产水气井产能评价方法、装置、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及有水气藏勘探开发领域，更具体地，涉及一种产水气井产能评价方法、装置、电子设备及介质。


背景技术：

2.对边、底水气藏而言，在气田开发的中后期普遍存在见水现象。气井产水对气藏的正常生产有很大的影响，储层中水相的存在可能使近井地带气相相对渗透率降低，进而降低气井的产能。气井见水后的产能评价对指导气田开发方案调整、提高剩余气动用程度和气田最终采收率具有至关重要的意义。
3.在前人的研究中，逐渐发展出了一些采用不同手段得到的产水气井产能评价方法，包括：
4.在印尼arun气田的双对数压恢试井曲线中发现了液相伤害的复合模型特征，因此将水侵带液相伤害等效为近井表皮的复合模型，通过引入水相伤害表皮因子，将气藏作为伤害区-未伤害区复合模型来研究液相聚集对产能的影响。此后，部分国内学者也采用类似方法对气水两相复合模型进行了研究。
5.采用hawkins表皮表征近井地带水侵带来的储层损害。综合来看，将水侵带液相伤害等效为近井表皮的复合模型这种方法的优点是计算简单，缺点则是计算精度较差，且无法考虑水侵区的气液两相流动的动态变化对气井产能的影响。
6.考虑水气比的拟压力产能方程方法，主要是采用气水两相拟压力研究气水两相气井产能。还可以同时考虑启动压力梯度、应力敏感和滑脱效应等影响。近年来又有学者将气、水的层流系数和紊流系数引入气水两相拟压力的定义式中，考虑气藏压力变化对气、水高压物性的影响。虽然气水两相拟压力方法计算结果较水侵带液相伤害复合模型更为准确，但该方法需要持续监测井底流压的变化，而现场生产条件往往无法满足，因而导致实际操作性低。
7.相对渗透率曲线修正法是将气井生产液气比wgr通过分流率的定义引入气相相对渗透率的表达式中，再将气相相对渗透率引入气井二项式产能方程中，分别校正见水气井二项式产能方程的层流系数a与紊流系数b。关于紊流系数b，前人的理论和实验研究表明：气体的紊流因子β对含水饱和度的变化非常敏感，随着含水饱和度的上升，紊流因子变大，当含水饱和度从40％上升到70％时，紊流因子增加8倍。部分国外学者通过实验研究得到气体渗透率和紊流因子的经验关系式，这些实验和关系式都表明当气体渗透率降低时，紊流因子会显著升高。还有实验表明含水饱和度的上升不但影响紊流因子，同时也会增加气相的密度和黏度。而在校正见水气井的产能方程系数时，有学者认为只有层流系数a与气相相对渗透率有关，而紊流系数b为定值，因此只对层流系数a进行了校正，得到了修正后的产水气井二项式产能方程，这一结果是基于紊流系数不受相渗和含水饱和度影响这一假设而得出的，因而没有考虑紊流系数的变化。
8.现有技术表明，相对渗透率曲线修正法将液气比动态变化与相渗曲线结合，有效
利用了见水前期测试成果，在计算简便的基础上同时能考虑水侵区的气液两相流动的动态变化对气井产能的影响，但该方法目前尚未考虑气井见水后紊流效应对气井产能变化的影响。当液气比升高时，含水饱和度的增加不但影响到气体相对渗透率的变化(层流系数a的变化)，也会影响到气体的紊流因子和物性(层流系数b的变化)，而这种影响又是不可忽视的。因此，有必要开发一种产水气井产能评价方法、装置、电子设备及介质。
9.公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

10.本发明提出了一种产水气井产能评价方法、装置、电子设备及介质，其考虑了气井见水后紊流效应对气井产能的影响，对气井产能方程的紊流系数进行修正，修正后的产能方程计算的见水气井无阻流量考虑了紊流效应的影响，计算结果更加符合实际情况，能够为气田开发提供指导。
11.第一方面，本公开实施例提供了一种产水气井产能评价方法，包括：
12.建立气井产能方程；
13.针对相渗曲线进行归一化处理，获得气相相对渗透率的回归关系式；
14.根据气井生产液气比与所述回归关系式，获得wgr关系式；
15.根据所述wgr关系式，校正所述气井产能方程中的层流系数与紊流系数；
16.根据所述气井产能方程与校正后的层流系数、校正后的紊流系数，计算产水气井的无阻流量。
17.优选地，所述气井产能方程为：
[0018][0019]
其中，pr为地层压力，p
wf
为井底流压，q为气井产量，a为无水采气期层流系数，b为无水采气期紊流系数。
