气井及气藏优化配产方法研究及软件系统设计

论文题目: 气井及气藏优化配产方法研究及软件系统设计

论文类型: 博士论文

论文专业: 油气田开发工程

作者: 卢立泽

导师: 赵金洲,刘一江

关键词: 气井,气藏,优化,配产,功能模拟,动态仿真,预测,软件

文献来源: 西南石油学院

发表年度: 2005

论文摘要: 本研究从单井的动态分析及区块功能模拟原理出发得到一套在不同目标下单井及气藏的优化配产方法(建立优化配产模型)并形成软件。主要进行了以下几个方面的工作: 1、以天然气工程原理为基础,研究单井的动态分析及优化配产从气藏(含干气与凝析气)的物性参数、地层参数及生产统计数据出发,首先进行单井节点压降动态分析并对单井生产过程进行动态仿真与拟合,其中凝析气井是将基于PVT相态分析所建立的凝析油气体系相平衡热力学理论应用于凝析气井井筒流动动态计算中,同时考虑多孔介质界面现象(毛管压力、吸附及毛细凝聚等)的影响,建立能更真实描述多孔介质中凝析油气体系相态特征和渗流特征的物化渗流模型,在此基础上对单井进行动态分析预测(含压降、产量等预测,并建立相应的预测模型),以单井动态仿真与预测为基础,建立不同目标(产量最大、稳产时间最长,累计产量最大等)下单井的优化配产模型,继而实现从单井到气藏的优化配产。 2、以功能模拟原理为基础,研究气藏的动态分析及优化配产从生产统计数据出发,通过历史拟合实现功能同构,根据同构原理建立系统的输入输出关联关系,以此输入输出关系为基础,建立系统的预测模型,并进一步按不同的目标建立气田及区块的产量分配模型、产量构成模型和措施产量最优构成模型,实现从气藏到气井的最优产量分配。同时,通过系统分析从控制论的角度建立措施最优控制模型,实现对气藏开发动态的最优控制,指导更加高效的开发气田。 3、研究单井及气藏动态预测与优化配产建模及模型的求解算法对于单井,在压降动态仿真的基础上,建立了压力、产量等预测模型,从最优化的角度,详细分析了优化配产的目标、决策变量及约束条件。目标分别考虑了单井日产量最大、单井稳产时间最长、单井累积产量最大;决策变量则选定为人为可以直接控制的嘴径大小、管径大小等;约束条件则是在对配产过程进行了全面、系统分析的基础上,主要考虑了:气井积液条件、气液对管壁的冲蚀、临界条件、速敏效应、无阻流量、计划产量等。另外,还研究并设计了不同目标(单目标)优化配产模型的求解迭代算法。对于区块,则是以产量及其影响因素的关联关系(利用功能模拟原理建立)为基础,再辅以措施能力、储量、计划产量等作为约束条件,以各分项产量、各区块产量、各分项措施产量等为决策变量,研究并建立了产量最大、成本最低、效益最好(仅考虑单目标)的优化配产模型及产量最优控制模型,并设计了最优化模型的求解算法。 4、研究了气田开发方案的优选和多目标优化在研究了相似系数法和模糊综合评判法的基础上,对气井和气田的单目标优化方案按产量、采气速度和采出程度这三项指标对开发方案进行了优选排序,并且建立了以日产量最大、稳产时间最长、累计产量最大这三项目标为多目标的气井开发多目标优化模型和以产量最大、成本最低、效益最好这三项目标为多目标的气田开发产量构成、产量分配、措施产量构成多目标优化模型,并提出了求解思路。 5、研制单井及气藏动态预测与优化配产软件系统

论文目录:

