一种页岩气井柱塞排水采气分析方法技术

本发明专利技术提供了一种页岩气井柱塞排水采气分析方法

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气井柱塞排水采气分析方法、装置及柱塞结构


[0001]本专利技术涉及油气开发
，特别涉及一种页岩气井柱塞排水采气分析方法
、
装置及柱塞结构
。

技术介绍

[0002]页岩气的开采中，前期的快速上产主要靠大量的新井投产带动，随着开采时间增加，页岩气井产量快速递减，不到2年时间就进入低压小产阶段，长期需要排水采气来维护产能
。
页岩气井具有长期低压
、
小产
、
长水平段储集能力强等特点，导致生产积液容易退回水平段，要求采取的排水采气工艺技术具备长期有效性
。
[0003]通过大量的技术研究与现场实践发现，柱塞举升工艺是页岩气井后期排水采气的首选工艺
。
通过针对性的工艺措施，可以防止井筒
(
油管内
)
积液全部退回水平段，创造水供柱塞带出井口，充分利用气井自身能量排出井筒积液，才能实现长期经济有效排水的需求
。
[0004]一些研究着手于通过柱塞现场应用的参数变化来判断柱塞的性能，例如：方法1：对比气井在工艺前后的气水产量变化，产量增加的分析结果为柱塞工艺有效
。
优点：直接使用生产数据，方便易得，计算简单
。
缺点：该方法以产量为参数，页岩气井使用轮换计量的地面流程，一个平台一般6口井，一般2套计量流程，其中一套对1口井实时准确计量，另外1套对余下的井共同计量，单井产量为人工劈分，产量数据受人为因素影响大，影响结果r/>。
页岩气井的产量与气井产能恢复
(
关井复压
)、
地面输压
、
井间压力干扰
、
井筒堵塞或解堵动态等的影响，产量的变化与工艺的技术方案及运行制度所产生的效果并无直接关系；
[0005]方法2：对比工艺前后井口压力及单位产量下的压降幅度
。
缺点：工艺前后的地层
、
井筒条件不同
。
工艺安装期间，关井会恢复气井产能；施工后投运前，一般要通过气举等强排工艺清除井筒积液，工艺前后的井筒条件相差大，对比不科学；
[0006]方法3：通过柱塞是否能到达井口判断工艺是否有效
。
该方法属于偷换了“柱塞到达井口”与“柱塞有效排水采气”两个概念
。
柱塞到达井口是工艺正常运行的基本要求，而非工艺有效的证据；
[0007]方法4：通过柱塞到达井口前是否有液体被推举出井口判断柱塞工艺是否有效
。
该方法可以通过在井口听气流及柱塞到达井口的声音
、
观察分离器液面的变化
、
井口油压是否有明显的回弹等变化来判断是否有积液被推举出井口
、
以及推举出井口的积液量多少
。
缺点是对无明显推举出积液的井，不能进一步判断原因是柱塞漏失量过大还是限位器上无液，对工艺方案或运行制度的优化指导不明确；
[0008]方法5：通过在井口记录柱塞下行的声波信号，通过信号解释是否存在液面，定性判断柱塞上部是否存在液柱，并根据柱塞在液相中的运行时间，估算液柱的长短
。
不确定柱塞一定到达限位器，通过记录到的柱塞到达气液界面的时间不能确定液面的井深；
[0009]方法6：在柱塞工具上集成温度压力计
、
接箍感应器等测量工具，解释油管内液柱的存在及液柱的长短
。
与方法5的不足相同，通过测试数据的处理
、
无法准确确定液面的深度，也无法确定柱塞下行的最终位置
。
[0010]还有一些技术通过模型计算判断柱塞气举排液效率，例如，专利文件
201810564941.6
公开了一种柱状柱塞气举排液效率的计算方法，通过开井前的关井套油压差，计算油管内限位器上部液柱高度，计算柱塞启动瞬间的驱动压差
、
柱塞举升的平均速度及举升过程液体的平均泄漏流量，得出柱塞气举排液效率，然而，这种方法假定的套管液面在限位器井深处
、
且柱塞一定能下落到限位器上，这些假定不适合页岩气井
。
[0011]柱塞工艺的基本原理是依靠柱塞提供的固体界面，防止井筒气水两相流动发生滑脱现象，从而减少因滑脱产生的能量损失，提高气井带液的效率
。
因此，关井后柱塞上部是否存在液体及其多少
(
液柱长短
)
是柱塞工艺有效的前提，柱塞推举液体排出井口的量，是柱塞排水效率
(
柱塞举升效果
)
的重要直接参数
。
[0012]柱塞举升效果分析的方法是否合理准确，直接关系到分析结果的客观正确，必然影响到现场技术政策的有效性，从而影响页岩气井开发的成本及效益
。
[0013]柱塞举升带液效率的关键参数：柱塞上部液柱与运行过程中的漏失量，其测量及计算方法就是柱塞举升效果分析方法的关键，而目前并没有好的实测解决办法
。
[0014]近年来开展的智能柱塞研究，已有成熟的测温测压柱塞产品，如将温度压力计等测量工具集成到柱塞中，随柱塞在井筒中的下落及上升，记录不同时刻的温度与压力参数
。
但对所测得温度压力数据，不能与井深做较好的对应，不能用于井筒流动剖面分析
。
[0015]现有的柱塞工艺效果分析的方法较多，但多为定性分析或间接分析，存在不能定量开展直接和客观的分析的问题
。
对精准优选工艺技术方案及优化生产运行制度的作用有限
。