[0020]
优选地，气相相对渗透率的回归关系式为：
[0021][0022]
其中，a、b为回归系数，k
rg(sw)
为见水后任意含水饱和度下的气相相对渗透率，k
rw(sw)
为见水后任意含水饱和度下的水相相对渗透率。
[0023]
优选地，气井生产液气比为：
[0024][0025]
其中，bg为气体体积系数，μg为气相黏度，μw为水相黏度，wgr为气井生产液气比，r
cw
凝析液气比。
[0026]
优选地，wgr关系式为：
[0027][0028]
其中，为关于wgr的气相相对渗透率。
[0029]
优选地，通过公式(5)校正层流系数：
[0030][0031]
其中，a’为校正后的层流系数，k
rg(swi)
为束缚水饱和度下的气相相对渗透率，s
t
为气井见水后的总表皮，s
t
＝s s
dam
，s为见水前表皮，s
dam
为见水引起的附加表皮，r
dam
为水侵带伤害半径。
[0032]
优选地，通过公式(6)校正紊流系数：
[0033][0034]
其中，b’为校正后的紊流系数。
[0035]
作为本公开实施例的一种具体实现方式，
[0036]
第二方面，本公开实施例还提供了一种产水气井产能评价装置，包括：
[0037]
方程建立模块，建立气井产能方程；
[0038]
归一化模块，针对相渗曲线进行归一化处理，获得气相相对渗透率的回归关系式；
[0039]
wgr计算模块，根据气井生产液气比与所述回归关系式，获得wgr关系式；
[0040]
校正模块，根据所述wgr关系式，校正所述气井产能方程中的层流系数与紊流系数；
[0041]
流量计算模块，根据所述气井产能方程与校正后的层流系数、校正后的紊流系数，计算产水气井的无阻流量。
[0042]
优选地，所述气井产能方程为：
[0043][0044]
其中，pr为地层压力，p
wf
为井底流压，q为气井产量，a为无水采气期层流系数，b为无水采气期紊流系数。
[0045]
优选地，气相相对渗透率的回归关系式为：
[0046][0047]
其中，a、b为回归系数，k
rg(sw)
为见水后任意含水饱和度下的气相相对渗透率，krw(sw)
为见水后任意含水饱和度下的水相相对渗透率。
[0048]
优选地，气井生产液气比为：
[0049][0050]
其中，bg为气体体积系数，μg为气相黏度，μw为水相黏度，wgr为气井生产液气比，r
cw
凝析液气比。
[0051]
优选地，wgr关系式为：
[0052][0053]
其中，为关于wgr的气相相对渗透率。
[0054]
优选地，通过公式(5)校正层流系数：
[0055][0056]
其中，a’为校正后的层流系数，k
rg(swi)
为束缚水饱和度下的气相相对渗透率，s
t
为气井见水后的总表皮，s
t
＝s s
dam
，s为见水前表皮，s
dam
为见水引起的附加表皮，r
dam
为水侵带伤害半径。
[0057]
优选地，通过公式(6)校正紊流系数：
[0058][0059]
其中，b’为校正后的紊流系数。
[0060]
第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
[0061]
存储器，存储有可执行指令；
[0062]
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的产水气井产能评价方法。
[0063]
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的产水气井产能评价方法。
[0064]
其有益效果在于：
[0065]
(1)通过在气井二项式产能方程中引入气井水侵后气相相对渗透率对产能方程中紊流因子进行校正，考虑了紊流效应对产水气井产能的影响，进一步提高了产水气井产能
预测精度；
[0066]
(2)无需持续监测井底流压，条件简单，可操作性较高；
[0067]
(3)实际计算在简单方便的同时能保持较高的计算精度，矿场应用效果较好。
[0068]
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
[0069]
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0070]
图1示出了根据本发明的一个实施例的产水气井产能评价方法的步骤的流程图。
