一种评价气井单井产能装置及方法技术领域
本发明涉及石油天然气勘探和开发过程中评价技术，是一种模拟气井单井开采确
定不同工作制度下的产能的一项技术，特别涉及一种评价气井单井产能装置及方法。
背景技术
陕北有许多气田都属于典型的低孔低渗气藏，这些气井单层产能低，单层开采往
往达不到工业产能，为了获得经济的产能，而很多气井都采用多层合采的方式进行生产，这
种开发方式不仅能够提高单井产能，而且能改善整个气田的开发效益。多层合采在现场上
已应用多年，虽在井下管柱、合采方式等方面进行了较深入的研究，但对多层合采渗流特
征、产量预测以及合理配产等方面的研究相对较少，特别在低渗气藏方面更是如此。因此对
一个特定的气藏来说，单井多层合采开发方式仍存在着优化空间。
目前，对单井多层低渗气藏进行多层合采时,其产气特征方面的研究主要是通过
数值模拟、试井分析等方法,采用物理模拟实验方法研究该问题的相关文献相对很少，成都
理工大学杨鹏曾采用长岩心并联油层物理实验开展了该方面的研究工作。
气田的开发离不开对单井产能的预测，单井产能的好坏直接影响储层采收率的提
高。以往求取气井单井产能的预测都是通过数值模拟和试井解释获得的，通过软件运算，预
测单井的产能。在室内通过实验的方法求取还没有公开的报道，主要是室内模拟单井产能
技术比较复杂，需要更多精度很高的测量设备，其次是人员问题，懂实验的，不懂现场开采
技术和对储层评价，而懂现场开采和储层评价的，不懂实验设备，如何将二者有机的结合，
是这项发明技术的关键。
本发明通过两项技术的结合，设计出一套单井产能评价流程。
发明内容
以往求取气井单井产能的预测都是通过数值模拟和试井解释获得的，通过软件运
算，预测单井的产能。在室内通过实验的方法求取还没有公开的报道，主要是室内模拟单井
产能技术比较复杂，需要更多精度很高的测量设备，其次是人员问题，懂实验的，不懂现场
开采技术和对储层评价，而懂现场开采和储层评价的，不懂实验设备。
为了克服上述问题，本发明提供一种评价气井单井产能装置及方法，通过实验设
备模拟预测出单井产能，求得单层单采和多层合采开发模型，评价各种开采模型产能的影
响因素及不同废弃压力时储层单元的采出程度。通过本发明，研究多层合采井产量的主要
影响因素，开展合理工作制度优化，在不同储层特征结合条件下，优化出合理生产压差、合
理产能，达到提高气藏开发效益的最终目的。通过这项发明，找出影响储量动用的因素，制
定合理产量,优化井网井距，提高最终采收率；并通过对压力影响的研究，进一步指导多层
合采井是否放大压差生产，提高管网压力的均衡性。
本发明采用的技术方案为：
一种评价气井单井产能装置，包括气源和恒温箱，所述气源上并列连接有多个岩心夹
持器，所述的每个岩心夹持器进口端与气源连接，岩心夹持器与气源之间还设置有标准气
瓶，所述每个岩心夹持器的出口端均连接有回压阀，所述岩心夹持器内放置有岩心，所述岩
心夹持器上方连接有环压泵；所述回压阀、岩心夹持器、标准气瓶均位于恒温箱中。
所述岩心夹持器两端均设有压力表，所述压力表位于恒温箱中。
所述回压阀的出口端设有气量计，所述气量计位于恒温箱外。
一种评价气井单井产能方法，具体步骤为：
步骤一 将选取的岩心样品装入岩心夹持器中；
步骤二 使用环压泵给实验的岩心加围压，模拟上覆岩石压力；
步骤三 打开气源出口阀调节压力，模拟气藏压力梯度，同时打开标准气瓶进口阀和出
口阀、岩心加持器进口阀，关闭岩心加持器出口阀，为岩心饱和试验气体，待进气端标准气
瓶与采气端压力一致后，关闭气源阀1.5-2. 5小时；
步骤四 用回压阀模拟井口采气装置，打开回压阀，调节出口压力的大小，记录实验时
间、压力、采出的气体流量，当采气端压力达到气藏废弃压力后，完全打开回压阀，将残余气
