天然氣開(kāi)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(yùn)移并以一定壓力儲(chǔ)集在地下構(gòu)造中的氣體。2、 我國(guó)天燃?xì)夤こ碳夹g(shù)特點(diǎn)：地層和儲(chǔ)層特性的特殊性：埋藏深(3000-6000m)開(kāi)發(fā)開(kāi)采難度大；中低滲氣藏居多，自然產(chǎn)能低：儲(chǔ)集量不富集，中小型氣田居多，開(kāi)發(fā)分散性、復(fù)雜性氣藏產(chǎn)水危害的嚴(yán)重性流體性質(zhì)的高腐蝕性天然氣的可爆性和高壓危險(xiǎn)性第二章天然氣物理化學(xué)性質(zhì)1、天然氣組成：烴類(lèi)氣體：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及以上氣體非烴類(lèi)氣體：氮?dú)?、氫氣、硫化氫、二氧化碳水等惰性氣體：氦氣、氬氣等3、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m體積為V質(zhì)量為mi相對(duì)分子量：nM=1yiMii=1密度：EgPMRT6相對(duì)分子量：nM=1yiMii=1密度：EgPMRT6、,「宀、相對(duì)密度g7PgM28.96比容：'Pg天然氣的偏差系數(shù)乙指相同溫度、影響因素：組成、溫度方法：1)實(shí)驗(yàn)法摩爾分?jǐn)?shù)法：y壓力下，真實(shí)氣體體積與同質(zhì)量理想氣體體積之比。壓力確定2)體積分?jǐn)?shù)法：y3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)法：Wikii=1i=1mi=1i=1mii=14、天然氣按烴類(lèi)氣體分類(lèi):14、天然氣按烴類(lèi)氣體分類(lèi):1按戊烷及以上組分分：干氣：1m3井□流出物中戊烷及以上液態(tài)烴含量低于濕氣：1m3井□流出物中戊烷及以上液態(tài)烴含量咼于13.5cm3的天然氣。13.5cm3的天然氣。按丙烷及以上組分分：貧氣：1m按丙烷及以上組分分：貧氣：1m3井□流出物中丙烷及以上烴類(lèi)含量低于富氣：1m3井□流出物中丙烷及以上烴類(lèi)含量咼于天然氣的相對(duì)分子量、密度、相對(duì)密度、比容：100cm3的天然氣。100cm3的天然氣。圖版法：H2S、CO2校正；凝析氣校正3)計(jì)算法擬臨界壓力：Ppc八PCiyii=1擬臨界溫度：tpc=7擬臨界壓力：Ppc八PCiyii=1擬臨界溫度：tpc=7TCiyi=1擬對(duì)比壓力：pc擬對(duì)比溫度:TTprpprpcP對(duì)比壓力：卩廠=一PcVI￡P(guān)n對(duì)比溫度：Tr=—Tcc7、臨界壓力Pc 臨界溫度Tc&天然氣等溫壓縮系數(shù) Cg:CT—擬對(duì)比等溫壓縮系數(shù)： Cpr=CgPpcprgpc9、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Bg=3.458 14Z—gVscsc膨脹系數(shù):Egg10、天然氣粘度確定方法:1）查大氣壓下」-M圖版，若有H2S、CO2需校正，得出校正后粘度值4卩2）查二-Tpr圖版得出一，進(jìn)而得出地層條件下天然氣粘度-—2片 p「已g211、 天然氣水露點(diǎn)、烴露點(diǎn)：水露點(diǎn)：氣體在一定壓力下析出第一滴水時(shí)的溫度。烴露點(diǎn)：氣體在一定壓力下析出第一微小液態(tài)烴時(shí)的溫度。烴露點(diǎn)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(shí)驗(yàn)法：儀器測(cè)量；化學(xué)方法2）圖版法：相對(duì)密度校正；含鹽量校正； H2S、CO2校正3） 計(jì)算法14、 天然氣絕對(duì)濕度X:指1m天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量。天然氣飽和絕對(duì)濕度Xs:指飽和狀態(tài)下天然氣的絕對(duì)濕度。天然氣相對(duì)濕度:15、 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):Hd—Hw go% 其中y-摩爾分?jǐn)?shù)，叫-干天然氣熱值，Hw-濕天然氣熱值17、天然氣爆炸范圍：低于爆炸下限、高于爆炸上限都不會(huì)發(fā)生爆炸。第三章烴類(lèi)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(diǎn)：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(kāi)3） 相內(nèi)各部分可以是不連續(xù)的4、 獨(dú)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(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的體系中，獨(dú)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(dú)立改變的量的個(gè)數(shù)。