氣井直井井筒積液分析應用

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，認為液滴理論推導出的公式可以較準確地預測積液的形成，Turner同時指出這些公式對高氣液比井適用[1]。運用 Turner模型對研究區(qū)凝析氣田單井是否積液進行預測時發(fā)現(xiàn)氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)均在對角線的下面[2]。即表明利用 Tumer攜液模型對本研究區(qū)實例井進行分析預測，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

針對于研究區(qū)實際情況，選擇了西南石油大學李閩等人所研究的氣井極限流量計算新模型，運用新模型對研究區(qū)凝析氣田單井進行預測分析，發(fā)現(xiàn)氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)所計算的點，均在對角線的上面半部分，計算結果與實際情況生產(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算模型公式，來對研究區(qū)進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），一般天然氣的相對密度介于0.58～0.68 g/cm3之間，計算時取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)天然氣的相對密度可以確定天然氣的密度[3]。帶入公式并進行簡化，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：

對應最小攜液流量：

研究區(qū)直井氣井最小攜液產(chǎn)量公式：

式中：v—液滴在氣流中的運動速度，m/s；

vg—氣井排液最小流速，m/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—氣液表面張力，N/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尺寸來進行分析。來進一步分析研究區(qū)凝析氣田油管尺寸對氣井的積液影響，運用新的氣井極限流量計算模型作出了不同油管尺寸在不同時期（壓力）下所需最低攜液產(chǎn)量的關系圖（圖 3）[4-5]。并分析得到如下結論：

（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)量與壓力關系

2 最優(yōu)化產(chǎn)量分析

研究區(qū)氣井僅有W1井進行過產(chǎn)能測試，結合IPR曲線分析W1井產(chǎn)能遞減不同時期最優(yōu)化產(chǎn)量。根據(jù)該井管柱結構分析，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，測試時間段最優(yōu)化產(chǎn)量為6×104m3（圖4）。同時需要注意的是IPR曲線反映單井流壓與產(chǎn)量動態(tài)變化過程，具有時效性，即IPR反應單井產(chǎn)能動態(tài)遞減的過程。

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

3 應用實例

選擇目前已有壓力梯度測試資料的直井，分析理論研究與實際情況的一致性。其中5口直井中3口井壓力梯度測試時實際產(chǎn)氣量小于最小攜液產(chǎn)量，壓力梯度測試時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口井實際產(chǎn)氣量大于小攜液產(chǎn)量，壓力梯度反應出為氣相無積液的特征（圖5、表1）。因此該理論公式與實際研究區(qū)單井積液情況較為吻合。

圖5 研究區(qū)直井積液分析

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

針對目前產(chǎn)氣量大于1/2最小攜液產(chǎn)量的井進行短期擴嘴排液，對產(chǎn)氣量小于1/2最小攜液產(chǎn)量井加強動態(tài)監(jiān)測并關注井口產(chǎn)量壓力變化，防止積液嚴重而影響單井產(chǎn)量。

4 結束語

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

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

表2 研究區(qū)20口直井積液分析

［1］李曉平. 淺談判別氣井井底積液的幾種方法[J]. 鉆采工藝，1992，15 (2)：41-44.

［2］李閩，郭平，劉武，等. 氣井連續(xù)攜液模型比較研究[J]. 斷塊油氣田，2002，9(6)：39-41.

［3］Li Min，Sun Lei，Li Shilun，et al.New view on continuous removal Liquids from Gas Wells [J]. SPE 70016，2001: 1-6.

［4］彭朝陽.氣井攜液臨界流量研宄[J].新疆石油地質，2010，31(1)：72-74.

［5］茍三權.氣井井筒積液高度的計算[J].油氣井測試，2006，15(4)：25-26.