1引言

1.1 气井及气藏优化配产的目的及意义

1.2 气井及气藏优化配产的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容、思路及创新点

1.3.1 研究的主要思路

1.3.2 研究的主要内容

1.3.3 本文的创新点

2 单井的动态预测与优化配产

2.1 普通气井的动态分析与预测

2.1.1 单井压降分析

2.1.2 单井压力预测

2.1.3 单井气流流动动态仿真

2.1.4 IPR曲线

2.2 凝析气井动态分析与预测方法

2.2.1 考虑凝析油气水三相相态的井筒动态预测模型

2.2.1.1 井筒动态预测模型选择

2.2.1.2 井筒最小携液预测模型选择

2.2.1.3 井筒凝析油气体系相态计算模型选择

2.2.2 凝析气井向井流入动态预测模型

2.2.2.1 基于常规相态的稳态法流入动态预测模型

2.2.2.2 考虑复杂微孔隙几何形态影响的非稳态流入动态预测模型

2.3 单井优化配产模型

2.3.1 最优的气嘴模型

2.3.2 产量最大优化模型

2.3.3 稳产时间最长优化模型

2.3.4 累计产量最大优化模型

2.3.5 优化配产模型的求解算法

3 区块及气藏的动态预测与优化配产

3.1 区块及气藏的动态分析及预测

3.1.1 区块及气藏的常规预测

3.1.2 功能模拟原理

3.1.2.1 功能模拟的原理

3.1.2.2 油气功能动态模拟的理论基础

3.1.3 功能模拟的方法

3.1.3.1 神经网络方法

3.1.3.2 微分模拟方法

3.1.4 区块及气藏的功能模拟预测模型

3.1.4.1 神经网络预测模型

3.1.4.2 微分模拟预测模型

3.2 气藏优化配产模型

3.2.1 系统分析

3.2.2 解决的关键问题及思路

3.2.3 开发指标关联关系的建立

3.2.4 模型的建立

3.2.5 开发指标的最优控制模型

4 气田开发规划方案的评选与多目标优化

4.1 相似系数法

4.1.1 量化模型的构造

4.1.2 指标权重

4.1.3 多指标综合未确知测度

4.1.4 相似数与相似权

4.2 气田综合开发规划方案评选

4.2.1 建立单指标未确知测度函数

4.2.3 相似数与相似权

4.2.4 识别

4.2.5 排序

4.3 模糊综合评判

4.3.1 模糊综合评判的初始模型

4.3.2 模糊综合评判的步骤

4.3.3 指标权重的确定

4.3.4 综合评判结果

4.3.5 结果比较

4.4 气田开发规划方案的多目标优化

4.4.1 气井开发多目标优化模型

4.4.2 气田开发产量构成多目标优化模型

4.4.3 气田开发产量分配多目标优化模型

4.4.4 气田开发措施产量最优构成多目标优化模型

4.4.5 多目标规划模型的求解

5 单井及气藏优化配产软件设计

5.1 软件结构

5.2 气井及气藏动态系统数据流图及数据库设计

5.2.1 气井及气藏动态系统数据流图

5.2.2 数据库设计

5.3 软件的模块功能及概要设计

5.4 软件的详细设计

5.4.1 静态建模

5.4.2 动态建模

6 单井及气藏优化配产实例分析

6.1 单井压降分析动态预测实例分析

6.1.1 IPR曲线

6.1.2 合理管径确定

6.1.3 压力预测

6.1.4 动态仿真

6.2 低渗凝析气藏气井衰竭开采动态预测实例分析

6.2.1 中原濮67凝析气藏地层流体相态特征分析

6.2.1.1 地层流体弹性膨胀特征分析

6.2.1.2 地层静态反凝析饱和度类比计算

6.2.1.3 地层流体相图形态及特征

6.2.1.4 关于油气藏类型分析的结论

6.2.2 考虑相态变化的井筒动态预测实例计算

6.2.2.1 濮气12井流出动态计算

6.2.2.2 最小携液产气量

6.2.2.3 不同油管尺寸下的最小携水产气量预测

6.2.3 考虑反凝析相态影响的稳态法流入动态实例分析

6.2.3.1 流入动态实例对比计算

6.2.3.2 影响凝析气井产量的因素研究

6.2.3.3 节点分析与携液曲线综合研究

6.2.4 考虑孔隙介质吸附界面相影响的流入动态实例分析

6.2.4.1 濮气12井测试过程及基本参数取值

6.2.4.2 考虑多孔介质吸附影响的参数计算

6.2.4.3 考虑多孔介质吸附影响的试井解释

6.2.4.4 濮气12井开采动态预测

6.3 单井优化配产实例分析

6.3.1 最优气嘴确定

6.3.2 稳产时间的确定

6.3.3 最大产量确定

6.3.4 最优产量确定

6.4 气藏优化配产实例分析

6.4.1 区块产量优化

6.4.2 产量构成优化

6.4.3 措施产量构成优化

7 结论与认识

致谢

参考文献

附录1 基础数据处理及计算

1.1 天然气物性参数

1.1.1 天然气的偏差因子Z

1.1.2 天然气的压缩系数

1.1.3 天然气的体积系数

1.1.4 天然气的密度

1.1.5 天然气的粘度

1.2 地层水物性参数

1.2.1 地层水的体积系数

1.2.2 地层水的压缩系数

1.2.3 地层水的粘度

1.2.4 地层水的密度

1.3 无阻流量计算

1.3.1 拟合法

1.3.2 一点法

1.4 储量及采收率计算

1.4.1 容积法

1.4.2 物质平衡法

1.4.3 经验法

附录 2.复杂孔隙介质中凝析油气体系相平衡模型

2.1 多元气-液两相相平衡计算模型

2.1.1 相平衡计算的热力学判据

2.1.2 两相平衡计算的物质平衡判据

2.1.3 两相平衡计算的热力学模型

2.3 复杂孔隙介质中多相流体相平衡计算模型

2.3.1 微孔隙介质中界面效应的现象学特征

2.3.2 考虑微孔隙界面效应的多相相平衡热力学判据

2.4 气液两相 PVT行为的状态方程

2.4.1 SRK(Soave-Redlish-Kwong)状态方程

2.4.2 PR(Peng-Robinson)状态方程

发布时间: 2006-01-11

气井及气藏优化配产方法研究及软件系统设计

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