天然氣開采技術(shù)

第一章緒論1、 天然氣：是指在不同地質(zhì)條件下生成、運移并以一定壓力儲集在地下構(gòu)造中的氣體。2、 我國天燃?xì)夤こ碳夹g(shù)特點：1） 地層和儲層特性的特殊性：埋藏深（3000-6000m）開發(fā)開采難度大；中低滲氣藏居多，自然產(chǎn)能低：儲集量不富集，中小型氣田居多，開發(fā)分散性、復(fù)雜性2） 氣藏產(chǎn)水危害的嚴(yán)重性3） 流體性質(zhì)的高腐蝕性4） 天然氣的可爆性和高壓危險性第二章天然氣物理化學(xué)性質(zhì)1、31、3、烴類氣體：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及以上氣體非烴類氣體：氮氣、氫氣、硫化氫、二氧化碳、水等惰性氣體：氦氣、氬氣等天然氣組成的表示方法：已知天然氣由k種組分組成，組分i的摩爾數(shù)為叫體積為vi質(zhì)量為mi4、5、1）摩爾分?jǐn)?shù)法：y=谷2）體積分?jǐn)?shù)法：y=4、5、1）摩爾分?jǐn)?shù)法：y=谷2）體積分?jǐn)?shù)法：y=A3）質(zhì)量分?jǐn)?shù)法：:

iZn 1&iii=1 i=1天然氣按烴類氣體分類：1） 按戊烷及以上組分分：干氣：1m3井口流出物中戊烷及以上液態(tài)烴含量低于13.5cm3的天然氣。濕氣：1m3井口流出物中戊烷及以上液態(tài)烴含量高于13.5cm3的天然氣。2） 按丙烷及以上組分分：貧氣：1m3井口流出物中丙烷及以上烴類含量低于100cm3的天然氣。富氣：1m3井口流出物中丙烷及以上烴類含量高于100cm3的天然氣。天然氣的相對分子量、密度、相對密度、比容：ii=1相對分子量:M=ZyMi=1密度：PPM~RT6、PM=—g= gp 28.961

比容：V=_Pg天然氣的偏差系數(shù)Z：指相同溫度、壓力下，真實氣體體積與同質(zhì)量理想氣體體積之比。影響因素：組成、溫度、壓力確定方法：1）2）3）相對密度：Y實驗法圖版法：h2s、CO2校正；凝析氣校正計算法7、臨界壓力p 7、臨界壓力p 臨界溫度t對比壓力：P=— 對比溫度：T=—rP r/C C擬臨界壓力：p=￡p.y_i=1八P擬對比壓力：p———prPpc擬臨界溫度：T=ET.y..=1〃T擬對比溫度：T———prTp8、天然氣等溫壓縮系數(shù)Cg：擬對比等溫壓縮系數(shù)：Cpr—Cg/p9、天然氣體積系數(shù)、膨脹系數(shù)：體積系數(shù)：天然氣在地層條件下體積與在地面條件下體積之比。B——B=3.45>81ZTgV g P廠1膨脹系數(shù)：E——gBg10、天然氣粘度確定方法:1）查大氣壓下1）查大氣壓下R-M圖版,若有H25、叫需校正，得出校正后粘度值R1. .2）查亍-T^圖版得出亍，進(jìn)而得出地層條件下天然氣粘度日-日211、 天然氣水露點、烴露點：水露點：氣體在一定壓力下析出第一滴水時的溫度。烴露點：氣體在一定壓力下析出第一微小液態(tài)烴時的溫度。烴露點影響因素：組成、壓力12、 天然氣水蒸氣含量影響因素：1） 壓力升高，水蒸氣含量降低2） 溫度升高，水蒸氣含量升高3） 自由水中含鹽量增加，水蒸氣含量降低4） 高密度天然氣組分中水蒸氣含量少5） H2S、CO2含量高，水蒸氣含量升高6） N2含量高，水蒸氣含量降低13、 水蒸氣含量確定方法：1） 實驗法：儀器測量；化學(xué)方法2） 圖版法：相對密度校正；含鹽量校正；H2S、CO2校正3） 計算法14、 天然氣絕對濕度X：指1m3天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量。天然氣飽和絕對濕度Xs：指飽和狀態(tài)下天然氣的絕對濕度。……，一,X天然氣相對濕度：4=—Xs15、 天然氣熱值：天然氣完全燃燒所放出的熱量。高熱值（總熱值）：天然氣自身完全燃燒所放出的熱量加上生成的水蒸氣凝析成水釋放的汽化潛熱的熱值。低熱值（凈熱值）：天然氣自身完全燃燒所放出的熱量。差值：汽化潛熱16、 利用天然氣熱值確定水蒸氣在濕天然氣中的百分?jǐn)?shù)：y=Hd〃HwX100%其中y.-摩爾分?jǐn)?shù)，H「干天然氣熱值，H-濕天然氣熱值iH id wd17、 天然氣爆炸范圍：低于爆炸下限、高于爆炸上限都不會發(fā)生爆炸。第三章烴類流體相態(tài)1、 體系分為單組分體系和多組分體系。2、 相：體系內(nèi)部物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的一部分成為相。3、 相的特點：1）相與相之間有界面2） 任何一相都能與體系其他均勻部分分開3） 相內(nèi)各部分可以是不連續(xù)的4、 獨立組分：構(gòu)成平衡體系的所有各相組成所需的最小組分?jǐn)?shù)。在沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的體系中，獨立組分?jǐn)?shù)等于組分?jǐn)?shù)5、 自由度：指在不改變平衡體系中原有平衡相數(shù)的條件下可獨立改變的量的個數(shù)。所謂獨立，是指這些因素可在一定范圍內(nèi)任意變化，而不會導(dǎo)致舊相消失新相生成。6、 相率：用來確定體系自由度數(shù)的表達(dá)式。自由度計算公式：F=C-N+2其中：F-自由度，C-組分?jǐn)?shù)，N-相數(shù)7、 相圖特點：1）單組分體系臨界點是兩相共存的最高壓力和最高溫度，多組分體系存在臨界凝析溫度和臨界凝析壓力2）在T<T<［和Pc<P<匕范圍內(nèi)存在逆行現(xiàn)象，具體如圖。8、 范德華方程（兩參數(shù)三次方型狀態(tài)方程）：八RT a 4, ，八一，—-,十，，P=—~—其中a、b為分子引力和斥力系數(shù)V-bV2RT—為分子體積和斥力對壓力的影響V-ba?為分子引力對壓力的影響V29、 相圖判別法判斷油氣藏類型：見圖依據(jù)：相圖形態(tài)和儲層溫度等溫降壓線所處的位置。

