凝析氣井井筒瞬態(tài)溫度對壓力影響研究

凝析氣井井筒瞬態(tài)溫度對壓力影響研究第一頁，共20頁。前言凝析氣井壓恢試井時，如果壓力計未下入井底，采用常規(guī)的恒定溫度和靜氣柱折算井底壓力往往會出現(xiàn)較大偏差，關井初期壓恢曲線常出現(xiàn)一個下“凹”型，影響試井解釋。根據(jù)大量調研和分析研究，壓恢測試過程中井筒溫度變化對壓力存在較大影響，下面通過建立凝析氣井關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力耦合數(shù)學模型，分析井筒溫度變化對壓力的影響。第二頁，共20頁。溫度變化直接影響凝析氣相態(tài)變化，流體從井筒流動過程中，溫度比地層溫度高，地層溫度的變化，不僅與徑向距離相關，也與生產時間密切相關。一、井筒與地層間熱交換地層中巖石的熱阻以及井筒水泥環(huán)和套管的熱阻，會隨著溫度的變化而改變，在開井生產7天后，熱流量就已經處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這時可認為地層和井筒結構中熱阻隨溫度變化很微小，井筒與地層間的總傳熱系數(shù)恒定，溫度分布處于相對恒定的狀態(tài)，處于穩(wěn)態(tài)傳熱階段。氣井關井后，流體由流動變?yōu)殪o止，井筒與近井地層的溫度下降，地層和井筒結構中熱阻隨溫度發(fā)生變化，處于非穩(wěn)態(tài)傳熱階段。氣井井筒與地層間傳熱示意圖

第三頁，共20頁。關井測試時，井筒中流體質量流量=0，根據(jù)能量平衡方程表示為：能量守恒方程井筒流體內能的變化量被油管、套管和水泥環(huán)吸收的能量熱傳導損失于地層中的熱量=內能的變化量+井筒（油套管、水泥環(huán)）吸收的熱量二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第四頁，共20頁。從井筒向地層傳熱表示為能量守恒方程為松弛距離，其表達式為是瞬態(tài)溫度分布函數(shù)（SPE17306）

二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第五頁，共20頁。能量守恒方程被油套管和水泥環(huán)吸收的熱量與井筒中的能量變化量是成比例的關系，這個比例被ASHaSan（SPE84288）定義為那么能量守恒方程改寫成關于井筒流體溫度Tf的表達式CT被定義為熱存儲系數(shù)，在關井壓力恢復時取值為2.0，可以根據(jù)擬合程度進行調節(jié)。二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第六頁，共20頁。能量守恒方程初始條件：，關井時的流體溫度等于穩(wěn)定生產期間井筒溫度通過上述方程可得到溫度的微分方程二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第七頁，共20頁。氣井壓力方程式對于井筒靜壓計算可以采用常規(guī)的平均溫度系數(shù)法，將計算微元段氣體溫度、偏差系數(shù)視為常數(shù):pwspts二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第八頁，共20頁。井筒溫度壓力耦合模型模型

關井后井筒壓力和溫度分布按上面章節(jié)的推導可以得到方程組溫度：壓力：二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第九頁，共20頁。流體相平衡計算根據(jù)PR狀態(tài)方程，計算流體氣液相摩爾含量，得到偏差因子（1）流體在井筒中的流動，根據(jù)閃蒸計算方法可以得到在該位置壓力和溫度下的氣、液相的組成和摩爾分數(shù)。（2）根據(jù)P-R狀態(tài)方程計算出井筒中氣、液相的壓縮系數(shù)?？紤]流體相態(tài)變化的偏差因子計算方法如下：二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第十頁，共20頁。二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型軟件開發(fā)第十一頁，共20頁。井筒壓力氣液摩爾分數(shù)井筒溫度偏差系數(shù)流體密度壓力二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第十二頁，共20頁。根據(jù)井口電子壓力計測試壓力計算井底壓力X井斜深5571m，產能試井與壓力恢復試井測試，壓力計下深4700m，根據(jù)井口壓力計測試數(shù)據(jù)計算到井下壓力計位置。4700m處實測壓力計算井底壓力4700m處實測溫度4700m處計算溫度二、關井后井筒瞬態(tài)溫度、壓力場模型第十三頁，共20頁。三、井筒瞬態(tài)溫度分布及其對壓力的影響分析以某凝析氣井為例，該井井深4059m，油管內徑3.958in，壓力計下入深度為1000m，井口壓力恢復測試數(shù)據(jù)顯示關井后壓力下降，利用該模型通過關井后井口油壓測試數(shù)據(jù)計算壓力計位置深度的井筒流體壓力和溫度，與測試值對比顯示溫度和壓力符合度均較好，壓力相對誤差小于0.17%，平均誤差0.12%

。井筒溫度和壓力計算值與實測值對比4059m1000m第十四頁，共20頁。

位置越深井筒溫度變化值越小，這和井筒流體與地層間溫差相關，越深井筒流體溫度越接近儲層溫度，也就與周圍地層溫度相近，變化值越小。關井后不同井深處溫度變化三、井筒瞬態(tài)溫度分布及其對壓力的影響分析第十五頁，共20頁。關井后，井筒流體向地層傳熱，溫度在關井后迅速下降，在關井初期的下降幅度最快，在48小時后，基本接近地層溫度。關井前后井筒溫度分布變化

三、井筒瞬態(tài)溫度分布及其對壓力的影響分析第十六頁，共20頁。關井前后井筒天然氣密度分布變化

受井筒溫度和壓力變化的雙重影響，流體密度在關井后變化明顯，溫度的快速下降導致密度大幅增加，在第1個小時內密度增加值超過整個壓力恢復期增加值的50%。密度增加導致井筒內流體對井底產生的回壓增量抵消了部分關井后井底壓力恢復值，出現(xiàn)壓力曲線“下凹”。三、井筒瞬態(tài)溫度分布及其對壓力的影響分析第十七頁，共20頁。結論（1）建立的凝析氣井關井瞬態(tài)溫度壓力分布模型考慮了流體相變的影響，通過與實測值對比，該模型能有效模擬井筒非穩(wěn)態(tài)傳熱引起的溫度變化及其對壓力的影響，精確度高，適合于凝析氣井壓恢試井井筒壓力計算。（2）通過計算關井后井筒溫度、流體密度分布剖面，分析了關井后井筒溫度和流體密度的變化規(guī)律，結果表明，關井初期井筒溫降最快，流體密度增幅最大，位置越淺，這種現(xiàn)象越明顯。（3）通過模擬計算能夠定量的解釋壓力恢復測試中出現(xiàn)壓恢曲線下凹的原因，通過該模型能對這類受溫度影響的壓恢試井異常曲線還原到井底相對真實的狀態(tài)。第十八頁，共20頁。參考文獻[1]蔣裕強,李成勇,曹成惠等;高產氣井試井壓力資料異常原因分析[J];天然氣工業(yè);2008年07期[2]A.R.Hasan,C.S.Kabir,D.Lin,U.:“AnalyticWellboreTempertatureModelforTransientGas-WellTesing”SPE84288Presentedat2003(October)[3]閆正和，劉永杰，唐圣來，等.海洋凝析氣井關井井筒溫度與壓力的計算[J].天然氣工業(yè)，2010,30（9），36~38[4]廖新維,馮積累;深層高壓氣藏井筒不穩(wěn)態(tài)傳熱壓力溫度藕合計算方法