出液氣井油管尺寸選擇與分析

徐勝愿 李勇 崔百祥（中原油田天然氣產銷廠，河南 濮陽 457001）

文23氣田構造上位于東濮凹陷中央隆起帶北部文留構造高部位，構造總體為基巖隆起背景上繼承發育的斷層復雜化的背斜，區域Ⅲ級斷層將氣田分割為主塊、東塊、西塊、南塊等4個獨立斷塊區；含氣層系為下第三系沙河街組沙四段，埋藏深度2750-3120m；儲層發育，砂層厚，平面比較穩定，內部連通性好；物性以低孔低滲為主，儲層孔隙度8.86-13.86%，滲透率0.27-17.12mD；甲烷含量89.28-97.13%，凝析油含量10-20g/m3；原始地層壓力38.62-38.87MPa，原始地層溫度113-120oC。為具有塊狀特征的層狀砂巖干氣藏。文23氣田合理選擇氣井油管尺寸，可以在合理發揮氣井產能、安全生產的前提下，節約不銹鋼防腐油管的投資，并盡可能延緩或避免氣井發生積液風險。

1 油管尺寸選擇分析

油管尺寸對氣井的影響主要表現在兩個方面：一是油管尺寸對氣井產量的影響；二是油管尺寸對氣井臨界流量的影響。

1.1 油管尺寸對氣井產量的影響

油管尺寸的改變會對氣井產量產生間接的影響，主要表現在油管尺寸改變-井筒摩阻改變-井筒壓力梯度改變-井底流壓發生變化-氣井產量發生變化，下面對油管尺寸對氣井產量影響的過程進行分析。

氣體在井筒中運移受井筒壓力分布的影響，我們對井筒中壓力梯度方程進行分析，公式如下：

壓力梯度方程

根據壓力梯度方程可知，井筒中任一位置的壓力梯度與重力、摩阻、動能壓降梯度這三項有關，其中動能壓降梯度與重力與油管尺寸無關，摩擦阻力與壓力梯度關系密切，考慮到氣井存在出液現象，這里選擇部分粗糙管紊流區摩阻計算公式，來分析油管尺寸對油管摩阻的影響。

由公式可以得出，管徑D增大，摩阻λ減小；在這里，我們選取Jain摩阻公式進行分析：

Jain摩阻公式

λ——摩阻系數；d——油管直徑

由Jain摩阻公式可以看出，隨著d減小，摩阻系數f增大，就會增大油管的摩阻損失，進而增大井筒壓力梯度，增大井底流壓。

井底流壓增加，氣井產能下降，下面結合氣井產能方程進行分析：

在目前地層壓力下，假設一系列產量，在不同產量下根據地層壓力和產能方程計算出井底流壓，根據上面的井底流壓公式計算出不同油管尺寸下的井口壓力，并繪制出氣井流入動態曲線和不同油管尺寸下的流出動態曲線。

流壓和不同油管尺寸下的井口壓力數據表

由表得出氣井流入動態曲線和不同油管尺寸下的流出動態曲線：

根據圖中兩種曲線的交點，在相同井底壓力下，可以統計出油管尺寸和產量的關系數據。

油管尺寸序號1 2 3 4 5 6（英寸）In 11?22?33?（內徑大小）m m 2540.350.36275.988.6產量(104m3/d)5.998.759.119.239.289.29

由數據表和曲線圖可以看出，當油管直徑從1″增到112″時，其產量增加幅度很大；管徑從112″增到2″時，其產量增幅較大；當管徑增到212″時，產量有一定的增加，但幅度減小；管徑增到3″時，產量增加很小，管徑再增加產量增加非常小。

1.2 油管尺寸對氣井臨界攜液流量的影響

通過Turner模型計算不同油管尺寸下氣井的臨界攜液流量：

式中A為油管截面積，在相同的地層壓力下，比較油管尺寸與臨界流量的關系。

臨界流量壓力(M Pa)1234567825mm 0.220.310.370.430.490.530.580.6240.3 mm 0.560.790.971.131.261.391.51.650.3 mm 0.871.231.521.751.972.162.332.562 mm 1.321.872.32.662.993.283.553.875.9 mm 1.982.813.453.994.484.915.325.69

以管徑為橫坐標，壓力為縱坐標，繪制下圖：

從圖中可以看出，不同油管尺寸在不同井底壓力下，臨界流量不同，油管尺寸越小，臨界流量越低，氣井可以根據臨界流量選擇油管尺寸。

2 結語

合理選擇氣井油管內徑要綜合考慮氣井的產量和油管的摩阻壓降損失、氣井攜液能力等因素的影響，油管尺寸選擇過大或過小都會對氣井正常生產產生影響。

[1]張同義,張曉輝,齊占奎.計算氣井油管摩阻系數的新方法［J］.天然氣工業，2007,27（3）：92-94.