普光氣田氣井合理配產方法分析

李 娜,黃炳光,操銀香(西南石油大學石油工程學院，四川 成都 610500)

黃德明,付德奎(中原油田普光分公司，四川 達州 635000)

普光氣田氣井合理配產方法分析

李 娜,黃炳光,操銀香(西南石油大學石油工程學院，四川 成都 610500)

黃德明,付德奎(中原油田普光分公司，四川 達州 635000)

應用最優化理論，針對普光氣田具體實際情況，根據流體流動的全部或部分流程，在一系列約束條件下建立適合普光氣田的“優化動態數學模型”，以“優化動態數學模型”獲得的最大產氣量作為單井合理產氣量。目前普光氣田井筒沒有積液，但氣田存在邊、底水，用該方法得到的配產量能達到控水的目的。并且對單井合理產氣量進行了參數敏感性分析，研究了單井配產氣量、氣嘴最大開度與氣嘴最大直徑之間的關系。結果表明,氣嘴直徑達到一定值后，單井配產氣量將不再增加，而保持穩定；氣嘴的大小與氣嘴最大開度并不是一個簡單的線性變化關系。

普光氣田；氣井配產；約束條件；配產方法

普光氣田位于四川省宣漢縣境內，川東斷褶帶石廟-普光北東[1]向背斜構造帶上，是川東北已探明的大型碳酸鹽巖構造-巖性氣藏,其主要含氣層系是上二疊統長興組及下三疊統飛仙關組。普光氣田屬于海相特大型、高豐度、高產、低溫、常壓、高硫化氫氣藏，同時還具有邊底水、儲層空間非均質性強等特點，為了保證氣田整體上高效生產，同時降低壓力快速下降而導致邊底水錐進對生產造成的影響，提高單井的開發效果，必須根據單井的動態儲量、氣井的實際生產狀況進行優化配產，使氣田達到開發要求。就目前礦場實際應用來看[2]，確定合理產量的方法也較多，如取氣井絕對無阻流量的1/3～1/6作為單井的合理產氣量，但該方法沒有考慮氣藏的非均質性等影響因素。為此，筆者針對普光氣田具體實際情況，從優化的角度，在一定約束條件下建立了確定普光氣田單井合理產氣量的最優控制模型。

1 約束條件

確定合理氣井產量是氣田高效、科學開發的基礎，是實現氣田長期高產、穩產的前提條件，單井的合理產氣量是指在一定的約束條件下獲得的最大產氣量，所以確定約束條件就顯得極為重要。

1)井底壓力計算 由于普光氣田目前存在邊底水，在干氣井井底流壓計算[3]的基礎上，建立采用如下考慮氣井產水時的井底壓力計算公式：

(1)

2)積液氣井最小流速 根據現場實際要求，一般采用橢圓模型(李閩模型)[4]計算臨界攜液量。橢圓模型(李閩模型)認為氣井攜液過程中，運動的液滴在壓差作用下呈橢球形，而不是Turner假設的球體，符合現場實際。根據橢球形進行氣井攜液公式的推導，得出氣井攜液臨界流量公式[5]為：

(2)

式中，p為壓力，MPa；Z為氣體偏差因子；T為熱力學溫度，K；A為油管截面積，m2；v為氣井排液最小流速，m/s。

4)氣井穩產時間 設日產量為qsc，則在穩產年限內的累積產氣量為：

Gp=atqsctn

(3)

式中，Gp為累積產氣量，108m3；αt為有效生產天數，d；t為穩定生產年限，a(或mon)；n為氣藏生產井數。

對于非均勻布井的封閉性氣藏，單井的壓力可近似表示為：

(4)

式中，Gj(j=1，2，…，n)為單井控制儲量，m3；pi為原始條件下的壓力,MPa；Zi為原始偏差因子。

2 合理產氣量的確定

針對普光氣田的實際情況，建立了確定普光氣田單井合理產氣量的最優控制模型。單井合理產氣量的數學模型為(目標函數)：

maxqsc(a1,a2,a3,…,a15,pR,psep)

(5)

