一种地下储气库气井的储层温度预测方法技术

本发明专利技术公开一种地下储气库气井的储层温度预测方法，包括以下步骤：S1：利用气井的产能方程，计算近井的压力分布，进行压力分布预测；S2：根据近井的压力分布，确定压力梯度；S3：计算流体的比热、焦耳汤姆森系数、综合传热参数和热容项系数；S4：采用压力与温度的解耦方式求储层能量方程，进行储层温度场预测。本发明专利技术采用温度、压力解耦方式进行储层温度预测，解决储气库的水合物堵塞预判问题；储气库在采气期降压吸热、井底流动温度下降，影响井温剖面及井筒水合物预判；在注气期注入温度低、在井周储层降压形成低温区，可能产生水合物冰堵；这类不利因素，将作为储气库的注采能力设计、合理配产的限制条件。合理配产的限制条件。合理配产的限制条件。

【技术实现步骤摘要】
一种地下储气库气井的储层温度预测方法


[0001]本专利技术涉及储气库领域，尤其涉及一种地下储气库气井的储层温度预测方法。

技术介绍

[0002]地下储气库是保障天然气供给、维持管网平稳运行的重要设施，具有季节调峰和应急供气功能，受市场需求因素影响，储气库的日注采气量波动较大、峰值产量高，注采周期一般是注气7个月、采气4个月、注采转换1个月。常规气藏开发一般不太关注储层温度变化，工程上通常假设井底温度等于地层静温。储气库的注采强度是常规气藏的10～20倍，注采过程中近井带储层的压力梯度大，天然气在运移过程中体积膨胀吸热，导致储层温度显著变化，而高压低温条件容易形成天然气水合物。
[0003]储气库在采气期因降压吸热，导致井底流动温度下降，影响井温剖面及井筒水合物的预判；在注气期因注入温度低，在井周储层降压形成低温区，可能产生水合物冰堵。要规避这些不利因素的影响，需要预测井周储层的温度变化，判断出现水合物的注采条件，作为储气库的注采能力设计、合理配产的附加限制条件。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地下储气库气井的储层温度预测方法，用于规避不利因素的影响，预测井周储层的温度变化，判断出现水合物的注采条件，作为储气库的注采能力设计、合理配产的附加限制条件。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种地下储气库气井的储层温度预测方法，包括以下步骤：
[0007]S1：利用气井的产能方程，计算近井的压力分布P(r)，进行压力分布预测；
[0008]S2：根据近井的压力分布P(r)，确定压力梯度dP/dr；
[0009]S3：计算流体的比热c
p
、焦耳汤姆森系数c
J
、综合传热参数L
r
和热容项系数E
r
；
[0010]S4：采用压力与温度的解耦方式求储层能量方程，进行储层温度场预测。
[0011]优选的，所述S1中计算近井的压力分布P(r)，进行压力分布预测具体包括以下子步骤：
[0012]S11：由产能系数A、B计算渗透率k、非达西流动系数D；
[0013]S12：以井底流压P
wf
为已知条件，推算地层压力P
e
；
[0014]S13：用地层压力P
e
计算井周的压力分布P(r)。
[0015]优选的，所述S3中：
[0016]热容项系数E
r
定义为：
[0017]综合传热参数L
r
定义为：
[0018]其中，c
p
为天然气的定压比热，J/(kg.K)；r为以井筒中心为原点的径向坐标，m；h为储层厚度，m；ρ
e
为储层岩石密度，kg/m3；c
e
为储层岩石比热，J/(kg.K)；ρ
g
为天然气密度，
kg/m3； U
to
为总传热系数，W/m2；φ为储层孔隙度。
[0019]优选的，所述S4中，假设：储层水平等厚均质，气体在井周径向稳态流动；从高压向低压区的流动过程中，气体膨胀吸热降温，同时盖层隔层向储层及流体传热，温度变化处于不稳定过程；以井筒中心为原点的径向坐标r下的能量方程为：
[0020][0021]天然气质量流量w为：
[0022]w＝416.7
×
q
sc
γ
g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0023]其中，T
f
为地层流体温度，K；T
e
为地层静温，K；c
J
为天然气的焦耳汤姆森系数，K/MPa；w 为天然气质量流量，kg/hour；q
sc
为标准状态下天然气体积流量，104m3/d；γ
g
为天然气的相对密度，无因次；t为注采时间，hour；P为储层的流体压力，MPa；
[0024]采用角点网格形式，i＝1对应井筒网格，i＝n对应供给半径r
e
处网格，网格i的半径为r
i
、压力为P
i
、温度为T
f，i
、天然气焦耳汤姆森系数为c
J，i
、天然气定压比热为c
p，i
