[發明專利]一種深水測試井筒壓力、溫度場模擬及水合物預測方法

有效

• 申請號: 201510333445.6
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104895560B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 何玉發;蔣世全;段永剛;周建良;李迅科;楊秀夫;陳偉;方全堂
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B47/07;E21B47/001;E21B49/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

技術領域

本發明涉及一種深水測試井筒壓力、溫度場及水合物預測方法，特別是關于一種在海水溫度影響下井筒穩態傳熱和非穩態傳熱下的深水測試井筒壓力、溫度場模擬及水合物預測方法。

背景技術

目前我國能源開發形式日益嚴峻，海洋深水區域逐漸成為勘探開發的焦點。但對于深水油氣田來說，普遍具有埋藏深，儲層高溫、高壓、滲透性好等特征，即正常情況下，深海油氣田中的生產井往往是高產井，但是伴隨著高產的條件下，高流量氣體結合海水的降溫作用以及針對高壓力的多級節流，很容易在井筒中出現水合物，堵塞測試管柱和生產管柱。但是目前還沒有一套完整的深水測試井筒壓力、溫度場模擬及水合物預測的技術方法。

井筒壓力剖面計算極大地依賴于井筒溫度剖面的預測，目前常規方法是假設井筒溫度剖面線性化，井筒流體溫度與時間無關，這種處理方式對處于穩定生產狀態的油氣井壓力計算是合適的，但是在油氣井不穩定測試過程中流量、壓力、溫度可能都處于不穩態過程，在此情況下沿用常規方法估計井筒溫度誤差較大，導致壓力計算偏差。針對井筒動態壓力和溫度場模擬技術及水合物預測的技術，國外已經形成有較為成熟商業軟件-PIPESIM。該軟件中的黑油模型可以對油、氣、水三相，氣液兩相，以及單相流體進行計算井筒溫度場、壓力剖面模擬。但是通過PIPESIM軟件進行井筒溫度場、壓力剖面模擬預測，其存在以下缺點：1、井筒壓力剖面預測是基于假設井筒溫度剖面為線性變化的計算上進行的，對于油氣井不穩定測試過程中，計算結果偏差大。2、沒有考慮試油測試短期過程中井筒與地層的非穩態傳熱。3、沒有考慮海水溫度變化。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種深水測試井筒壓力、溫度場模擬及水合物預測方法，該方法對試采階段的長期穩定生產過程，采用解析方法建立井筒穩態傳熱模型，預測非線性井溫剖面；針對試油測試的短期過程，建立井筒非穩態傳熱模型，預測不同測試制度和時間下的井溫剖面；并能計算井筒溫度，壓力結果可靠，準確度高。

本發明的另一目的是在溫度剖面預測基礎上，進行壓力剖面和水合物預測。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種深水測試井筒壓力、溫度場模擬及水合物預測方法，其包括以下步驟：1)準備參數：氣藏參數、流體物性參數、井身結構參數和海水溫度剖面等；2)對井筒進行離散化，并對井筒溫度場和壓力場進行初始化，初始化井筒溫度等于環境溫度；3)利用氣藏滲流數學模型求解地層流量和井底壓力分布信息；4)將地層流量和井底壓力分布信息輸入井筒流動模型內進行迭代，進而求解出井筒壓力剖面，并判斷井筒壓力是否收斂，若收斂則進入步驟5)，反之繼續求解井筒壓力剖面，再判斷井筒壓力是否收斂；其中，井筒流動模型包括海水溫度場效應的穩態和非穩態下的井筒溫度場模型、多相流的井筒壓力計算管流模型；5)計算測試井內流體和環空流體在當前溫度壓力條件下的熱物性參數，并計算地層段和海水段的總傳熱系數；6)將井筒壓力和總傳熱系數代入井筒溫度場模型，從井底往井口遞推計算各節點井筒溫度剖面，并修正地層段和海水段的環空溫度差，更新流體熱物性參數；各節點是井筒每離散段的節點；7)判斷井筒溫度剖面是否收斂，若不收斂，則返回步驟6)進行迭代，直至井筒溫度剖面收斂；若收斂，則修正井筒的壓力和溫度；8)判斷tⁿ是否小于tⁿ⁺¹，若小于則輸出井溫-井深曲線以及井筒壓力對應的水合物生成溫度-井深曲線，并根據曲線判斷是否有水合生成；反之若不小于，則返回步驟3)，預測下一時刻的井筒壓力、溫度場模擬及水合物情況。

所述步驟3)中，所述氣藏滲流數學模型為：3.1)無限大均質油氣藏中心直井Laplace空間壓力相應解為：

式中，為井底Laplace空間壓力；u＝sf(s)，其中s為Laplace空間時間變量，f(s)＝1；K₀、K₁分別為修正的零階和一階第二類Bessel函數；S為表皮系數；C_D為無因次井筒儲集系數；3.2)無限大油藏斜井在Laplace空間壓力相應解：

式中，h_fD為無因次射孔井段長度；s為Laplace空間時間變量；為無因次半徑；n為級數系數；h_D為無因次儲層厚度；z_D為井筒深度z的無因次值、為井段中心井筒深度z的無因次值。

所述步驟4)中，所述井筒流動模型包括海水溫度場效應的穩態和非穩態下的井筒溫度場模型、多相流的井筒壓力計算管流模型。

所述穩態井筒溫度場模型為：