[0071]
图2示出了根据本发明的一个实施例的气相相对渗透率随液气比的变化关系的示意图。
[0072]
图3示出了根据本发明的一个实施例的不同水气比下p105-2井的ipr曲线的示意图。
[0073]
图4示出了根据本发明的一个实施例的考虑与不考虑紊流系数时p105-2井的产能变化曲线的对比图。
[0074]
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种产水气井产能评价装置的框图。
[0075]
附图标记说明：
[0076]
201、方程建立模块；202、归一化模块；203、wgr计算模块；204、校正模块；205、流量计算模块。
具体实施方式
[0077]
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0078]
气井见水后，近井地带气相相对渗透率急剧降低，气体紊流因子发生改变，从而产生气体紊流效应。紊流效应的产生会使气井产能进一步降低，紊流效应越强，气井产能降低幅度越大。本发明根据气水两相相渗曲线测试数据，将考虑气井水侵的相对渗透率引入到气井二项式产能方程中，分别对气井的层流系数a和紊流系数b进行校正，进而得到考虑紊流效应影响的产水气井二项式产能方程，计算产水气井无阻流量。该方法适用前提是气井见水前做过产能试井测试(已知见水前二项式产能方程)、压恢测试(已知见水前气井表皮和泄气半径)，且有产气层岩心相渗实验数据。
[0079]
本发明提供一种产水气井产能评价方法，包括：
[0080]
建立气井产能方程；在一个示例中，气井产能方程为：
[0081][0082]
其中，pr为地层压力，p
wf
为井底流压，q为气井产量，a为无水采气期层流系数，b为无水采气期紊流系数。
[0083]
具体地，建立气井产能方程为公式(1)。
[0084]
针对相渗曲线进行归一化处理，获得气相相对渗透率的回归关系式；在一个示例中，气相相对渗透率的回归关系式为：
[0085][0086]
其中，a、b为回归系数，k
rg(sw)
为见水后任意含水饱和度下的气相相对渗透率，k
rw(sw)
为见水后任意含水饱和度下的水相相对渗透率。
[0087]
具体地，将气井生产层气水两相相渗曲线进行归一化处理，得到任意含水饱和度下的气相相对渗透率表达式为公式(2)。
[0088]
根据气井生产液气比与回归关系式，获得wgr关系式；在一个示例中，气井生产液气比为：
[0089][0090]
其中，bg为气体体积系数，μg为气相黏度，μw为水相黏度，wgr为气井生产液气比，r
cw
凝析液气比。
[0091]
在一个示例中，wgr关系式为：
[0092][0093]
其中，为关于wgr的气相相对渗透率。
[0094]
具体地，气井生产液气比为公式(3)，将公式(3)带入公式(2)中，得到wgr关系式为为公式(4)。
[0095]
根据wgr关系式，校正气井产能方程中的层流系数与紊流系数；在一个示例中，通过公式(5)校正层流系数：
[0096][0097]
其中，a’为校正后的层流系数，k
rg(swi)
为束缚水饱和度下的气相相对渗透率，s
t
为气井见水后的总表皮，s
t
＝s s
dam
，s为见水前表皮，s
dam
为见水引起的附加表皮，r
dam
为水侵带伤害半径。
[0098]
在一个示例中，通过公式(6)校正紊流系数：
[0099][0100]
其中，b’为校正后的紊流系数。
[0101]
具体地，根据wgr关系式，通过公式(5)校正层流系数，通过公式(6)校正紊流系数。
[0102]
根据气井产能方程与校正后的层流系数、校正后的紊流系数，计算产水气井的无阻流量。
[0103]
具体地，将校正后的层流系数与紊流系数带入公式(1)中，计算产水气井的无阻流量。
[0104]
本发明还提供一种产水气井产能评价装置，包括：
[0105]
方程建立模块，建立气井产能方程；在一个示例中，气井产能方程为：
[0106][0107]
其中，pr为地层压力，p
wf
为井底流压，q为气井产量，a为无水采气期层流系数，b为无水采气期紊流系数。
[0108]
具体地，建立气井产能方程为公式(1)。
[0109]
归一化模块，针对相渗曲线进行归一化处理，获得气相相对渗透率的回归关系式；在一个示例中，气相相对渗透率的回归关系式为：
[0110][0111]
