最小攜液模型在高橋區低壓產水氣井應用研究

袁繼明 ，艾慶琳 ，謝 姍 ，田 敏 ，何 磊 ，伍 勇

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西西安 710018）

最小攜液模型在高橋區低壓產水氣井應用研究

袁繼明1，2，艾慶琳1，2，謝 姍1，2，田 敏1，2，何 磊1，2，伍 勇1，2

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西西安 710018）

靖邊氣田高橋區主力產層馬五12含氣飽和度低，導致氣井生產過程中，井口壓力低，產水量大，氣井積液情況嚴重，已有臨界攜液計算模型判識情況與實際結果出入較大，因此在篩選適合高橋區的最小攜液模型基礎上，對產水氣井攜液模型機理分析，修正氣體舉升過程中相關參數，建立高橋區產水氣井最小攜液模型，預判產水氣井積液狀況，優化氣井工作制度，并為排水采氣措施制定提供依據。

含氣飽和度；最小攜液模型；工作制度；排水采氣

1 氣井最小攜液模型研究綜述

氣井開采過程中，為防止井筒積液，影響氣井生產，需對氣體攜液能力進行研究，其中，液滴舉升模型是人們研究重點，目前，現場應用較為廣泛的分別是Turner提出的球狀液滴模型[1，2]、李閩提出的橢球狀液滴模型[3]及王毅忠提出的球帽狀液滴模型[4]，相應的最小攜液流速計算公式如下：

球狀液滴模型：

橢球狀液滴模型：

球帽狀液滴模型：

利用這3種模型對高橋區產水氣井積液情況進行判別，均出現一定誤差，分析具體原因，靖邊氣田高橋區馬五1+2氣藏是靖邊氣田本部下古馬五1+2氣藏儲層向南延伸，在氣體成藏過程中，由于該區距離靖邊氣田本部馬五1+2氣藏較遠，一方面由于驅替壓力弱，導致儲層束縛水飽和度較高，在開發過程中，氣井普遍低壓低產，攜液能力較弱，氣井容易積液，影響正常生產，導致高橋區氣井生產過程中，因井口壓力過低，為了防止井筒及輸氣管線產生水合物堵塞管線而注入的甲醇，由此改變了井筒內氣液界面張力，進而導致計算過程中曳力系數取值的準確性，因此需要根據高橋區實際生產情況來選取適合本區的曳力系數，建立適合高橋區最小攜液模型，準確判識氣井積液情況，并以此制訂氣井合理工作制度及下一步排水采氣工藝措施，保證氣井正常生產十分必要。

2 高橋區最小攜液模型確定

2.1 攜液模型初步篩選

采用前述3種模型對高橋區產水氣井積液情況進行判別，首先，建立井口條件下3種模型在不同壓力下氣井臨界攜液流量圖版，然后根據高橋區產水氣井井口壓力及產量在圖版上位置，可得到3種模型判識積液結果，結合氣井實際積液情況，可識別3種方法的準確程度（見圖1）。

圖1 基于3種經典模型判別高橋區產水氣井積液情況Fig.1 Based on 3 classic model of water producing gas wells on Gaoqiao area

通過圖1可以看出Turner模型與實際生產情況差異較大，這也是國內學者普遍觀點；李閩臨界攜液模型計算得到結果與高橋區實際情況亦存在偏差，與前兩者相比，王毅忠提出的模型與高橋區生產動態特征相似，但仍存在一定誤差，因此可以在王毅忠臨界攜液模型基礎上，建立高橋區氣井攜液模型。

2.2 曳力系數修正

根據鄭軍等[6]研究成果，分析產生判識誤差主要原因是由于高橋區氣井生產過程中，為了防止井筒及輸氣管線產生水合物堵塞管線而注入的甲醇，由此改變了井筒內氣液界面張力，進而導致計算過程中曳力系數取值的準確性，因此需要根據高橋區實際生產情況來選取適合本區的曳力系數，根據高橋區130口產水氣井的實際積液情況，結合圖版擬合，確定本區曳力系數實際取值在2.5較為準確，初步判斷在井口條件下氣井計算積液氣井91口，符合率達到91.5%（見圖2），相應的臨界流速及臨界流量計算公式為：