由上述的氣藏單井合理產氣量的數學模型和所給出的一系列約束條件，可以確定普光氣田的單井合理產氣量。

3 實例計算與分析

1) 計算結果 普光氣田P104-1井目的層位：飛仙關組～長興組；井段：5503.7～5892.6m；氣層厚度219.1m，共測井解釋273.5m(垂厚232.1m)/52層，氣藏溫度120℃，油管內徑76mm，氣液兩相界面張力30mN/m，氣嘴最大直徑為12mm。P104-1井攜液臨界流量計算結果見表1。由表1可以看出，P104-1井攜液臨界流量小于產氣量，氣井未積液，由于普光氣田目前產凝析水可以直接用單相流計算井底壓力。

圖1 氣井生產系統各部分壓降示意圖

計算結果如表2。由表2可以看出P104-1井的配產量為62×104m3/d，高于該井無阻流量百分比確定的配產量。

表1 P104-1井攜液臨界流量計算結果

表2 P104-1井優化配產計算結果

2)參數敏感性分析(氣嘴大小影響) 針對普光氣田P104-1井的同一套數據采用不同的氣嘴大小進行分析。計算結果如表3所示。單井配產氣量、氣嘴最大開度與氣嘴最大直徑曲線如圖2所示。

圖2 單井配產氣量、氣嘴最大開度與氣嘴最大直徑關系圖

表3 不同氣嘴條件下計算結果

由圖2(a)可以看出：①當氣嘴最大直徑比較小時，曲線隨氣嘴最大直徑的增加而快速上升；②當氣嘴最大直徑比較大時，曲線呈緩慢上升狀態，隨著氣嘴最大直徑的增加，曲線越來越平緩，最終趨于水平狀態。表明氣嘴最大直徑達到一定值后，單井配產氣量將不再增加，而保持穩定。建議普光氣田氣井在配產時，取12mm氣嘴比較適宜，最大不超過15mm氣嘴，因為在15mm之后增加氣嘴并不增加產氣量。

由圖2(b)可以看出：①當氣嘴最大直徑比較小時，氣嘴最大開度變化不大；②當氣嘴最大直徑比較大時，氣嘴最大開度呈快速下降狀態；③隨著氣嘴最大直徑的繼續增加，曲線下降越來越平緩，表明氣嘴直徑的大小與氣嘴最大開度之間并不是一個簡單的線性變化關系。

4結論

1)無阻流量百分比確定的配產量為48×104m3/d，筆者的配產方法得到的配產量為62×104m3/d，地層壓力為52MPa，目前井筒沒有積液，但普光氣田存在邊、底水，用該方法得到的配產量一方面能達到控水的目的，計算出的合理配產量符合普光氣田的實際生產狀況。

2)單井配產氣量隨氣嘴開度的增加而上升，當氣嘴直徑達到一定值后，單井配產氣量將不再增加，而保持穩定。建議普光氣田氣井在配產時，取12mm氣嘴比較適宜，最大不超過15mm氣嘴。

3)氣嘴最大開度隨氣嘴直徑的增加卻沒有發生變化，當氣嘴直徑達到一定值后，氣嘴開度開始下降，最終下降到0%，表明氣嘴的大小與氣嘴最大開度并不是一個簡單的線性變化關系。

[1]楊福濤.普光氣藏地質特征研究方法綜述[J].油氣地質與采收率,2010,17(3):45-47.

[2] 尚萬寧.氣井優化配產研究[D].成都：西南石油大學,2002.

[3] 郭翼義.天然氣井流計算及試井理論分析[M].北京：石油工業出版社，2008.

[4] 黃炳光,劉蜀知,唐海,等.氣藏工程與動態分析方法[M].北京:石油工業出版社,2004.

[5] 王怒濤.實用氣藏動態分析方法[M].北京:石油工業出版社,2011.

[6] 李仕倫.天然氣工程[M].北京:石油工業出版社,2008.

[編輯] 洪云飛

TE377

A

1673-1409(2012)05-N136-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.045

2012-01-25

李娜(1985-)，女，2008年大學畢業，碩士生，現主要從事油氣藏工程和試井方面的研究工作。