其中，a、b为回归系数，k
rg(sw)
为见水后任意含水饱和度下的气相相对渗透率，k
rw(sw)
为见水后任意含水饱和度下的水相相对渗透率。
[0112]
具体地，将气井生产层气水两相相渗曲线进行归一化处理，得到任意含水饱和度下的气相相对渗透率表达式为公式(2)。
[0113]
wgr计算模块，根据气井生产液气比与回归关系式，获得wgr关系式；在一个示例中，气井生产液气比为：
[0114][0115]
其中，bg为气体体积系数，μg为气相黏度，μw为水相黏度，wgr为气井生产液气比，r
cw
凝析液气比。
[0116]
在一个示例中，wgr关系式为：
[0117][0118]
其中，为关于wgr的气相相对渗透率。
[0119]
具体地，气井生产液气比为公式(3)，将公式(3)带入公式(2)中，得到wgr关系式为为公式(4)。
[0120]
校正模块，根据wgr关系式，校正气井产能方程中的层流系数与紊流系数；在一个示例中，通过公式(5)校正层流系数：
[0121][0122]
其中，a’为校正后的层流系数，k
rg(swi)
为束缚水饱和度下的气相相对渗透率，s
t
为气井见水后的总表皮，s
t
＝s s
dam
，s为见水前表皮，s
dam
为见水引起的附加表皮，r
dam
为水侵带伤害半径。
[0123]
在一个示例中，通过公式(6)校正紊流系数：
[0124][0125]
其中，b’为校正后的紊流系数。
[0126]
具体地，根据wgr关系式，通过公式(5)校正层流系数，通过公式(6)校正紊流系数。
[0127]
流量计算模块，根据气井产能方程与校正后的层流系数、校正后的紊流系数，计算产水气井的无阻流量。
[0128]
具体地，将校正后的层流系数与紊流系数带入公式(1)中，计算产水气井的无阻流量。
[0129]
本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的产水气井产能评价方法。
[0130]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的产水气井产能评价方法。
[0131]
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
[0132]
实施例1
[0133]
图1示出了根据本发明的一个实施例的产水气井产能评价方法的步骤的流程图。
[0134]
如图1所示，该产水气井产能评价方法包括：步骤101，建立气井产能方程；步骤102，针对相渗曲线进行归一化处理，获得气相相对渗透率的回归关系式；步骤103，根据气井生产液气比与回归关系式，获得wgr关系式；步骤104，根据wgr关系式，校正气井产能方程中的层流系数与紊流系数；步骤105，根据气井产能方程与校正后的层流系数、校正后的紊流系数，计算产水气井的无阻流量。
[0135]
以一口实际生产气井a井为例，a井于2010年1月8日投产，油管内径0.0759m，初期放喷测试无阻流量326
×
104m3/天。2013年1月气井见水后液气比开始迅速上升，2014年10月关井，关井前水气比4m3/104m3。气井见水前在2012年7月实施了4个工作制度下的产能测试，
得到a井二项式产能方程为泄气半径646m，表皮系数-1.91。相渗曲线归一化处理后得到的关系式为
[0136]
气井的高压物性参数如表1所示。
[0137]
表1
[0138][0139][0140]
根据气井的高压物性参数，计算不同水气比、不同压力下的气相相对渗透率和水侵带附加表皮，计算结果如表2所示。
[0141]
表2
[0142][0143]
图2示出了根据本发明的一个实施例的气相相对渗透率随液气比的变化关系的示意图。
[0144]
图3示出了根据本发明的一个实施例的不同水气比下p105-2井的ipr曲线的示意图。
[0145]
图4示出了根据本发明的一个实施例的考虑与不考虑紊流系数时p105-2井的产能变化曲线的对比图。
[0146]
气相相对渗透率随液气比的变化关系如图2所示，利用公式(5)和公式(6)分别校正气井二项式产能方程的系数a和系数b为a’和b’，得到新的考虑紊流效应的见水气井产能方程，进而计算见水气井无阻流量结果如图3、图4和表3所示。
[0147]
表3
[0148][0149][0150]
