渤海氣田氣井井筒積液預(yù)測方法分析

謝雙喜

(中海油能源發(fā)展工程技術(shù)公司鉆采工程研究所，天津 300452)

王亞慧

(中石油大港油田分公司第五采油廠，天津 300280)

王東，蘇作飛

(中海油能源發(fā)展工程技術(shù)公司鉆采工程研究所，天津 300452)

陸地氣井因套管和油管環(huán)空暢通常用井口油壓和井口套壓之差法(油套壓差)[1]進(jìn)行井筒積液判別。目前，海上氣井多為斜井或大斜度井，套管和油管環(huán)空用封隔器封隔，油套環(huán)空不連通[2]，且大多數(shù)生產(chǎn)井生產(chǎn)管柱未安裝井下壓力計，無法用井下壓力數(shù)據(jù)預(yù)測氣井積液，導(dǎo)致陸地用的油套壓差判別井筒積液的方法在海上氣井無法使用。因此，海上氣井的井筒積液問題常采用理論預(yù)測法[3,4]，國內(nèi)外學(xué)者對于井筒積液研究出的理論模型主要有：Turner模型[5]、Coleman模型[6]、Nosseir模型[7]、李閔模型[8]和楊川東模型[9]。但這些模型均未考慮井斜對預(yù)測的臨界攜液氣量結(jié)果的影響，有一定的局限性。不能直接用于渤海氣田大斜度氣井的井筒積液判斷。筆者根據(jù)氣井生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)(井口油壓、產(chǎn)氣量、氣液比等)并結(jié)合目前常用的臨界攜液模型擬合出修正系數(shù)，得出適合于渤海氣田積液氣井修正的Turner模型，該模型可較準(zhǔn)確地預(yù)測氣井井筒積液，為及時采取排液措施提供依據(jù)。

1 模型初選

渤海氣田X平臺的N7井和M1s井最大井斜角分別為63.2°和74.6°，對兩口大斜度井積液前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(圖1、2)，得出氣井積液前后生產(chǎn)特點為：①積液前產(chǎn)氣量比較平穩(wěn)，積液后產(chǎn)氣量下降較快而且波動幅度大；②積液前井口油壓平穩(wěn)，積液后油壓降低且大幅波動；③積液前生產(chǎn)氣液比平穩(wěn)，積液后氣液比先下降隨后大幅度上升且大幅波動。從氣井油壓、產(chǎn)氣量和氣液比動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)僅能定性地判斷其井筒積液，然而此時井筒積液已經(jīng)嚴(yán)重地影響了氣井生產(chǎn)，對生產(chǎn)措施的決策具有滯后性[10]。為了及時準(zhǔn)確預(yù)測氣井積液狀況，需要在上述基礎(chǔ)上結(jié)合優(yōu)化后的氣井臨界攜液公式，對氣井積液時期進(jìn)行準(zhǔn)確定量地預(yù)測。

目前海上氣井常用計算臨界攜液流量模型有Turner模型、Coleman模型、Nosseir模型、李閔模型和楊川東模型。上述5種模型均為液滴模型，后4種為Turner模型的變形。以N7井和M1s井為例，兩口氣井主要參數(shù)為：油管內(nèi)徑76cm，氣水界面張力0.06N/m，水的密度1009kg/m3[12，13]。用上述5種模型計算2口井的臨界攜液氣量，計算結(jié)果見圖3、4。當(dāng)實際產(chǎn)氣量大于氣井臨界攜液氣量時，數(shù)據(jù)點落在基準(zhǔn)線的下方，氣井不積液；當(dāng)實際產(chǎn)氣量小于氣井臨界攜液氣量時，氣井積液，數(shù)據(jù)點落在基準(zhǔn)線上方。

圖3 積液前后N7井產(chǎn)氣量和臨界攜液氣量關(guān)系

圖4 積液前后M1s井產(chǎn)氣量和臨界攜液氣量關(guān)系

從圖3、4可以看出，不同模型計算的臨界攜液氣量的大小不同：Nosseir模型>Turner模型>楊川東模型>Coleman模型>李閔模型。在未積液井的計算結(jié)果中可以明顯看出Nosseir模型計算結(jié)果偏大，數(shù)據(jù)點在基準(zhǔn)線的上方，與實際未積液不符，因此Nosseir模型不適合。在積液井的計算結(jié)果中可以看出李閔模型計算結(jié)果偏小，數(shù)據(jù)點全部落在了基準(zhǔn)線的下方，與實際積液不符，因此李閔模型不適合。

