是在川东北地区,由于气层埋藏深、压力高、温度高、非烃气体(H2S、CO2)含量高等诸多复杂多变因素,给产能试井工作带来较大困难,一般不进行系统试井,而是采用“一点法”产能试井[13]。 在应用中发现,某些气井不但缺乏多点测试资料,甚至没有“一点法”测试资料,只有储层和气体的基本参数,此时连“一点法”公式的应用也受到了限制。此外,“一点法”公式中的相关参数来源于经验统计[14-18],应用中容易出现波动或偏差。因此,本文从水平气井渗流机理出发[19-23],立足于严格的理论计算公式,结合气藏物质平衡方程,提出了一种计算水平气井二项式产能方程的新方法,该方法可在已知储层和气体基本参数以及生产数据的条件下使用,在缺乏产能试井资料的气藏中具有较好的应用前景。
1 利用地层参数建立水平气井二项式产能方程
对于非均质气藏,假设非达西渗流发生在近井地带,水平气井的二项式产能方程可以表示为:
2 基于二项式产能方程得到“一点法”改进公式
当pw=psc时,由式(4)可得:
3 二项式系数的确定
3.1 系数A的确定
式(4)中,一般情况下,μ、Z、T、h、a、L、rw、β都是已知参数,如果知道储层渗透率Kh,将各参数代入式(5),即可得到二项式产能方程系数A。
3.2 系数B的确定
式(6)中,系数B与非达西流因子β′有关,文献中常用的β′计算公式为
4 实例分析
四川盆地东北地区黄龙场飞仙关组气藏某水平井2014年进行了压力恢复试井,尚未进行相关的产能试井,因此很难根据多点稳定测试资料直接确定二项式产能方程。本文利用多种方法计算了该水平井的二项式产能方程的系数和绝对无阻流量,并进行了对比分析。
4.1 利用压力恢复试井资料计算
黄龙场某水平井试井解释的双对数曲线拟合图中远井区均质特征明显(图1),解释结果Kh=20.34×10-3μm2,Kv=3.68×10-3μm2。该井以Q=13.5×104m3/d生产时,生产压差仅为0.101MPa。将Pe=39.935MPa,Pw=39.834MPa及Kh、Kv、Q代入式(4)、式(5)计算得系数A=0.43,B=0.012 35. 水平气井的二项式产能方程为: p2e-p2w=0.43qg+0.012 35q2g,绝对无阻流量为342×104m3/d。
4.2 利用“一点法”改进公式计算
在改进的水平气井二项式产能方程式(14)中,根据冯曦等[24]对川东北飞仙组关鲕滩气藏气井产能的研究结果,系数C取值为C=0.000 434,将C值代入式(13),得水平气井的二项式产能方程为: p2e-p2w=0.439qg+0.008 668q2g,绝对无阻流量为404×104m3/d。 为作比较,利用陈元千[26]公式计算出水平气井的绝对无阻流量为755×104m3/d。
图1 黄龙场某水平井压力恢复双对数曲线拟合
Fig.1 Log-log match graph of pressure buildup for horizontal well in Huanglongchang gas reservoir
4.3 利用本文方法计算
利用本文提出的计算系数B的方法,根据式(16)、式(17),假定不同的系数B值,将计算的Pw值与实际Pw值进行拟合,拟合结果如图2所示。当系数B=0.013 6时,拟合效果最佳,则水平气井的二项式产能方程为: p2e-p2w=0.43qg+0.013 6q2g,绝对无阻流量为327×104m3/d。 各种方法计算的无阻流量如表1所示,可以看 出,与压力恢复试井资料计算结果相比,“一点法”改 进公式计算的绝对无阻流量相对误差达18.1%,而采用本文新方法所计算绝对无阻流量的相对误差仅为-4.4%,表明该方法计算的绝对无阻流量具有较高的精度。
图2 黄龙场某水平井二项式产能方程系数B值的确定
Fig.2 Determination of binomial deliverability equation coefficient B for horizontal well in Huanglongchang gas reservoir
方法 | 系数A | 系数B | 绝对无阻流量 /(×104m3/d) | 相对误 差/% |
试井资料直接计算 | 0.43 | 0.012 35 | 342 | — |
“一点法”改进公式 | 0.439 | 0.008 668 | 404 | 18.1 |
陈元千[26]公式 | 755 | 120.8 | ||
本文方法 | 0.43 | 0.0136 | 327 | -4.4 |
5 结论
(1)在测试资料丰富的条件下,对多点测试资料进行线性回归可得二项式产能方程的系数;“一点法”产能方程中,应用数理统计的方法可以求取系数α或C,即可计算气井的绝对无阻流量,但其只适用于经验数据来源的气藏或同类气藏的气井中,在实际应用中容易出现波动或偏差。 (2)从水平气井渗流机理出发,结合气藏物质平衡方程,提出了一种利用储层基本参数、气体基本参数和生产数据来求取水平气井二项式产能方程系数的新方法。 (3)实例应用表明,本文提出的新方法的计算结果与压力恢复试井资料计算结果相差较小,具有较高的计算精度,其在缺乏产能试井资料的气藏中具有较好的应用前景。 符号说明:L为水平井长度,m;M为气体分子量,kg/kmol;Kh为水平渗透率,×10-3μm2;Kv为垂直渗透率,×10-3μm2;β为渗透率各向异性系数;h为气层厚度,m;S为水平井泄油面积,m2;Reh为水平井的泄流半径,m;rw为水平气井半径,m;qg为标准状况下的气井产量,×104m3/d;qAOF为绝对无阻流量,×104m3/d;Gp为气井累积产量,×108m3;G为气藏动储量,×108m3;ρsc为标准状态下气体密度,g/cm3;Tsc为标准状态下气体温度,K;T为气层温度,K;Ψ(p)为气体拟压力,MPa2/(mPa·s);p为气体压力,MPa;pe为供给边界压力,MPa;psc为标准状态下气体压力,MPa;pw为井底流压,MPa; pi为气藏原始地层压力,MPa;γg为气体相对密度;β′为非达西流因子;R为气体普适常数,8 314m2/(s2·K);μ为天然气黏度,mPa·s;Z为气体偏差因子;Zi为原始地层压力下的气体偏差因子。
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