圖2 基于改進模型判別高橋區產水氣井積液情況Fig.2 Based on improved model of water producing gas wells on Gaoqiao area

圖3 高橋區G-X1井生產曲線Fig.3 Gaoqiao area G-X1 well production curve

2.3 應用效果

高橋區G-X1井投產初期氣井生產較為穩定，后隨著井口產量降低，井筒壓力下部梯度與上部梯度開始出現差異，油套壓差增大，該井井筒內發生積液（見圖3）；根據高橋區臨界攜液流量計算公式認為，判斷該井產量為1.0×104m3/d可以減緩井筒積液趨勢，并降低產水，通過氣井生產曲線可以看出該井在后期進行提產以后，氣井油套壓差降低，井筒積液得到有效緩解，表明了公式的正確性（見圖4）。

圖4 高橋區G-X1井積液判識圖版Fig.4 Gaoqiao area G-X1 well fluid identification chart

3 結論

（1）根據最新研究成果，建立不同井口壓力下最小攜液流量/氣井產量圖版，確定適合高橋區氣井最小攜液模型為橢球形液滴模型；

（2）考慮氣井注醇對界面張力影響，修正氣井舉升的曳力系數，認為曳力系數取值在2.5更加符合本區生產實際，并建立相應最小流速計算公式；

（3）該方法簡單快捷，適合現場快速有效判識本區氣井積液情況，為該區產水氣井工作制度優化及下一步排水采氣措施制訂提供基礎。

符號說明：

vg-氣井臨界攜液流速，m/s；ρL-液體的密度，kg/m3；ρg-氣體的密度，kg/m3；CD-曳力系數，無因次；σ-氣水界面張力，N/m；qsc-氣井臨界攜液流量，104m3/d；A-油管面積，m2；p-井口壓力，MPa；T-溫度，K；Z-氣體偏差系數。

［1］李士倫.天然氣工程［M］.北京：石油工業出版社，2008：217-222.

［2］楊繼盛.采氣工藝基礎［M］.北京：石油工業出版社，1992：329-335.

［3］李閩，郭平，譚光天.氣井攜液新觀點［J］.石油勘探與開發，2001，28（5）：105-106.

［4］王毅忠，劉慶文.計算氣井最小攜液流量的新方法［J］.大慶石油地質與開發，2007，26（6）：82-85.

［5］袁繼明.孔灘及興隆場低壓氣藏小產井井筒積液及泡排方法研究［D］.成都：西南石油大學，2010.

［6］鄭軍，閆長輝，張文宏，等.大牛地氣田氣井最小攜液產量研究［J］.油氣地質與采收率，2011，18（1）：70-73.

［7］馬海濱，馮朋鑫，王憲文，等.一種計算蘇里格氣田最小攜液流量的方法［J］.天然氣技術與經濟，2014，8（6）：25-26.

Application of minimum liquid carrying model in low pressure water producing gas well in Gaoqiao

YUAN Jiming1，2，AI Qinglin1，2，XIE Shan1，2，TIAN Min1，2，HE Lei1，2，WU Yong1，2
（1.National Engineering Laboratory for Low Permeability Petroleum Exploration and Development，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Gaoqiao district gasfield main production layer Ma512gas saturation is low,resulting in gas production process,the wellhead pressure is low,water production,gas well has been in serious condition.The critical liquid carrying model identification and the actual result discrepancy.Based critical fluid model is therefore suitable for the screening area in Gaoqiao the model of mechanism,liquid water producing gas wells with gas analysis,modify the parameters in the process of lifting,the establishment of Gaoqiao district water producing gas well critical fluid model to predict water production gas well,optimize the working system of gas well,and will provide the basis for drainage gas recovery measures.

gas saturation；minimum liquid model；working system；drainage gas recovery

TE372

A

1673-5285（2017）11-0020-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.005

2017-10-13

中國石油重大專項“低/特低滲透油藏有效開發技術研究”項目“長慶油田油氣當量上產5000萬噸關鍵技術研究”，項目編號：2011E-1306。

袁繼明，男（1982-），碩士，2010年畢業于西南石油大學油氣田開發工程專業，現主要從事氣田開發和科研工作，郵箱：yuanjm_cq@petrochina.com.cn。