所謂獨(dú)立，是指這些因素可在一定范圍內(nèi)任意變化，而不會(huì)導(dǎo)致舊相消失新相生成。6、 相率：用來(lái)確定體系自由度數(shù)的表達(dá)式。自由度計(jì)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(diǎn)：1）單組分體系臨界點(diǎn)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TcTTm和PcPPm范圍內(nèi)存在逆行現(xiàn)象，具體如圖。c mc m&范德華方程（兩參數(shù)三次方型狀態(tài)方程）pHa其中a、b為分子引力和斥力系數(shù)V-b V2為分子體積和斥力對(duì)壓力的影響V-b為分子引力對(duì)壓力的影響V29、相圖判別法判斷油氣藏類(lèi)型：見(jiàn)圖依據(jù)：相圖形態(tài)和儲(chǔ)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(lèi)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） 1參數(shù)判別法 （1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）C5含量判別法：C5>1?75%（摩爾組成）帶油環(huán)， Cjv1.75%不帶油環(huán)2）Cic.比值判別法： CiC<52帶油環(huán)， CiC>52不帶油環(huán)3） 按等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)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(jì)定產(chǎn)量。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。1、穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)西流產(chǎn)能公式：774.6Kh 「qsd2丿AZ774.6Kh 「qsd2丿AZPdp=In其中各符號(hào)單位為：K-10 35,P-MPa,」-mPa$T—K,q—m3/d,長(zhǎng)度擬壓力法：擬壓力：即=2擬壓力法：擬壓力：即=2—dp/P4Zwf產(chǎn)能公式:qsc平均壓力法：平均壓力:產(chǎn)能公式:sc表皮效應(yīng)引起的附加壓降:非達(dá)西流引起的附加壓降:774.6Kh(:；-爲(wèi))In上「Wi.29i%scT|n「e(PePwf)774.6K產(chǎn)能公式:qsc平均壓力法：平均壓力:產(chǎn)能公式:sc表皮效應(yīng)引起的附加壓降:非達(dá)西流引起的附加壓降:774.6Kh(:；-爲(wèi))In上「Wi.29i%scT|n「e(PePwf)774.6KAPs2h(Pe2-2Pwf)r

TIn-P2-P2wfi.29i10冷TAZscKhIn土「wwi.29ii0S-表皮系數(shù)Kh1.291 10°qscT：Kh視表皮系數(shù)：S'=S+DqscDqscDqsc-流量相關(guān)表皮系數(shù)D-慣性系數(shù)氣體突出滲流特性：井底周?chē)霈F(xiàn)非達(dá)西流動(dòng)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：qsc774?6Kh(、qsc774?6Kh(、-‘JTIn(土SDqsc)

rw—wf1.291x10_—3qscT resc(In亠S?Kh rwDqj2）平均壓力法:qsc774.6Kh(Pe-Pwf)qsc774.6Kh(Pe-Pwf)reT(In—SDqsc)erwJ2Pe-Pwf「31.291 10耳「遼Kh(InrwDsc)S6 qsc4、擬穩(wěn)定狀態(tài)氣井產(chǎn)能公式:1）擬壓力法:qsc774.6Kh(-：qsc774.6Kh(-：wf)0.472rTIn( e-?SDqsc)1.2913I?—wf Dqsc)平均壓力法:qsc=774.6Kh(PR-PWjT」Z(lnqsc=774.6Kh(PR-PWjT」Z(ln0.472r-SDqsc)P2R-P1.29110~qT」Z UcKh0.472re(ln e-SDqsc)「wwP確定A、：—PwfWscBqscB的方法22PR-PwfB-紊流流動(dòng)系數(shù)（由慣性引起）A-層流流動(dòng)系數(shù) （由粘滯性引起）q圖，斜率為B,截距為Ascqsc7、氣井絕對(duì)無(wú)阻流量QAOF用途:1）氣井分類(lèi)：Q7、氣井絕對(duì)無(wú)阻流量QAOF用途:2） 配產(chǎn)：q=1/4QAOF&經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)能方程:（穩(wěn)定回壓方程、3）產(chǎn)量無(wú)因次化：qD=qsc/QAOFsc=C—（PR2-P）n C是壓力和產(chǎn)量的函數(shù)，有單位，與時(shí)間有關(guān)wfn無(wú)單位，只與流態(tài)有關(guān)，與時(shí)間無(wú)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:Igqsc=lgCnlg(PR-P：)22在雙對(duì)數(shù)之間坐標(biāo)系下作 