10、 參數(shù)判別法判斷油氣藏類型：1） 四參數(shù)判別法2） 地層流體密度和平均分子量判別法3） n參數(shù)判別法（q越小，凝析氣藏油環(huán)越大）4） 地面生產(chǎn)氣油比和油罐油密度判別法（氣油比越高越趨于氣藏，密度越大越趨于油藏）11、 判斷凝析氣藏是否帶油環(huán)：1）C；含量判別法：C;>1.75%（摩爾組成）帶油環(huán)， C;<1.75%不帶油環(huán)2） C1C+比值判別法：C"+<52帶油環(huán)， CyC+>52不帶油環(huán)''5 '' 5 ， 53） 按等級進(jìn)行分類的判別法4） Z因子判別法：Z越小，油環(huán)越大第四章氣井產(chǎn)能分析與設(shè)計穩(wěn)定流：外邊界供給壓力一定，質(zhì)量流量一定。擬穩(wěn)定流：定產(chǎn)量。K-10-3K-10-3^m2,P-MPa,旦-mPa^T—K,q—m3/d,長^度—m774,6Kh2jPdp=血r 其中各符號單位為:qTRZqTPwf1)擬壓力法：擬壓力:cp=2j 1)擬壓力法：擬壓力:RZPwf2)2、產(chǎn)能公式：q=FEscerTIn—rw=1.292)2、產(chǎn)能公式：q=FEscerTIn—rw=1.29^1—10TlUewfKh rwKh平均壓力法：平均壓力：p=2(p+p)產(chǎn)能公式：q774.6Kh(P2-P2)wf—sc e 一——-rTrZln-erwP2-P2=L291X10-3虹卜Zln二ewfKh表皮效應(yīng)引起的附加壓降:5 1.291x10-3qAP2skinKh■seS-表皮系數(shù)… 1.291x10-3qTrZ八非達(dá)西流引起的附加壓降：APD=——U一吃Dqsc-流量相關(guān)表皮系數(shù)D-慣性系數(shù) 視表皮系數(shù)：S’=S+Dqsc氣體突出滲流特性：井底周圍出現(xiàn)非達(dá)西流動。