体全部放出，得出整个模拟实验气藏的地质储量，计算不同开采阶段的采收率，模拟开采实
验结束。
所述步骤二中，加压后的岩心夹持器通过恒温箱进行加热，温度设置为实际地层
温度。
所述步骤三中，模拟气藏压力梯度，待进气端标准容器与采气端压力一致后，关闭
气源阀稳定2小时。
所述步骤四中，通过压力表测试压力。
所述步骤四中通过气量计计量采出的气体流量。
本发明的有益效果为：
通过本项发明，可以模拟单层单采和多层合采模式，分析不同影响因素对产能的影响，
是一种多功能的流程。2011年在气田多层合采气井产出特征研究得到应用，该流程从模拟
实际储层和气藏特征的角度弄清楚对产层贡献起决定作用的主要因素和次要因素，优化气
井合理配产，能够为气田开发中后期稳定生产的目标提供有力的技术支持和保障。同时。找
出影响储量动用的因素，制定合理产量,优化井网井距，提高最终采收率；并通过对压力影
响的研究，进一步指导多层合采井是否放大压差生产，提高管网压力的均衡性。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，附图标记为：1、气量计；2、回压阀；3、压力表；4、岩心；5、岩心夹持器；6、环压
泵；7、标准气瓶；8、气源；9、恒温箱； a、进口阀；b、出口阀。
具体实施方式
实施例1：
以往求取气井单井产能的预测都是通过数值模拟和试井解释获得的，通过软件运算，
预测单井的产能。在室内通过实验的方法求取还没有公开的报道，主要是室内模拟单井产
能技术比较复杂，需要更多精度很高的测量设备，其次是人员问题，懂实验的，不懂现场开
采技术和对储层评价，而懂现场开采和储层评价的，不懂实验设备。
为了克服上述问题，本发明提供如图1所示的一种评价气井单井产能装置及方法，
通过实验设备模拟预测出单井产能，求得单层单采和多层合采开发模型，评价各种开采模
型产能的影响因素及不同废弃压力时储层单元的采出程度。通过本发明，研究多层合采井
产量的主要影响因素，开展合理工作制度优化，在不同储层特征结合条件下，优化出合理生
产压差、合理产能，达到提高气藏开发效益的最终目的。通过这项发明，找出影响储量动用
的因素，制定合理产量,优化井网井距，提高最终采收率；并通过对压力影响的研究，进一步
指导多层合采井是否放大压差生产，提高管网压力的均衡性。
一种评价气井单井产能装置，包括气源8和恒温箱9，所述气源8上并列连接有多个
岩心夹持器5，所述的每个岩心夹持器5进口端与气源8连接，岩心夹持器5与气源8之间还设
置有标准气瓶7，所述每个岩心夹持器5的出口端均连接有回压阀2，所述岩心夹持器5内放
置有岩心4，所述岩心夹持器5上方连接有环压泵6；所述回压阀2、岩心夹持器5、标准气瓶7
均位于恒温箱9中。
本发明中，气源8提供进气，环压泵6对岩心4进行加压，模拟其实验所需要的压力，
回压阀2通过放气来模拟井口开采压力。标准气瓶7的作用是利用波马定律，计算储层中开
采前后气体总量。恒温箱9可模拟各种情况下的温度，能及时模拟实时地层温度。本发明可
以模拟单层单采和多层合采模式，分析不同影响因素对产能的影响，是一种多功能的流程。
2011年在气田多层合采气井产出特征研究得到应用，该流程从模拟实际储层和气藏特征的
角度弄清楚对产层贡献起决定作用的主要因素和次要因素，优化气井合理配产，能够为气
田开发中后期稳定生产的目标提供有力的技术支持和保障。同时。找出影响储量动用的因
素，制定合理产量,优化井网井距，提高最终采收率；并通过对压力影响的研究，进一步指导
多层合采井是否放大压差生产，提高管网压力的均衡性。
实施例2：
基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述岩心夹持器5两端均设有压力表3，所述压