PR-Pwf -qsc圖，斜率倒數(shù)為n,與橫軸交點(diǎn)為C9、 完井對(duì)氣液入井的影響：1）完井方式類(lèi)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：P：-P：=ARqsc?BrQscBRBRBa)qscRascsc考慮污染：Pr-Pwf=(ArAa)qsc2）射孔完井：能量主要消耗在氣層，射孔孔眼及附近壓實(shí)帶PR—PwfPR—Pwf=(ARA)pqsc(pscPqsc33）礫石充填完井：PR— P=PR— P=(ARApAG qs(BRBaBP )BGQscAr'BRI地層層流、紊流系數(shù)Aa、Ba-地層污染帶層流項(xiàng)、紊流項(xiàng)系數(shù)aa其中：aaAP、BP-射孔孔眼及其周?chē)鷮恿黜?xiàng)、紊流項(xiàng)系數(shù)ag、bg-礫石充填帶層流項(xiàng)、紊流項(xiàng)系數(shù)11、射孔完井表皮系數(shù)S來(lái)源于三方面：1）Sd--井筒傷害2） Sp—射孔孔道幾何形狀引起的表皮系數(shù)3） Sdp—孔道周?chē)鷫簩?shí)帶產(chǎn)生的傷害引起的表皮系數(shù)第五章氣藏動(dòng)態(tài)分析1、凝析氣藏特點(diǎn)：1） 與油藏區(qū)別：地層條件下烴類(lèi)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(shí)出現(xiàn)逆凝析現(xiàn)象2、 氣藏驅(qū)動(dòng)方式：1）氣壓驅(qū)動(dòng)：地層壓力系數(shù)-與累積采氣量Gp呈線性關(guān)系z(mì)2）彈性水驅(qū)：由于地層水能量補(bǔ)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(dòng)方式的依據(jù)：1）驅(qū)氣動(dòng)力2）開(kāi)發(fā)各階段氣藏動(dòng)態(tài)變化與周?chē)┧畢^(qū)相互作用4、 決定氣藏驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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(kāi)發(fā)方式5、水驅(qū)油藏物質(zhì)平衡方程式:GpBGpBgWpBw二G?_Bg)W?Gq(—CwSwi+Cf-).沖G-儲(chǔ)量Gp-累積米氣量Wp-累積產(chǎn)水量We-侵入水量

其中： Bgi-原始?xì)怏w體積系數(shù)Bg-氣體體積系數(shù)Bw-水體積系數(shù)Cw-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(dòng)類(lèi)型分析方法：1）視地層壓力法：-二Gp曲線為直線說(shuō)明是定容封閉氣藏，氣壓驅(qū)動(dòng)Pz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：_■RD曲線呈45度直線下降說(shuō)明是定容封閉氣藏，氣壓驅(qū)動(dòng)孫水侵體積系數(shù)1-RD其中：-相對(duì)壓力系數(shù)1■'RD-采出程度3）視地質(zhì)儲(chǔ)量法：Ga-Gp曲線呈水平線時(shí)（Ga=G）說(shuō)明是定容封閉氣藏，氣壓ap a驅(qū)動(dòng) （Ga--視地質(zhì)儲(chǔ)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(jì)因素決定作用&氣井合理產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法：1）經(jīng)濟(jì)配產(chǎn)法:2）采氣曲線配產(chǎn)法 減少紊流效應(yīng)選取線段剛偏轉(zhuǎn)的點(diǎn)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(diǎn)第六章排水采氣1、 氣井中液體來(lái)源：1）地層中游離水或烴類(lèi)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(guò)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(kāi)始積液時(shí)，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(duì)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(yùn)動(dòng)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(shí)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&起泡劑排水采氣機(jī)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）能溶解于地層水，親憎平衡值要求在9-15之間4）泡沫攜液量大（水