3、穩(wěn)定狀態(tài)考慮表皮效應(yīng)和非達(dá)西流的氣井產(chǎn)能公式:1）擬壓力法：_774.6Kh(9-9)U Tln(—+S+Dq)w2)平均壓力法：9-9_774.6Kh(9-9)U Tln(—+S+Dq)w2)平均壓力法：774.6Kh(尸2-P774.6Kh(尸2-P2)

q e wf sc rT目Z(ln一+S+Dq)r scw4、擬穩(wěn)定狀態(tài)氣井產(chǎn)能公式：擬壓力法：q_ 774.6Kh(9-也f)scTln(Q.*2L+S+Dq)w平均壓力法：P2-P2-L'91，10—3qscT，Z(lnr+S+Dq)

ewf Kh r scw- _1.29，110TwfKh(lnqsc774.6Kh(令P：f)T『Z(ln0.472re+S+Dq)wP2-Pqsc774.6Kh(令P：f)T『Z(ln0.472re+S+Dq)wRwf Kh r scw5、 氣體絕對無阻流量Qaof:井底壓力為零時的氣井產(chǎn)量。6、 二項式產(chǎn)能公式：牛-Pf-Aqsc+Bq2 A-層流流動系數(shù)（由粘滯性引起）B-紊流流動系數(shù)（由慣性引起）P2-P2確定A、B的方法：作一口qsc圖，斜率為B，截距為Asc7、 氣井絕對無阻流量Qaof用途：1）氣井分類：Qaof反映氣井潛能2） 配產(chǎn):q=1/4Qaof3） 產(chǎn)量無因次化：qD=qsc/Qaof8、 經(jīng)驗產(chǎn)能方程：（穩(wěn)定回壓方程、指數(shù)式方程）qc=C（PR-Pfn c是壓力和產(chǎn)量的函數(shù)，有單位，與時間有關(guān)n無單位，只與流態(tài)有關(guān)，與時間無關(guān)，范圍（0.5-1）n=0.5非達(dá)西流，n=1達(dá)西流確定C、n方法：lgq-lgC+nlg（P2-P2）sc Rwf在雙對數(shù)之間坐標(biāo)系下作（PR-P2）口qc圖，斜率倒數(shù)為n，與橫軸交點為C9、 完井對氣液入井的影響：1）完井方式類型2）完井質(zhì)量3）氣液高速流入井底10、 各種完井方式下氣井產(chǎn)能方程：1） 裸眼完井：能量消耗在地層不考慮污染：PR-p2=Aq^+BRq2考慮污染：PR-P；=（Ar+A.、+（Br+BN：2） 射孔完井：能量主要消耗在氣層，射孔孔眼及附近壓實帶P2-P2=（A+A+A）q+（B+B+B）q2RwfRaPscRaPsc3） 礫石充填完井：P2-P2=（A+A+A+A）q+（B+B+B+B）q2RwfRaPGscRaPGscA^^Br-地層層流、紊流系數(shù)A：、B；地層污染帶層流項、紊流項系數(shù)其中：A；、B；-射孔孔眼及其周圍層流項、紊流項系數(shù)A：、B：-礫石充填帶層流項、紊流項系數(shù)11、 射孔完井表皮系數(shù)S來源于三方面：1） Sd--井筒傷害2） S一射孔孔道幾何形狀引起的表皮系數(shù)p3） Sdp一孔道周圍壓實帶產(chǎn)生的傷害引起的表皮系數(shù)第五章氣藏動態(tài)分析1、 凝析氣藏特點：1） 與油藏區(qū)別：地層條件下烴類體系所處相平衡狀態(tài)不同凝析氣藏原始?xì)庥捅却笥谟筒卦細(xì)庥捅?） 與氣藏區(qū)別：凝析氣藏產(chǎn)物為氣和凝析油，氣藏產(chǎn)物只有氣凝析氣藏壓力下降到凝析壓力以下時出現(xiàn)逆凝析現(xiàn)象p2、 氣藏驅(qū)動方式：1）氣壓驅(qū)動：地層壓力系數(shù);與累積采氣量Gp呈線性關(guān)系2） 彈性水驅(qū)：由于地層水能量補充使壓力下降比氣驅(qū)緩慢3） 剛性水驅(qū)：3、 判斷氣藏驅(qū)動方式的依據(jù)：1）驅(qū)氣動力2）開發(fā)各階段氣藏動態(tài)變化與周圍供水區(qū)相互作用4、 決定氣藏驅(qū)動方式的主要因素：地質(zhì)因素：1）原始地層壓力2） 含水區(qū)和供水區(qū)巖性及儲集層物性特征3） 含水區(qū)的均質(zhì)程度和連續(xù)性4） 氣水界面附近情況工藝因素：1）采氣速度2）開發(fā)方式5、水驅(qū)油藏物質(zhì)平衡方程式:GB+WB=G（B-B）+W+GB（CwSWi+Cf）ApPgPw ggiegi1—SwiG—儲量G-累積采氣量W-累積產(chǎn)水量W-侵入水量其中：Bi-原始?xì)怏w體積系數(shù)B-氣體體積系數(shù)B「水體積系數(shù)

