气井优化配产研究
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摘要
本文针对国内外气配产和设计中存在的工程问题，在分析传统的单井或气藏配产法(取绝对无阻流量20-30％，地层流入与油管流出动态曲线交汇点以及节点分析方法等)基础上，引入了生产时间动态概念，改变了传统配产与设计的静态方式，提出了气井配产和设计中带时间变量的动态优化，从初步应用成果看，该项研究具有以下特点：
1、从物质平衡方程入手，给出稳产时间和地层压力的变化关系，进而获得地层流入动态曲线(IPR曲线)随生产时间的变化规律。
2、建立的气体从地层-井筒-地面定点间的统一动力学数学模型(单井或气藏数学模型)，充分反映气藏井数，稳产时间，井筒工艺参数系列和地面工作制度间的定量描述。
3、通过对气流沿程节流装置计算方法的分析，提出了气流沿程多节流装置的处理方法，
4、对气体的动力模型进行全面分析，提出了带隐函数的最优化问题的求解方法。
5、经8口井实测资料的处理和对比分析，认为本文给出的方法可靠、适用，具有一定的推广意义。
本文给出的优化数学模型属定容封闭性气藏系统分析，运用该方法可处理带小水体相体侵入较弱的气藏，它在建模思想、求解方法上对凝析气藏和水驱气藏有一定的指导意义。
In view of some problems that exist in gas well production optimization and design, after analyzing the conventional methods of peroration plan of single gas well or reservoir (e.g., let production rate be 20 - 30% of Absolute Open Flow, or be the intersection value of inflow and outflow performance curve), we introduce a production time dynamic term into the peroration method, thereby changing the previous static models into a dynamic production optimization and design one. The practical application of the dynamic method shows that the research is of following functions and characteristics:
1. A relationship between gas reservoir pressure and stable production time can be obtained by means of material balance technique. According this relationship, we can predict the change of inflow performance relationship curve with time.
2. A united dynamic mathematical model is established to describe the flow of gas from the reservoir to well bore and surface. The model can quantitatively reflect the relation among well numbers, stable production time. Well bore technology parameters and surface operation system.
3. The paper develops a treatment method to multi-restriction units in gas flow by analyzing the calculation method of restriction units in gas flow.
4. The paper develops a solution technique of optimization problem with implicit function by anal sizing the gas dynamic model.
5. According to the treatment and contrast analysis of actual data of six wells, it is shown that the method presented in the paper is reliable. Practicable and popularized.
The optimization mathematical model presented in the paper is applicable to volumetric gas reservoirs. In addition, it can be adapted to such gas reservoirs as ones with small aquifer. The process and thoughts in establishing the model are valuable to condensate gas
reservoir and water invasion gas reservoir.
1、从物质平衡方程入手，给出稳产时间和地层压力的变化关系，进而获得地层流入动态曲线(IPR曲线)随生产时间的变化规律。
2、建立的气体从地层-井筒-地面定点间的统一动力学数学模型(单井或气藏数学模型)，充分反映气藏井数，稳产时间，井筒工艺参数系列和地面工作制度间的定量描述。
3、通过对气流沿程节流装置计算方法的分析，提出了气流沿程多节流装置的处理方法，
4、对气体的动力模型进行全面分析，提出了带隐函数的最优化问题的求解方法。
5、经8口井实测资料的处理和对比分析，认为本文给出的方法可靠、适用，具有一定的推广意义。
本文给出的优化数学模型属定容封闭性气藏系统分析，运用该方法可处理带小水体相体侵入较弱的气藏，它在建模思想、求解方法上对凝析气藏和水驱气藏有一定的指导意义。
In view of some problems that exist in gas well production optimization and design, after analyzing the conventional methods of peroration plan of single gas well or reservoir (e.g., let production rate be 20 - 30% of Absolute Open Flow, or be the intersection value of inflow and outflow performance curve), we introduce a production time dynamic term into the peroration method, thereby changing the previous static models into a dynamic production optimization and design one. The practical application of the dynamic method shows that the research is of following functions and characteristics:
1. A relationship between gas reservoir pressure and stable production time can be obtained by means of material balance technique. According this relationship, we can predict the change of inflow performance relationship curve with time.
2. A united dynamic mathematical model is established to describe the flow of gas from the reservoir to well bore and surface. The model can quantitatively reflect the relation among well numbers, stable production time. Well bore technology parameters and surface operation system.
3. The paper develops a treatment method to multi-restriction units in gas flow by analyzing the calculation method of restriction units in gas flow.
4. The paper develops a solution technique of optimization problem with implicit function by anal sizing the gas dynamic model.
5. According to the treatment and contrast analysis of actual data of six wells, it is shown that the method presented in the paper is reliable. Practicable and popularized.
The optimization mathematical model presented in the paper is applicable to volumetric gas reservoirs. In addition, it can be adapted to such gas reservoirs as ones with small aquifer. The process and thoughts in establishing the model are valuable to condensate gas
reservoir and water invasion gas reservoir.
