A氣田氣井井底壓力計算模型研究進展

鄒翔 小春 張雅婕 楊其武

摘要：分析計算天然氣從井底到地面的氣井井筒過程中的壓力動態，是進行氣井設計和動態分析的重要基礎。通過分析計算可以了解氣井的生產狀況，以及井中流體的流動狀態及其規律，繼而可以制定出氣井在不同生產條件下的合理的工作制度。

關鍵詞：動態分析;工作制度;

通過對氣井井底壓力計算模型研究進展的對比分析，對應用性較強模型的適用范圍和優缺點進行了總結，并在此基礎上初步闡述了模型研究的未來發展方向。

1.干氣井井底壓力計算模型

氣井井底流壓測試有較大的風險性，施工難度大，有時很難對一些高壓氣井進行下壓力計的操作，有的井則因管柱或水化物等其它原因測試儀器下不到井底，所以需要利用井口資料確定氣井井底壓力，這樣可以節省人力、財力。鑒于以上情況，根據井口資料計算井底壓力，可將計算方法分為以下兩種即：靜止氣柱井底壓力計算法和流動氣柱井底壓力計算法。

（3）環形空間流動氣柱

干氣井井底壓力計算模型的適用范圍：氣井關井時，油管和環形空間內的氣柱都不流動，井口壓力穩定后，錄取井口最大關井壓力，按靜止氣柱公式計算氣層壓力。氣井生產時，計算井底流動壓力的方法視生產情況而定。如果油管采氣，套管閘門關閉，油管與環形空間連通。通常，這種情況下錄取井口套管壓力，仍按靜止氣柱計算井底流動壓力;反之，環形空間采氣而油管生產閘門關閉，油管與環形空間連通，錄取井口油管壓力后仍按靜止氣柱計算井底流動壓力。只要存在靜止氣柱和油、套管之間沒有封隔器封隔，就應該盡可能用靜止氣柱公式計算井底壓力。

干氣井井底壓力計算模型的優點：模型的建立主要根據能量守恒定律，遵循物理規律，建模機理科學;同實測法相比較，這種方法具有快速、準確的特點;能大幅度地減輕工人的勞動強度、提高勞動生產率;減輕試井車輛的使用時間，從而獲得良好的經濟效果;對于環境惡劣、不易直接測壓的氣井，用計算方法求出井底壓力可以保證分析資料的齊全，有利于氣田的開發動態分析。

干氣井井底壓力計算模型的缺點：油管或環形空間管壁長期與氣、水接觸，腐蝕、垢鹽、水垢等因素會使管壁的絕對粗糙度變化很大，流動氣柱公式中的摩阻系數難以準確確定;倘若氣量計算不準確，油管沒有下到氣層中部以及流動氣柱公式中沒有考慮動能項等會影響到按流動氣柱計算井底流動壓力計算精度;井筒平均溫度的計算沒有考慮大氣溫度的影響，而平均溫度計算的準確性直接影響計算井底壓力和天然氣偏差系數的精度;井筒氣體平均壓力的計算方法是按水平輸氣管推出的，對垂直管流誤差大;實際井筒中溫度和壓縮因子隨井深的變化不是線性關系，會影響井底壓力計算的精度;不適合高深井的井底壓力計算，會造成很大的誤差。

目前，常用的計算氣井井底壓力的方法有：平均參數法[4]、Cullender&Smith方法[1]、Sukkar-Cornell方法[2]、Aziz方法[3]。在我國石油礦場使用最多的是平均參數法。該方法非常簡單，但誤差較大。公認的精確方法是Cullender&Smith方法，卻由于此法比平均參數法復雜且費時，因而在我國礦場較少采用。

鑒于以上其他三種模型所存在的問題，李志平和趙必榮提出了用加權溫度、加權壓縮系數計算氣井井底壓力的方法，并用最優化理論對權重進行了研究，得出了權重值。通過大量實測井資料的計算表明，不管是動氣柱還是靜氣柱，此方法與Cullender & Smith方法計算結果具有同等精度，計算速度快于Cullender & Smith方法，這無疑將成倍提高試井解釋速度。

李志平干氣井井底壓力計算模型的適用范圍：本模型的算法均適合計算氣井井底壓力的動氣柱和靜氣柱的計算方法;在應用此模型時，需要井底壓力實測數據。

李志平干氣井井底壓力計算模型的優點：此模型改進的方法在權重=0.55、=0.41時，計算結果具有C-S方法同樣的精確度;改進后的模型保持了平均溫度平均壓縮法計算簡單的優點;李志平干氣井井底壓力計算模型的缺點：實測井底壓力資料有限，資料的采集較為困難，只能通過有限的資料，利用C-S法求得井底壓力，然后再利用此模型改進、，最終求得精確的井底壓力。

2.未來發展方向

通過對Sukkar和Cownell法、Messer法、Cullender和Smith法、Aziz法、李志平和趙必榮法對比得出：（1）以上方法主要通過查數值積分表或圖版來得到Z，雖然滿足了一定的適用范圍，但滿足不了更高精度的計算要求，所以，需要對Z做更近一步的研究。（2）上述方法在處理參數T時，主要應用了平均溫度或將井筒溫度按井深進行線性處理，隨著天然氣開采向深井、超深井方向發展，這樣處理井筒溫度時，會造成很大的誤差，因此，需要將井筒溫度做更精確的研究。

3.參考文獻

[1] Sukkar Y K，Cornell D.Direct Calculation of Bottom-Hole Pressures in Natural Gas Wells.Trans AI ME.1955.

[2] Cullender M H，Smith R V.Practical solution of gas-flow e-quations for wells and pipelines with large temperature gradients.Trans AIME，1956：281～287.

[3] Aziz K.Calculation of Bottom-Hole Pressure in Gas Wells. Journal of Petroleum Technology.1967.

[4] 趙必榮.平均溫度平均壓縮系數法計算氣井井底壓力的改進[J].西南石油學院

長慶油田分公司第六采氣廠，陜西，西安，710000