高含硫高壓氣藏井口井底壓力折算新方法研究

潘 谷，郭康良，夏曉敏(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

潘 谷，郭康良，夏曉敏(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

針對采用下入壓力計(jì)現(xiàn)場測試高含硫高壓氣藏氣層壓力和井底壓力存在危險(xiǎn)的情況，提出了高含硫高壓氣藏井口-井底壓力折算方法。利用高含硫氣田硫化氫含量變化特征來確定異常高壓氣藏壓力折算中基本參數(shù)，再進(jìn)行氣柱井筒壓力折算。研究結(jié)果表明，利用該方法得到的井底壓力值與實(shí)測井底壓力值十分接近，因而在實(shí)際生產(chǎn)中具有可行性，可以為油田施工提供參考。

高壓氣藏;壓力折算;壓力監(jiān)測

1 高含硫氣田硫化氫含量變化特征

對氣藏開發(fā)規(guī)律進(jìn)行的分析表明,高含硫氣田開發(fā)過程中H2S含量上升與地層水中H2S的溶解度密切相關(guān)[1]。在原始地層壓力條件下,H2S在地層水中大量溶解；在氣田投入開發(fā)以后，地層壓力逐漸降低, H2S在地層水中溶解度降低，部分原來溶解于地層水中H2S開始析出，使得產(chǎn)出氣體中H2S含量增加[2]。

原始地層溫度壓力下溶解在水中H2S的摩爾分?jǐn)?shù)m(B)i為：

m(B)i=aln(yipi)-b

(1)

式中，a和b為常系數(shù)；pi為原始地層壓力，MPa；yi為地層條件下H2S的原始體積百分含量。

當(dāng)?shù)貙訅毫膒1降至p2時(shí),在此期間地層中產(chǎn)出氣體量GP2為：

(2)

式中，Gi為天然氣地質(zhì)儲量，108m3；Cf為巖石壓縮系數(shù)，MPa-1；Z1為地層壓力為p1時(shí)氣體壓縮因子；Z2為地層壓力為p2時(shí)氣體壓縮因子；Zi為氣體壓縮因子。

根據(jù)物質(zhì)平衡法,可以計(jì)算出原始條件下地層中剩余H2S氣體的摩爾數(shù)，具體表達(dá)式如下[3]：

(3)

式中，mH2S為地層所含氣體摩爾數(shù)，mol；yi為地層條件下H2S的原始體積的含量；yn為氣體百分含量；Gpj為地層壓力從pj-1降至pj時(shí)地層中產(chǎn)出氣體量，108m3。

2 異常高壓氣藏壓力折算中基本參數(shù)確定

2.1計(jì)算視對比壓力Ppr和視對比溫度Tpr

天然氣的視臨界壓力Ppc為：

Ppc=∑xiPci

(4)

天然氣的視臨界溫度Tpc為：

Tpc=∑xiTci

(5)

式中，xi為組分i的摩爾分?jǐn)?shù)；Pci為組分i的臨界壓力，MPa；Tci為組分i的臨界溫度，K。

根據(jù)上述參數(shù)，可計(jì)算天然氣的視對比壓力Ppr和視對比溫度Tpr：

(6)

式中，P為分子間相互作用力，MPa；T為井筒溫度，K。

2.2計(jì)算偏差因子

在已知?dú)怏w的Ppr和Tpr的前提下, 利用牛頓迭代法可將偏差因子Z表示如下：

(7)

式中，Ai為常數(shù)；ρpr為氣體對比密度，kg/m3。

2.3計(jì)算摩阻系數(shù)

針對高壓高含硫氣藏的特征，由于其管壁相對粗糙，則摩阻系數(shù)為[4]：

(8)

式中，f為摩阻系數(shù)；Re為雷諾數(shù)；D為井管內(nèi)徑，m；e為管壁粗糙程度。

2.4井筒壓力耦合計(jì)算方法

考慮到對于垂直井中單相氣體流動，動能損失相對于總的能量損失可以忽略不計(jì)，能量方程的梯度形式表示如下[5]：

(9)