技术实现思路

[0016]本专利技术以不增加施工作业成本的方式，确定油管内气液界面的井深
、
柱塞下行的停留位置
、
柱塞推举出井口的液量等参数，为页岩气井柱塞举升效果分析提供直接的定量数据及方法标准
。
本专利技术提供了一种页岩气井柱塞排水采气分析方法
、
装置及系统，以分析页岩气柱塞工艺井中，井下限位器及柱塞的性能及在该井动静态条件下的举升效果
。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0018]一种页岩气井柱塞排水采气分析方法，所述方法包括：
[0019]获取柱塞的测试井深与井斜角的对应关系；
[0020]获取柱塞的下落时刻与井斜角的对应关系；
[0021]根据柱塞的测试井深与井斜角的对应关系和柱塞的下落时刻与井斜角的对应关系，确定气液界面井深和柱塞停止井深；
[0022]根据气液界面井深和柱塞停止井深，确定柱塞的举液效率，对柱塞排水采气性能进行分析
。
[0023]进一步地，所述气液界面井深根据井斜角确定的测试井深
、
柱塞的下落速度和井斜角对应的柱塞的下落时刻确定；
[0024]所述柱塞的下落速度根据井斜角对应的测试井深和井斜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种页岩气井柱塞排水采气分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取柱塞的测试井深与井斜角的对应关系；获取柱塞的下落时刻与井斜角的对应关系；根据柱塞的测试井深与井斜角的对应关系和柱塞的下落时刻与井斜角的对应关系，确定气液界面井深和柱塞停止井深；根据气液界面井深和柱塞停止井深，确定柱塞的举液效率，对柱塞排水采气性能进行分析
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气液界面井深根据井斜角确定的测试井深
、
柱塞的下落速度和井斜角对应的柱塞的下落时刻确定；所述柱塞的下落速度根据井斜角对应的测试井深和井斜角对应的柱塞的下落时刻确定
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述气液界面井深确定具体包括，其中，
k
为柱塞记录时刻的间隔，
n+1、n+2
和
n+3
是柱塞记录的序号，其中，
n+2
对应柱塞记录的进入液体中的首个序号；
D
g
‑
w
为气液界面井深，
D
n+1
和
D
n+2
分别是序号
n+1
和
n+2
对应的井深；
v
n+1
和
v
n+3
分别是序号
n+1
和
n+3
对应的柱塞的下落速度
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述气液界面井深确定过程具体包括：获取井斜角
、
下落时刻和测试井深的对应关系；根据井斜角对应的测试井深和井斜角对应的下落时刻确定柱塞下落速度；根据井斜角对应的测试井深和井斜角对应的下落时刻确定柱塞下落速度；其中，序号为连续的整数，取值为1，2，3，
…
，
n
，
n+1
，
n+2
，
n+3
，
…
，
X
，其中，
n+2
对应柱塞记录的进入液体中的第一个序号，
X
是柱塞停止的序号；
k
为时间间隔；气液界面位井深
D
g
‑
w
位于
D
n+2
和
D
n+1
之间，
D
g
‑
w
＝
D
n+1
+h
g
h
g
为
t
n+k
和
t
n+2k
时刻内，柱塞运动的气柱长度；
h
g
+h
w
＝
D
n+2
‑
D
n+1
h
w
为
t
n+k
和
t
n+2k
时刻内，柱塞运动的液柱长度；
t
g
+t
w
＝
kt
g
和
t
w
分别为
t
n+k
和
t
n+2k
时刻内，柱塞在气柱中运动的时间和柱塞在液柱中运动的时
间；
t
n+k
和
t
n+2k
时刻内，柱塞在气柱中的速度为
v
n+1
，柱塞在液柱中的速度为
v
n+3
；
h
g
＝
v
n+1
×
t
g
h
w
＝
v
n+3
×
t
ww
5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定柱塞的举液效率为：根据柱塞举出液体积和柱塞上部液柱体积确定柱塞的举液效率；所述柱塞上部液柱体积根据气液界面井深和柱塞停止井深确定；所述柱塞举出液体积根据分离器中收集到的液体确定
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定柱塞的举液效率具体包括，确定所述柱塞上部液柱体积：
L
wpu
＝
D
p
‑
D
g
‑
w
其中，
V0为柱塞上部液柱体积，
d
t
为油管内径，
L
wpu
为柱塞上部液柱长度，
D
p
为油管内柱塞停止位置所在井深，
D
g
‑
w
为气液界面井深；确定所述柱塞举出液体积为，其中，
V1为柱塞举出液体积，
d
se
为分离器内径，
h
为分离器新增液位高度；确定柱塞的举液效率为，其中，
η
为柱塞的举液效率，
V1为柱塞举出液体积，
V0为柱塞上部液柱体积
。7.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括分析限位器的性能，具体包括，根据气液界面井深和限位器井深确定限位器上方液柱长度：
L
wsu
＝
D
st
‑
D
g
‑
w
；其中，
L
wsu
为限位器上部液柱长度，
D
st
为限位器井深，
D
g
‑
w
为气液界面井深；所述限位器井深根据柱塞的测试井深与井斜角的对应关系确定
。8.
一种页岩气井柱塞排水采气分析装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取柱塞的测试井深与井斜角的对应关系和柱塞的下落时刻与井斜角的对应关系；确定单元，用于根据柱塞的测试井深与井斜角的对应关系和柱塞的下落时刻与井斜角
的对应关系，确定气液界面井深
、
柱塞停止井深和限位器井深；分析单元，用于根据气液界面井深和柱塞停止井深，确定柱塞的举液效率，对柱塞排水采气性能进行分析
。9.
根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定单元确定气液界面井深过程具体包括，获取井斜角
、
下落时刻和测试井深的对应关系；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：向建华，郑健，魏林胜，孙风景，李泊春，朱昆，罗鑫，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：