一种凝析气藏近井区域衰竭实验压力变化速度预测方法

技术领域

本发明属于石油天然气开发领域，具体涉及一种凝析气藏近井区域衰竭实验压力变化速度预测方法。

背景技术

凝析气藏流体在向井筒流动的过程中，由于压力的急速下降，近井区域的流速迅速增加。当地层压力低于露点压力时，由于反凝析现象在地层中形成油、气两相，在近井区域流体高速流动过程中，油气两相接触或分离时间较短，出现“凝析滞后”现象，也即发生非平衡相变。这与现有的等温渗流模型大为不同，其以热力学瞬时平衡相态理论为基础，预测近井区域的反凝析油饱和度分布明显偏高。在凝析气井近井区域，不同位置和不同时间段压力变化速度不同，引起的流体相态变化特征差异较大。

目前国内外开展了许多PVT筒和多孔介质中的非平衡相变实验，研究压力变化速度对凝析气相变及开发效果的影响。实验得出较为一致的结果：压力变化速度是影响凝析气藏开发的主要原因。在流体从地层深处向生产井流动的过程中，压力并不是均匀下降的。越靠近生产井，压力变化速度越快，非平衡现象越显著。生产井生产情况不同，在不同位置压力变化速度不一样，甚至生产阶段不同，压力变化速度也不一样。但在室内凝析气衰竭实验过程中，均采用恒定的压力变化速度进行实验(刘念秋,孙雷,周剑锋,等.易挥发性原油定容衰竭非平衡相态研究[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2015,17(6):23-26；魏栋超,李永杰,姚霖.高温高压富含水气凝析气体系非平衡效应研究[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2013,15(3)；一种考虑降压速度影响的凝析气非平衡连续衰竭测试方法CN109917105A)，与实际生产情况相差较大。

可见，凝析气藏近井区域由于压力衰竭情况复杂、反凝析现象严重、相态特征差异大、非平衡现象显著，现有实验装置及方法均难以解决上述问题，急需建立一种快速、有效确定压力变化速度的预测方法，从而开展变压力变化速度的非平衡连续衰竭实验，为现场生产提供理论基础和实际指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝析气藏近井区域衰竭实验压力变化速度预测方法，该方法原理可靠，操作简便，能够快速、有效地预测空间任意时刻的压力变化速度，以此为基础开展变压力变化速度的非平衡连续衰竭实验，更真实地模拟凝析气藏非平衡衰竭过程，对于研究凝析气藏衰竭开发过程中的非平衡现象具有重要的意义。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种凝析气藏近井区域衰竭实验压力变化速度预测方法，依次包括以下步骤：

S1.假设储层为均质的多孔介质，等温、等厚圆形封闭地层中有一口操作井以定产量生产，凝析油和凝析气平面径向渗流，投产前原始地层压力高于露点压力；

S2.获取凝析气藏的储层参数、生产参数和流体性质参数，如孔隙度φ、渗透率k、凝析气粘度μ

S3.建立凝析气流体的渗流数学模型(渗流方程参照普通高等教育国家级规划教材：李晓平.地下油气渗流力学.石油工业出版社,2008,第一版)：

式中：p为气藏地层压力，作用在岩石空隙内流体上的压力，MPa；η为导压系数，

S4.运用数学物理方法对所建立的渗流数学模型进行解析解求解，得到地层中任意位置在任意时刻的压力分布函数：

式中：r为任意位置半径，m；p

S5.考虑凝析气藏中凝析气任一质点沿流线向生产井流动的过程，采用欧拉法推导出地层中任意一质点沿流线方向的压力变化速度dp/dt(欧拉法描述流体运动的空间分布函数参照普通高等教育国家级规划教材：杨树人.工程流体力学.石油工业出版社,2006,第一版)：

