氣井直井井筒積液分析應(yīng)用

蔣玉勇，張 沂，李志敏，馬海軍，宋 波，趙建武

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西 西安 710018）

1969年，Turner比較了垂直管道舉升液體的兩種物理模型，認(rèn)為液滴理論推導(dǎo)出的公式可以較準(zhǔn)確地預(yù)測積液的形成，Turner同時(shí)指出這些公式對(duì)高氣液比井適用[1]。運(yùn)用 Turner模型對(duì)研究區(qū)凝析氣田單井是否積液進(jìn)行預(yù)測時(shí)發(fā)現(xiàn)氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)均在對(duì)角線的下面[2]。即表明利用 Tumer攜液模型對(duì)本研究區(qū)實(shí)例井進(jìn)行分析預(yù)測，這些井均處在積液狀態(tài)，這同各井均處在正常生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)際情況不符，因此該理論公式不適用于本研究區(qū)（圖1）。

圖1 Turner排液模型

針對(duì)于研究區(qū)實(shí)際情況，選擇了西南石油大學(xué)李閩等人所研究的氣井極限流量計(jì)算新模型，運(yùn)用新模型對(duì)研究區(qū)凝析氣田單井進(jìn)行預(yù)測分析，發(fā)現(xiàn)氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)所計(jì)算的點(diǎn)，均在對(duì)角線的上面半部分，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況生產(chǎn)數(shù)據(jù)相吻合（圖2）。因此采用李閩等人所研究的氣井極限流量計(jì)算模型公式，來對(duì)研究區(qū)進(jìn)行氣井井筒積液分析。

圖2 李閩氣井極限流量模型

1 直井最低攜液產(chǎn)量

根據(jù)李閩氣井極限流量模型公式（式1、式2），一般天然氣的相對(duì)密度介于0.58～0.68 g/cm3之間，計(jì)算時(shí)取0.6 g/cm3，溫度取130℃，氣水界面張力60 mN/m，水的密度為1074 kg/m3。壓縮因子由Hall公式方法確定，根據(jù)天然氣的相對(duì)密度可以確定天然氣的密度[3]。帶入公式并進(jìn)行簡化，得到研究區(qū)李閩氣井極限流量簡化公式（式3）。

氣井最小攜液流速：

對(duì)應(yīng)最小攜液流量：

研究區(qū)直井氣井最小攜液產(chǎn)量公式：

式中：v—液滴在氣流中的運(yùn)動(dòng)速度，m/s；

vg—?dú)饩乓鹤钚×魉伲琺/s；

S—橢球形液滴表面積，m2；

h—橢球形液滴高度，m；

ρL—液體的密度，kg/m3；

ρg—天然氣密度，kg/m3；

CD—曳力系數(shù)，無因次；

σ—?dú)庖罕砻鎻埩Γ琋/m；

V—液滴體積，m3；

A—油管截面積，m2；

p—壓力，MPa；

T—溫度，K；

Z—p，T條件下的氣體偏差因子；

qsc—產(chǎn)氣量，m3/d。

進(jìn)而分析不同油管尺寸在不同壓力下所需最低攜液產(chǎn)量，選擇常用管柱2.375 in、2.875 in、3.5 in尺寸來進(jìn)行分析。來進(jìn)一步分析研究區(qū)凝析氣田油管尺寸對(duì)氣井的積液影響，運(yùn)用新的氣井極限流量計(jì)算模型作出了不同油管尺寸在不同時(shí)期（壓力）下所需最低攜液產(chǎn)量的關(guān)系圖（圖 3）[4-5]。并分析得到如下結(jié)論：

（1）油管直徑越大，所需最低攜液產(chǎn)量越高，攜液能力越差；

（2）采用2.875 in油管生產(chǎn)，最小攜液流量2×104m3～7×104m3；

（3）為提高排液效果，在工藝許可的條件下，可考慮對(duì)低產(chǎn)井采用2.375 in油管生產(chǎn)。

圖3 不同油管尺寸最低攜液產(chǎn)量與壓力關(guān)系

2 最優(yōu)化產(chǎn)量分析

研究區(qū)氣井僅有W1井進(jìn)行過產(chǎn)能測試，結(jié)合IPR曲線分析W1井產(chǎn)能遞減不同時(shí)期最優(yōu)化產(chǎn)量。根據(jù)該井管柱結(jié)構(gòu)分析，主要管柱尺寸為2.875 in。經(jīng)分析采用2.875 in油管生產(chǎn)時(shí)，測試時(shí)間段最優(yōu)化產(chǎn)量為6×104m3（圖4）。同時(shí)需要注意的是IPR曲線反映單井流壓與產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化過程，具有時(shí)效性，即IPR反應(yīng)單井產(chǎn)能動(dòng)態(tài)遞減的過程。

圖4 不同油管尺寸最低攜液產(chǎn)量與壓力關(guān)系圖與W1井IPR曲線交匯圖

3 應(yīng)用實(shí)例

選擇目前已有壓力梯度測試資料的直井，分析理論研究與實(shí)際情況的一致性。其中5口直井中3口井壓力梯度測試時(shí)實(shí)際產(chǎn)氣量小于最小攜液產(chǎn)量，壓力梯度測試時(shí)測試范圍皆存在積液，其中壓力梯度皆在1 MPa/100 m左右。而另外2口井實(shí)際產(chǎn)氣量大于小攜液產(chǎn)量，壓力梯度反應(yīng)出為氣相無積液的特征（圖5、表1）。因此該理論公式與實(shí)際研究區(qū)單井積液情況較為吻合。

圖5 研究區(qū)直井積液分析

故利用該理論對(duì)研究區(qū)目前開井生產(chǎn)的 20口進(jìn)行積液情況分析，其中18口存在積液（表2）。

針對(duì)目前產(chǎn)氣量大于1/2最小攜液產(chǎn)量的井進(jìn)行短期擴(kuò)嘴排液，對(duì)產(chǎn)氣量小于1/2最小攜液產(chǎn)量井加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測并關(guān)注井口產(chǎn)量壓力變化，防止積液嚴(yán)重而影響單井產(chǎn)量。

4 結(jié)束語

利用李閩等人所研究的氣井極限流量計(jì)算模型公式，對(duì)研究區(qū)氣井進(jìn)行井筒積液分析。理論公式所計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況較為吻合。并分析得到，研究區(qū)直井目前積液情況較為嚴(yán)重，根據(jù)礦場實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，制定出對(duì)目前實(shí)際產(chǎn)氣量大于1/2最小攜液產(chǎn)量的井進(jìn)行短期擴(kuò)嘴排液，以減緩積液情況。并對(duì)積液嚴(yán)重的井，為防止過早因積液而停噴，及時(shí)進(jìn)行后續(xù)措施，以提高產(chǎn)量和開井率。

表1 研究區(qū)5口直井實(shí)測壓力梯度分析積液情況與最小攜液產(chǎn)量對(duì)比

表2 研究區(qū)20口直井積液分析

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