引文
1．R．V．Smith，《实用天然气工程》；俞经方译，石油工业出版社，1989年；
2．四川石油管理局编，《天然气工程手册》(上)，石油工业出版社，1982年；
3．王玉文等，“确定气井合理产量和预测新井产能方法研究”。《天然气工业》，1993，9；
4．朱允民等，“气井嘴有工作制度实施控制预报的统计方法”，《天然气工业》1987．1；
5．周继德，“用压力幂数发育测油井的产量”，《大庆石油地质与开发》，1989．6；
6．张树宝，“凝析气井合理产量的确定”，《石油钻采工艺》，1989．3；
7．C．U．伊克库，《天然气开采工程》；冈秦岭等译，石油工业出版社，1990年；
8．杨继盛，《采气工艺基础》；石油工业出版社，1994年；
9．[荷]J．Hagoort；《气藏工程原理》，周勇等译，石油工业出版社，1992年；
10. W. R. Greene; "Analyzing the Per formation of Gas Well", J. P. T July1983. P_(1378-1384);
11．Barbara J．Howes等；“水驱气藏开发与开采”，黄炳光等译，西南石油学院天然气勘探开发培训中心，1996年；
12. W. E. Gilbert; "Flow and Gas-lift Well Performance", Drill and Prod. API 1954 P_(126-143);
13. K. E. Brown, J. F. Lea; "Nodal Systems Analysis of Oil and Gas Well", J. P. T. October 1985. P_(1751-1763);
14．王德有《油气节点分析实例》，石油工业出版社，1991年；
15．杨继盛，“节点分析在气田上的应用”，《天然气工业》，1989．2；
16．刘志森，“油气井系统分析及软件研制”，西南石油学院，1989．5；
17．陈民权，“气井生产节点分析软件研制”，西南石油学院，1989．4；
18. James A. Carrall, Roland N. Home "Multivariate Optimization of Production Systems", J. P..T JULY, 1992;
19．李闽《气井评价软件研制技术总结报告》(一)，西南石油学院 1994年；
20．陈元千《油气藏工程计算方法》，石油工业出版社，1990年：
21. Beggs, H. D. 《Production Optimization Using Nodal Analysis》, ulsa; Oil&Gas Consultants International Inc. 1991;
22. Beggs, H. D, 《Gas Production Operation》;, OGCL Publications, 1984年；
23．赫玉福等，《热工理论基础》高等教育出版社，1992年；
24．秦同洛等，《实用油藏工程方法》，石油工业出版社，1989年；
25．何更生编，《油层物理》，石油工业出版社，1994年；
26．Steve B．Coleman，“关于预测气井积液的新观点”，赵维译，《油气田开发工程译从》;
27、Sxe-Foo Chlen, "Critical Flow of Wet Steam Through Chokes "J.P.T.March 1990;
28. Roland N. HOME, 《Production System Optimization: Model Applications, Capabilities, and PITfalls", SPE 18220(1988);
30．陈元千等，“定容气田开发规划概算法“，《中国上海油气(地质)》1995．4；
31．《气举手册》(上)，四川石油管理局《钻采工艺》编辑部。
2．四川石油管理局编，《天然气工程手册》(上)，石油工业出版社，1982年；
3．王玉文等，“确定气井合理产量和预测新井产能方法研究”。《天然气工业》，1993，9；
4．朱允民等，“气井嘴有工作制度实施控制预报的统计方法”，《天然气工业》1987．1；
5．周继德，“用压力幂数发育测油井的产量”，《大庆石油地质与开发》，1989．6；
6．张树宝，“凝析气井合理产量的确定”，《石油钻采工艺》，1989．3；
7．C．U．伊克库，《天然气开采工程》；冈秦岭等译，石油工业出版社，1990年；
8．杨继盛，《采气工艺基础》；石油工业出版社，1994年；
9．[荷]J．Hagoort；《气藏工程原理》，周勇等译，石油工业出版社，1992年；
10. W. R. Greene; "Analyzing the Per formation of Gas Well", J. P. T July1983. P_(1378-1384);
11．Barbara J．Howes等；“水驱气藏开发与开采”，黄炳光等译，西南石油学院天然气勘探开发培训中心，1996年；
12. W. E. Gilbert; "Flow and Gas-lift Well Performance", Drill and Prod. API 1954 P_(126-143);
13. K. E. Brown, J. F. Lea; "Nodal Systems Analysis of Oil and Gas Well", J. P. T. October 1985. P_(1751-1763);
14．王德有《油气节点分析实例》，石油工业出版社，1991年；
15．杨继盛，“节点分析在气田上的应用”，《天然气工业》，1989．2；
16．刘志森，“油气井系统分析及软件研制”，西南石油学院，1989．5；
17．陈民权，“气井生产节点分析软件研制”，西南石油学院，1989．4；
18. James A. Carrall, Roland N. Home "Multivariate Optimization of Production Systems", J. P..T JULY, 1992;
19．李闽《气井评价软件研制技术总结报告》(一)，西南石油学院 1994年；
20．陈元千《油气藏工程计算方法》，石油工业出版社，1990年：
21. Beggs, H. D. 《Production Optimization Using Nodal Analysis》, ulsa; Oil&Gas Consultants International Inc. 1991;
22. Beggs, H. D, 《Gas Production Operation》;, OGCL Publications, 1984年；
23．赫玉福等，《热工理论基础》高等教育出版社，1992年；
24．秦同洛等，《实用油藏工程方法》，石油工业出版社，1989年；
25．何更生编，《油层物理》，石油工业出版社，1994年；
26．Steve B．Coleman，“关于预测气井积液的新观点”，赵维译，《油气田开发工程译从》;
27、Sxe-Foo Chlen, "Critical Flow of Wet Steam Through Chokes "J.P.T.March 1990;
28. Roland N. HOME, 《Production System Optimization: Model Applications, Capabilities, and PITfalls", SPE 18220(1988);
30．陈元千等，“定容气田开发规划概算法“，《中国上海油气(地质)》1995．4；
31．《气举手册》(上)，四川石油管理局《钻采工艺》编辑部。