力表3位于恒温箱9中。
所述回压阀2的出口端设有气量计1，所述气量计1位于恒温箱9外。
本实施例中提供一种评价气井单井产能方法，具体步骤为：
步骤一 将选取的岩心4样品装入岩心夹持器5中；
步骤二 使用环压泵6给实验的岩心4加围压，模拟上覆岩石压力；
步骤三 打开气源8出口阀b调节压力，模拟气藏压力梯度，同时打开标准气瓶7进口阀a
和出口阀b、岩心加持器5进口阀a，关闭岩心加持器5出口阀b，为岩心4饱和试验气体，待进
气端标准气瓶7与采气端压力一致后，关闭气源阀1.5-2. 5小时；
步骤四 用回压阀2模拟井口采气装置，打开回压阀2，调节出口压力的大小，记录实验
时间、压力、采出的气体流量，当采气端压力达到气藏废弃压力后，完全打开回压阀2，将残
余气体全部放出，得出整个模拟实验气藏的地质储量，计算不同开采阶段的采收率，模拟开
采实验结束。
所述步骤二中，加压后的岩心夹持器5通过恒温箱9进行加热，温度设置为实际地
层温度。
所述步骤三中，模拟气藏压力梯度，待进气端标准容器与采气端压力一致后，关闭
气源阀稳定2小时。
所述步骤四中，通过压力表3测试压力。
所述步骤四中通过气量计1计量采出的气体流量。
本发明是将气藏微缩，设计不同的地层模型流程，开展单层和多层合采的室内实
验，通过在不同生产压差、不同渗透率极差、不同含气饱和度、不同储层组合等条件下多层
合采的室内实验，分析多层合采层间产量影响和层间干扰，并对最终采收率进行评价，从实
验的角度总结对多层合采气井层间产出特征影响的主要控制因素和次要控制因素。
本实验流程由可进行单层单采和多层合采实验，实验之前，需根据实际地层参数
选择适宜的实验模拟参数值，使得各参数接近研究区地层真实情况，以确保实验结果的准
确性和适用性。
单层单采实验步骤：
1．先将选取的样品装入岩心夹持器5中，使用环压泵6给实验岩心4加围压，模拟上覆岩
石压力，通过恒温箱9给岩心夹持器5加热，温度设置为实际地层温度。
2．打开气源阀8，为岩心4饱和试验气体，模拟气藏压力梯度，待进气端标准气瓶7
与采气端压力一致后，关闭气源阀稳定1.5-2.5小时。本步骤是利用波马定力，计算储层中
开采前后气体总量。
3．用回压阀2模拟井口采气装置，打开回压阀2，调节出口压力的大小，记录实验时
间、压力、采出的气体流量，当采气端压力达到气藏废弃压力后，完全打开回压阀2，将残余
气体放出，得出整个模拟实验气藏的地质储量，计算不同开采阶段的采收率，模拟开采实验
结束。流程可以通过改变不同实验条件，可以分析单井产能的影响因素，如地层压力、开采
流速、气藏含水饱和度、上覆压力、储层的非均质性。
多层合采实验步骤：
1．先将标记好的岩心4分别装入并联的岩心夹持器5中，通过恒温箱给岩心夹持器5加
热，温度设置为实际地层温度。打开气源阀8，为岩心4饱和试验气体，模拟气藏压力梯度，待
进气端标准容器7与采气端压力一致后，关闭气源阀稳定1.5-2.5小时。
2．用回压阀2模拟井口采气装置，根据实验设计要求，控制不同的开启时机，模拟
气藏初期合采及不同时机产层合采接替的生产方式，记录实验压力、时间、采出的气体流量
数据，评价不同合采方式对气藏开发效果的影响。
3．采气端压力达到气藏废弃压力后，完全打开回压阀2，将残余气体放出，分别统
计各层模拟实验气藏的地质储量，计算各开采阶段的采收率，模拟开采实验结束。流程可以
模拟层间和层内开采模式。
本发明是一种全新的评价气井单井产能的流程。它不仅能评价单井单层单采和多
层合采的产能，而且还能分析影响单井产能的影响因素。与其他方法相比，易组装，易操作，
评价更直接。在石油科研院所和油田实验室中，可以作为评价气井单井产能的实验流程，对
其他研究机构评价储层的产能也是一种辅助研究手段。应用前景广阔。