低壓邊遠(yuǎn)零散井伴生氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)計(jì)算研究

李 琳

(重慶市能源利用監(jiān)測(cè)中心(重慶市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心)，重慶 400000)

目前國(guó)內(nèi)諸多油田的零散井多為擴(kuò)邊井，主要分布在各級(jí)油區(qū)的邊緣，由于遠(yuǎn)離用戶和集輸管網(wǎng)，主要采用單拉外運(yùn)模式，產(chǎn)出的伴生氣多用來進(jìn)行原油加熱、充氣補(bǔ)壓，而剩余伴生氣則就地放空或直接燃燒[1]。隨著近年來國(guó)家對(duì)能源綜合開發(fā)和環(huán)境保護(hù)的要求不斷深化，許多油田已逐步開展了邊遠(yuǎn)零散井的伴生氣回收利用[2]。但這類零散井通常具有單井產(chǎn)量低、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短、生產(chǎn)不穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此如何充分利用地層能量，科學(xué)預(yù)測(cè)伴生氣產(chǎn)量，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效是為油田增加經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的有效途徑[3]。本文通過對(duì)某油田典型邊遠(yuǎn)零散井構(gòu)建配產(chǎn)模型，開展單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)的計(jì)算分析，為油田判斷低壓零散井的生產(chǎn)變化和穩(wěn)定回收伴生氣提供理論參考。

1 單井配產(chǎn)基礎(chǔ)模型

1.1 選擇解節(jié)點(diǎn)

在日常的單井生產(chǎn)中，當(dāng)物流自礦藏采出直到井口分離器，沿途經(jīng)完井段、油管、地面管線等，如圖1所示。在物流的舉升流動(dòng)過程中，各環(huán)節(jié)都會(huì)有一定的能量消耗，它們之間的關(guān)系為各部分在對(duì)應(yīng)于某一產(chǎn)率下能量消耗與增加的總和[4-5]。

圖1 生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置示意圖

為了解每口井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，選擇圖1中“×”點(diǎn)處作為解節(jié)點(diǎn)。由此，可將單井的生產(chǎn)系統(tǒng)被劃分為流入部分(pr—pwf)和流出部分(pwf—psep)。

1.2 基礎(chǔ)模型及求解

建立單井產(chǎn)能計(jì)算的二項(xiàng)式方程[4]：

(1)

式中:pr——地層壓力，MPa

pwf——井底壓力，MPa

qsc——產(chǎn)氣量，m3/d

假設(shè)單井測(cè)試的穩(wěn)定產(chǎn)氣量分別為qsc1，qsc2，qsc3，其對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定井底流壓分別為pwf1，pwf2，pwf3[5-7]，穩(wěn)定地層壓力分別為pr1，pr2，pr3，求得：

(2)

由于測(cè)試過程中要求連續(xù)性，因此地層壓力變化不會(huì)很大，故可采用平均地層壓力代替pr1，pr2，pr3。由此，可列出方程組：

(3)

對(duì)方程組采用消元法解析為：

(4)

分別用(qsc2-qsc1)，(qsc3-qsc1)，(qsc3-qsc2)除以上式的左右兩邊，可導(dǎo)出求解方程：

(5)

令：

xij=qsci+qscj

(6)

(7)

從而建立形式為yij=a+bxij的直線方程，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量分析。

2 產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)模型

2.1 動(dòng)態(tài)曲線模型

由于邊遠(yuǎn)零散井的氣液比較小，井筒中的流動(dòng)屬于氣液兩相流，流態(tài)屬于多相流中的霧狀流。因此，簡(jiǎn)化視這類多相流的井為假想的單相流，則建立修正產(chǎn)氣量動(dòng)態(tài)曲線模型為：

(8)

式中:T——天然氣的井底溫度

Z——偏差系數(shù)

2.2 定井口(井底)壓力的產(chǎn)氣量變化模型

由于邊遠(yuǎn)零散井壓力較低，當(dāng)井口壓力降低到接近輸送壓力時(shí)，單井生產(chǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)入井口壓力制度生產(chǎn)。定井口壓力制度是定井底壓力制度的變形。由此簡(jiǎn)化近似按照定井底壓力預(yù)測(cè)產(chǎn)量變化，建立相應(yīng)模型[4-8]：

(9)

式中：qgp——?dú)獠禺a(chǎn)氣量，103m3/d

qupr——單位壓降采氣量，103m3/MPa

3 實(shí)例應(yīng)用分析

對(duì)某油田選擇不同條件的8口典型邊遠(yuǎn)零散井進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，各井基本參數(shù)條件如表1所示。

表1 零散生產(chǎn)井基本參數(shù)條件

根據(jù)式(8)，對(duì)井底流壓仍取1 MPa為步長(zhǎng)，將計(jì)算所得數(shù)據(jù)作在同一坐標(biāo)圖上，得到反映各井產(chǎn)能的流入流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)能動(dòng)態(tài)曲線圖

圖中流入流出動(dòng)態(tài)曲線的交點(diǎn)就是該井的協(xié)調(diào)工作點(diǎn)[9]。通過作圖分析可知8口油井的產(chǎn)氣量基本處于協(xié)調(diào)工作點(diǎn)附近，表明當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)正常。

結(jié)合應(yīng)用式(9)計(jì)算得出8口井往后5年的產(chǎn)能關(guān)系和產(chǎn)量預(yù)測(cè)，分別見表2所示。

表2 各井產(chǎn)量隨時(shí)間變化規(guī)律表

4 結(jié) 論

(1)通過確定生產(chǎn)井解節(jié)點(diǎn)，將生產(chǎn)系統(tǒng)被劃分為流入和流出部分，由此建立單井產(chǎn)能計(jì)算二項(xiàng)式方程并解析求解，構(gòu)建出配產(chǎn)過程的線性關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)對(duì)邊遠(yuǎn)零散生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量分析奠定基礎(chǔ)。

(2)考慮邊遠(yuǎn)零散井的氣液比較小，以簡(jiǎn)化多相流井為假想的單相流井，修正建立產(chǎn)氣量動(dòng)態(tài)曲線模型。根據(jù)對(duì)某油田8口典型井的基本生產(chǎn)條件，通過模型計(jì)算和繪制了反映各井產(chǎn)能的流入流出動(dòng)態(tài)曲線，由各井的協(xié)調(diào)工作點(diǎn)表明了當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)正常。

(3)針對(duì)邊遠(yuǎn)零散井壓力較低的特點(diǎn)，修正建立近似定井底壓力預(yù)測(cè)產(chǎn)氣量變化模型，結(jié)合8口典型井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)關(guān)系，計(jì)算得出往后5年的產(chǎn)能關(guān)系和產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)，為油田判斷單井生產(chǎn)變化和穩(wěn)定回收伴生氣提供了參考。