结果表明考虑紊流因子b变化时，无阻流量比不考虑紊流系数b变化时减少50万方/天左右，差值随液气比增大而减小；随着液气比增加，若不考虑紊流系数b的变化，计算无阻流量误差不可忽略，为35％左右。
[0151]
实施例2
[0152]
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种产水气井产能评价装置的框图。
[0153]
如图5所示，该产水气井产能评价装置，包括：
[0154]
方程建立模块201，建立气井产能方程；
[0155]
归一化模块201，针对相渗曲线进行归一化处理，获得气相相对渗透率的回归关系式；
[0156]
wgr计算模块203，根据气井生产液气比与回归关系式，获得wgr关系式；
[0157]
校正模块204，根据wgr关系式，校正气井产能方程中的层流系数与紊流系数；
[0158]
流量计算模块205，根据气井产能方程与校正后的层流系数、校正后的紊流系数，计算产水气井的无阻流量。
[0159]
作为可选方案，气井产能方程为：
[0160][0161]
其中，pr为地层压力，p
wf
为井底流压，q为气井产量，a为无水采气期层流系数，b为无水采气期紊流系数。
[0162]
作为可选方案，气相相对渗透率的回归关系式为：
[0163][0164]
其中，a、b为回归系数，k
rg(sw)
为见水后任意含水饱和度下的气相相对渗透率，k
rw(sw)
为见水后任意含水饱和度下的水相相对渗透率。
[0165]
作为可选方案，气井生产液气比为：
[0166][0167]
其中，bg为气体体积系数，μg为气相黏度，μw为水相黏度，wgr为气井生产液气比，r
cw
凝析液气比。
[0168]
作为可选方案，wgr关系式为：
[0169][0170]
其中，为关于wgr的气相相对渗透率。
[0171]
作为可选方案，通过公式(5)校正层流系数：
[0172][0173]
其中，a’为校正后的层流系数，k
rg(swi)
为束缚水饱和度下的气相相对渗透率，s
t
为气井见水后的总表皮，s
t
＝s s
dam
，s为见水前表皮，s
dam
为见水引起的附加表皮，r
dam
为水侵带伤害半径。
[0174]
作为可选方案，通过公式(6)校正紊流系数：
[0175][0176]
其中，b’为校正后的紊流系数。
[0177]
实施例3
[0178]
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述产水气井产能评价方法。
[0179]
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
[0180]
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易
失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。
[0181]
该处理器可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
[0182]
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
[0183]
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
[0184]
实施例4
[0185]
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的产水气井产能评价方法。
[0186]
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
[0187]
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：cd－rom和dvd)、磁光存储介质(例如：mo)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置rom的媒体(例如：rom盒)。
[0188]
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
[0189]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。