eg-水壓縮系數(shù)Cf-巖石壓縮系數(shù)Swi-束縛水飽和度6、氣藏驅(qū)動類型分析方法： ”1）視地層壓力法：?[Gp曲線為直線說明是定容封閉氣藏，氣壓驅(qū)動局限性：忽略束縛水和巖石壓縮系數(shù)2）水侵體積系數(shù)法：七％曲線呈45度直線下降說明是定容封閉氣藏，氣壓驅(qū)動3-水侵體積系數(shù)1-Rw=——D 其中：w-相對壓力系數(shù)1—3 一.一、RD-米出程度3）視地質(zhì)儲量法：G“Gp曲線呈水平線時（G廣G）說明是定容封閉氣藏，氣壓驅(qū)動 （Ga--視地質(zhì)儲量）7、 氣井生產(chǎn)制度（工藝制度）分析：目的：1）確保安全生產(chǎn)2）確保地下資源合理利用措施：在井口或井底安裝裝置調(diào)控產(chǎn)量限制氣井產(chǎn)量的因素：1）自然因素2）工藝因素3）經(jīng)濟因素-----決定作用8、 氣井合理產(chǎn)能評價方法：1） 經(jīng)濟配產(chǎn)法：q=：Q4AOF2）米氣曲線配產(chǎn)法 減少紊流效應(yīng)選取線段剛偏轉(zhuǎn)的點3） 考慮地層與井筒的協(xié)調(diào)配產(chǎn)法：選取流入曲線與流出曲線交點第六章排水米氣1、 氣井中液體來源：1） 地層中游離水或烴類凝析液進(jìn)入井筒2） 地層中含有水蒸氣的天然氣流入井筒2、 井筒積液過大造成低壓井停噴、高壓井中液體出現(xiàn)段塞流3、 氣井?dāng)y液臨界流速ucr：氣井開始積液時，井筒內(nèi)氣體的最低流速氣井?dāng)y液臨界流量qCr:臨界流速對應(yīng)的流量影響因素：1）溫度°2）壓力3）油管直徑（同一井筒直徑大的地方容易積液）4、 氣井?dāng)y液臨界流量模型：1）液膜模型2）液滴模型液滴模型假設(shè)氣流攜液最低條件為使氣體中最大液滴能連續(xù)向上運動5、 間歇生產(chǎn)所需氣量小于氣井?dāng)y液臨界流量6、 氣井?dāng)y液臨界流量用途：1） 確定氣井能否連續(xù)攜液2） 優(yōu)選管柱排水采氣：一口井若不能連續(xù)攜液可以更換小尺寸油管使其連續(xù)攜液，此方法時不適用于低產(chǎn)井7、 泡沫排水采氣：將表面活性劑注入井底，借助天然氣流的攪拌，與井底積液充分接觸，產(chǎn)生大量較穩(wěn)定、低密度的含水泡沫，泡沫將井底積液攜帶至地面從而達(dá)到排水采氣的目的適用條件需考慮：井溫、井深、氣流速度、日產(chǎn)量、液態(tài)烴、硫化氫、二氧化碳、地層水礦化度8、 起泡劑排水采氣機理：1）泡沫效應(yīng)：泡沫產(chǎn)生意味著氣水兩相結(jié)合得更加緊密2） 分散效應(yīng)：分散效應(yīng)促使流態(tài)轉(zhuǎn)變，降低臨界攜液流量3） 減阻效應(yīng)4） 洗滌效應(yīng)9、 起泡劑性能：1）可降低水的表面張力2） 起泡性能好，使水和氣形成水包氣型乳狀液3） 能溶解于地