式中，qg為氣體流量，m3/d。

對式(9)進(jìn)行積分即可計(jì)算井筒壓力：

(10)

式中，Pb為井底壓力，MPa；Ph為井口壓力，MPa；γg為氣體相對密度，kg/m3；H為井筒垂直高度，m。

3 氣柱井筒壓力折算

3.1靜止氣柱井筒壓力計(jì)算方法

對于靜止氣柱，qg=0，將其代入式(10)可得靜止氣柱井筒壓力折算式：

(11)

式中，Pws為靜止氣柱的井底壓力，MPa；Pts為靜止氣柱的井口壓力，MPa；ρg為天然氣的密度，kg/m3。

3.2流動氣柱井筒壓力計(jì)算方法

對于流動氣柱，井筒壓力折算式為：

(12)

式中，Pwf為流動氣柱的井底壓力，MPa；Ptf為流動氣柱的井口壓力，MPa。

4 實(shí)例應(yīng)用

表1 P302-1井試井解釋參數(shù)

通過變產(chǎn)量試井方案測試P302-1井各流動段的井口溫度、井口壓力等數(shù)據(jù)。P302-1井試井解釋參數(shù)如表1所示。根據(jù)上述參數(shù)，運(yùn)用氣柱井筒壓力折算方法并通過低孔滲儲層動態(tài)評價(jià)輔助分析軟件計(jì)算各測試段井底壓力值。

1)測試段一 測試基本參數(shù)如下：計(jì)算井深5335.1m；井口壓力35.2MPa；日產(chǎn)量3×105m3；井口溫度55.2℃。計(jì)算結(jié)果顯示該井在測試段一的井底壓力為51.32MPa(見圖1)。

圖1 P302-1井壓力折算圖(測試段一)

2)測試段二 測試基本參數(shù)如下：計(jì)算井深5335.1m；井口壓力31.7MPa；日產(chǎn)量5.88×105m3；井口溫度59.5℃。計(jì)算結(jié)果顯示該井在測試段二的井底壓力為50.13MPa(見圖2)。

圖2 P302-1井壓力折算圖(測試段二)

表2 P302-1井理論計(jì)算與實(shí)測壓力結(jié)果

3)測試段三 測試基本參數(shù)如下：計(jì)算井深5335.1m；井口壓力：26.6MPa；日產(chǎn)量8.72×105m3；井口溫度66.8℃。計(jì)算結(jié)果顯示該井在測試段三的井底壓力為49.23MPa(見圖3)。

P302-1井理論計(jì)算與實(shí)測壓力結(jié)果如表2所示。由表2可知，利用高含硫高壓氣藏井口-井底壓力折算方法計(jì)算的井底壓力值與實(shí)測井底壓力值十分接近，說明該方法具有可行性。

圖3 P302-1井壓力折算圖(測試段三)

5 結(jié) 語

針對下入壓力計(jì)現(xiàn)場測試高含硫高壓氣藏氣層壓力和井底壓力存在危險(xiǎn)的情況，提出了高含硫高壓氣藏井口-井底壓力折算方法。研究表明，利用該方法得到的井底壓力值與實(shí)測井底壓力值十分符合，說明該方法的操作性強(qiáng)，可以應(yīng)用于油田實(shí)際生產(chǎn)中。

[1]莊惠農(nóng).氣藏動態(tài)描述和試井[M].北京:石油工業(yè)出版社，2004.

[2]小羅伯特C.厄洛赫.試井分析方法[M].架志安 譯.北京:石油工業(yè)出版社，1996.

[3]劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法[M].北京:石油工業(yè)出版社，1992.

[4]林加恩.實(shí)用試井分析方法[M].北京：石油工業(yè)出版社,1994.

[5]Rmaey H J. General Pressure Build up Theory for a Wellin a Closed Drainag Area[J].SPE3012，1971.

[編輯] 李啟棟

TE271

A

1673-1409(2012)05-N099-03

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.032

2012-02-26

潘谷(1982-)，女，2006年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事礦產(chǎn)普查與勘探方面的研究工作。