、天然气密度为ρ
g，i
、综合传热参数为L
r，i
、热容项系数为E
r，i
，为网格i在l+1时步的温度，为网格i在l时步的温度，Δt为时间步长，hour；
[0025][0026][0027]注气条件下(w＜0)取能量方程(3)式离散化格式为：
[0028][0029]i＝2，3，4，...，n
[0030]取Δr
i
＝r
i
‑
r
i
‑1，
[0031]下游节点温度为
[0032][0033]设置内边界条件为注气的井底温度T
w
，利用(8)式依次计算注气过程中的储层温度
[0034]采气条件下(w≥0)取能量方程(3)式离散化格式为：
[0035][0036]i＝(n
‑
1)，(n
‑
2)，...，3，2，1
[0037]取Δr
i
＝r
i+1
‑
r
i
，，
[0038]下游节点温度为
[0039][0040]利用(10)式计算需要先确定边界节点n的温度在网格边界节点n处的温度梯度压力梯度较小，仅考虑地层传热影响，能量方程(9)式简化为
[0041][0042]获得供给边界的温度为
[0043][0044]在(10)式中代入边界温度依次计算采气过程中的储层温度
[0045]优选的，所述S11中，由产能系数A、B，计算渗透率k、非达西流动系数D：
[0046][0047][0048]其中，T为地层温度，K；为平均压力下的气体偏差因子，无因次；为平均压力下的气体粘度，mPa.s；k为储层渗透率，10
‑3μm2；h为储层厚度，m；D为非达西流动系数， (104m3/d)
‑1；r
e
为供给半径，m；r
w
为井筒半径，m。
[0049]优选的，所述S12中，以井底流压P
wf
为已知条件，推算地层压力P
e
；
[0050][0051]优选的，所述S13中，用地层压力P
e
计算井周的压力分布P(r)：
[0052][0053]其中，q
sc
为标准状态下天然气产量，104m3/d；采气产量q
sc
＞0，注气产量q
sc
＜0；T为地层温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下储气库气井的储层温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用气井的产能方程，计算近井的压力分布P(r)，进行压力分布预测；S2：根据近井的压力分布P(r)，确定压力梯度dP/dr；S3：计算流体的比热c
p
、焦耳汤姆森系数c
J
、综合传热参数L
r
和热容项系数E
r
；S4：采用压力与温度的解耦方式求储层能量方程，进行储层温度场预测。2.根据权利要求1所述的一种地下储气库气井的储层温度预测方法，其特征在于，所述S1中计算近井的压力分布P(r)，进行压力分布预测具体包括以下子步骤：S11：由产能系数A、B计算渗透率k、非达西流动系数D；S12：以井底流压P
wf
为已知条件，推算地层压力P
e
；S13：用地层压力P
e
计算井周的压力分布P(r)。3.根据权利要求1所述的一种地下储气库气井的储层温度预测方法，其特征在于，所述S3中：热容项系数E
r
定义为：综合传热参数L
r
定义为：其中，c
p
为天然气的定压比热，J/(kg.K)；r为以井筒中心为原点的径向坐标，m；h为储层厚度，m；ρ
e
为储层岩石密度，kg/m3；c
e
为储层岩石比热，J/(kg.K)；ρ
g
为天然气密度，kg/m3；U
to
为总传热系数，W/m2；φ为储层孔隙度。4.根据权利要求1所述的一种地下储气库气井的储层温度预测方法，其特征在于，所述S4中，假设：储层水平等厚均质，气体在井周径向稳态流动；从高压向低压区流动过程中，气体膨胀吸热降温，同时盖层隔层向储层及流体传热，温度变化处于不稳定过程；以井筒中心为原点的径向坐标r下的能量方程为：天然气质量流量w为：w＝416.7
×
q
sc
γ
g
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，T
f
为地层流体温度，K；T
e
为地层静温，K；c
J
为天然气的焦耳汤姆森系数，K/MPa；w为天然气质量流量，kg/hour；q
sc
为标准状态下天然气体积流量，104m3/d；γ
g
为天然气的相对密度，无因次；t为注采时间，hour；P为储层的流体压力，MPa；采用角点网格形式，i＝1对应井筒网格，i＝n对应供给半径r
e
处网格，网格i的半径为r

【专利技术属性】
技术研发人员：李力民，宁飞，朱斌，蒋华全，雷思罗，陈伟，任科，王岩，杨颖，周堤，周俊池，温廷钧，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司储气库管理处，
类型：发明
国别省市：