式中：v

S6.基于压力分布函数和质点沿流线方向的压力变化速度，得到地层中凝析气任意一质点沿流线方向的压力变化速度具体表达式：

S7.确定不同生产情况下，地层中任意时间和任意位置的压力变化速度值。

进一步地，所述步骤S4过程如下：

渗流微分方程的初始条件为：p|

在圆形封闭地层中，内边界井壁处满足

式中：r

在外边界处满足

采用数学物理方法求解该数学模型的解析解，得到气藏压力波扰动完全波及到边界时，地层中任意时刻和任意位置的压力分布函数(压力平方形式)：

进一步地，所述步骤S5过程如下：

根据流体在空间的运动特征，采用欧拉法描述凝析气藏中压力场p(x,y,z,t)在空间随时间的变化关系，任意一质点沿流线方向的压力变化速度：

式中：u为凝析气在空间的运动速度，其与多孔介质中的渗流速度之间的关系为v

据此，地层中凝析气任意一质点的压力变化速度为：

进一步地，所述步骤S6过程如下：

S61.由求得的压力分布函数和复合函数微分定义，得到压力对距离的偏导数为：

S62.对于凝析气流体的非稳态流动，地层某一位置压力对时间的偏导数为：

S63.地层中凝析气任意一质点的压力变化速度具体表达式为：

进一步地，所述步骤S7包括：

S71.模拟不同配产情况下，生产井生产t时间，凝析气藏中不同位置、不同配产条件下的地层压力分布及近井区域的压力变化速度曲线；

S72.模拟不同生产时间，在配产为q的情况下，凝析气藏中不同位置、不同生产时间的地层压力分布以及近井区域的压力变化速度曲线。

进一步地，根据压力分布和压力变化速度曲线确定某一位置不同压力变化区间的压力变化速度，开展变压力变化速度的非平衡连续衰竭实验(非平衡衰竭实验参考发明专利“一种考虑降压速度影响的凝析气非平衡连续衰竭测试方法”(CN2019101952796))。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够预测地层中凝析气任意一质点在任意位置和任意时间的压力变化速度，基于不同生产情况预测的压力变化速度，开展变压力变化速度的非平衡连续衰竭实验，从而更真实地模拟凝析气藏非平衡衰竭过程，为凝析气藏的高效开发提供保障。

附图说明

图1为一种凝析气藏近井区域衰竭实验压力变化速度预测方法流程图。

图2为生产100d时不同配产情况下地层压力分布。

图3为生产100d时不同配产情况下近井区域压力变化速度分布。

图4为配产10×10

图5为配产10×10

具体实施方式

下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。

实施例

一种凝析气藏近井区域衰竭实验压力变化速度预测方法(图1)，依次包括以下步骤：

S1.假设凝析气藏储层为均质的多孔介质，等温、等厚圆形封闭地层中有一口操作井以定产量的工作制度进行生产，凝析油气平面径向渗流，投产前地层压力高于露点压力；

S2.以某凝析气藏为例，获取凝析气藏的储层参数、生产参数和流体性质参数(取值如表1所示)：

表1气藏储层和流体性质参数

S3.根据凝析气的渗流特征，建立其渗流数学模型，包括：渗流微分方程、动量方程、初始条件和内外边界条件，将凝析气流体不稳定渗流微分方程进一步化简为：

S4.运用数学物理方法对所建立的渗流数学模型进行解析解求解，获得压力分布函数；

渗流微分方程的初始条件为：p|

S5.考虑凝析气藏中流体沿流线向井流动的过程，采用欧拉法推导出地层中凝析气任意一质点沿流线方向的压力变化速度dp/dt：

S6.基于压力分布函数和质点沿流线方向的压力变化速度，求出地层中凝析气任意一质点沿流线方向的压力变化速度具体表达式：

S61.由压力分布函数和复合函数微分定义，得到井底处压力对位置的偏导数为：

S62.对于凝析气非稳态流动，井底处压力对时间的偏导数为：

S63.地层中凝析气任意一质点的压力变化速度为：

S7.确定不同生产情况，凝析气藏中任意位置和任意时间的压力变化速度值：

S71.如图2、图3所示，计算配产为1×10

S72.如图4、图5所示，计算生产井生产时间为1年、5年、20年、30年、50年、60 年、70年和75年时，在配产为10×10

采用长岩心模拟生产井1m范围内的生产情况。实验前岩心中压力为气藏原始地层压力 41MPa，从图4、图5中读取生产井井底不同压力范围内对应的压力变化速度的均值(见表2)，按照变压力变化速度开展多孔介质长岩心非平衡连续衰竭实验。

表2井底位置不同压力范围压力变化速度

综上所述，本发明通过预测地层中凝析气任意一质点在任意位置和任意时间的压力变化速度，可有效解决室内恒定压力变化速度的非平衡连续衰竭实验面临的问题；以此开展的变压力变化速度的非平衡连续衰竭实验，可更真实地模拟凝析气藏非平衡衰竭过程。