比較不同模型計算的氣井積液前后的預(yù)測數(shù)據(jù)可以看出：Turner模型在預(yù)測未積液井時，大部分預(yù)測數(shù)據(jù)點均落到了基準(zhǔn)線的下方，在預(yù)測積液井時，大部分預(yù)測數(shù)據(jù)點均落到了基準(zhǔn)線的上方。相比其他4種模型，Turner模型更加接近渤海氣田X平臺井筒積液的實際情況。盡管Turner模型計算值與實際比較接近，但是與實際值相差還是較大。為了更進(jìn)一步提高氣井臨界攜液量預(yù)測的準(zhǔn)確度，需對該模型進(jìn)行修正。

2 模型修正系數(shù)擬合

圖5 12口積液初期氣井臨界攜液氣量計算結(jié)果

為了得到更加準(zhǔn)確的臨界攜液氣量計算模型，選取該區(qū)塊80%(12口)氣井積液初期(2個月)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用Turner模型預(yù)算其臨界攜液氣量，與真實值對比，并用最小二乘法理論得出預(yù)測值與真實值的擬合系數(shù)，該系數(shù)即為Turner公式的修正系數(shù)。圖5為12口氣井的積液初期日產(chǎn)氣量和Turner模型預(yù)測的臨界攜液氣量關(guān)系。根據(jù)利用最小二乘法擬合的趨勢線與基準(zhǔn)線得出Turner模型的修正系數(shù)為0.89。

3 渤海氣田井筒積液預(yù)測模型的建立

Turner模型氣井臨界攜液流量公式為：

(1)

將修正系數(shù)代入公式(1)，得到修正Turner模型公式：

(2)

式中：qcr為氣井在壓力p和溫度T下的臨界攜液流量，104m3/d；σ為氣液界面張力，mN/m；ρ1、ρg為液、氣流體在壓力p和溫度T下的密度，kg/m3；A為氣液流體的過流面積，m2；p為氣液流體壓力，MPa；T為氣液流體溫度，℃；Z為在壓力p和溫度T下的氣體的壓縮系數(shù),1。

為了驗證修正Turner模型在渤海氣田X平臺的適用性，選取了S3井、S7井、M4井、N5井4口典型的大斜度積液氣井，氣井的井斜、管柱和主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。用4口井初始積液的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對Turner模型和Turner修正模型進(jìn)行驗證。4口井的Turner模型預(yù)測結(jié)果見圖6，可以看出，大部分預(yù)測點落到了基準(zhǔn)線的上方，尤其S7井和M4井的預(yù)測效果較好，多數(shù)點落在了基準(zhǔn)線的附近；而S3井和N5井?dāng)?shù)據(jù)點距基準(zhǔn)線較遠(yuǎn)，計算結(jié)果偏大，Turner模型的不足表現(xiàn)得比較明顯。修正Turner模型預(yù)測結(jié)果見圖7，可以看出，4口典型井幾乎所有預(yù)測點均落到了基準(zhǔn)線附近，對積液井的預(yù)測效果很好。因此為了準(zhǔn)確及時預(yù)測渤海X平臺氣井井筒積液，選用修正Turner模型。

表1 4口典型的大斜度積液氣井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

圖6 Turner模型積液井計算結(jié)果 圖7 修正Turner模型積液井計算結(jié)果

4 結(jié)論

1)針對渤海氣田X平臺的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，Turner模型具有更好的適應(yīng)性。

2)擬合出的修正系數(shù)為0.89，建立了適用于渤海氣田井筒積液預(yù)測的Turner修正模型。

3)Turner修正模型為渤海氣田X平臺氣井及時準(zhǔn)確的積液預(yù)測提供了一套新方法，該方法為海上相似氣田氣井積液預(yù)測提供借鑒，能有效地指導(dǎo)積液時期的預(yù)測及排采措施的實施。