文23儲氣庫單井注采能力分析

李宗林

（中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南濮陽 457000）

文23儲氣庫承擔(dān)華北地區(qū)天然氣應(yīng)急調(diào)峰、市場保供的重要任務(wù)，工作氣量高、調(diào)峰能力強(qiáng)，運(yùn)行復(fù)雜程度高。氣庫由枯竭的文23氣田改建而成，平面上具有非均質(zhì)性、物性差異大的特點(diǎn)。投產(chǎn)層位是文23氣田的主力生產(chǎn)層位參考?xì)馓锷a(chǎn)歷史，不同構(gòu)造部位的井必然存在注采能力差異大的現(xiàn)象，準(zhǔn)確地分析預(yù)測單井的注采能力，合理地配置注采產(chǎn)量，才能保障氣庫穩(wěn)定高效運(yùn)行、充分發(fā)揮調(diào)峰能力。

1 單井注采能力敏感性因素

單井注采能力受地層滲流和井筒管流兩方面的影響。地層滲流階段，控制因素主要有注采氣指數(shù)、地層壓力、地層溫度，在實(shí)際注采過程中注采氣指數(shù)、地層溫度基本不變，敏感性因素為地層壓力。井筒管流階段，控制因素主要有氣體組分、油管內(nèi)徑、井口油壓、多相管流狀態(tài)、抗沖蝕和攜液能力要求，需要分析的敏感性因素有：油管內(nèi)徑、井口油壓、氣井的抗沖蝕能力、攜液能力。

2 單井注采模型

注采過程中，氣體在儲層與井底間的流動較復(fù)雜，常用的有5種流入動態(tài)模型：達(dá)西流動模型、指數(shù)式法、擬穩(wěn)態(tài)流動模型、瓊斯方程、一點(diǎn)法。其中瓊斯方程具有解析理論依據(jù)，應(yīng)用十分普遍，推薦采用瓊斯方程（式1）。

式中：pr為地層壓力，MPa；

pwf為井底流壓，MPa；

qg為井口氣產(chǎn)量，104m3/d；

A、B為系數(shù)。

對于井筒垂直多相管流，有較多的流動相關(guān)式，采用實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)擬合的方法，優(yōu)選了與現(xiàn)場符合率最高的Hagedorn and Brown 流動相關(guān)式。

采用pipesim 軟件建立單井注采分析模型，按照注采實(shí)際流動過程，設(shè)計(jì)儲層滲流、井筒多相管流、井口水平管流3個(gè)模塊，進(jìn)行產(chǎn)量、壓力等的模擬分析。

3 注采能力敏感性分析

3.1 油管尺寸

高、中產(chǎn)井：在同一地層壓力下，管徑越大，協(xié)調(diào)點(diǎn)產(chǎn)量越大。增大管徑可大幅度提高單井注采能力。如圖1和圖2所示，推薦選用內(nèi)徑76mm 的油管。

低產(chǎn)井：管徑對注采能力影響不敏感。在滿足配產(chǎn)情況下，選用內(nèi)徑62mm 的油管。

圖1 高產(chǎn)井采氣不同管徑流入流出曲線

圖2 高產(chǎn)井注氣不同管徑流入流出曲線

3.2 地層壓力

高產(chǎn)井注采能力受壓力影響最敏感。如圖3和圖4所示，產(chǎn)量變化幅度可達(dá)到（50～100）×104m3/d，低產(chǎn)井不敏感。

圖3 地層壓力對注氣能力的影響

圖4 地層壓力對采氣能力的影響

3.3 抗沖蝕能力分析

氣井沖蝕流量計(jì)算有多種方法，常用的有API 算法、Beggs 算法和軟件計(jì)算方法。對各種算法進(jìn)行比較，采用軟件計(jì)算法。

高、中產(chǎn)井采用Φ88.9mm 油管，采氣時(shí)臨界沖蝕流量為90.3×104m3/d、55×104m3/d；注氣時(shí)臨界沖蝕流量為100.8× 104m3/d、95×104m3/d。低產(chǎn)井采用Φ73mm 油管，采氣時(shí)臨界沖蝕流量為29.3×104m3/d；注氣時(shí)臨界沖蝕流量為62.1× 104m3/d。

3.4 攜液能力分析

目前常用的臨界攜液模型有Turner 模型、Coleman 模型、李閩模型和王毅忠模型?？紤]文23儲氣庫強(qiáng)注強(qiáng)采、注采氣量大的特點(diǎn)，選用Turner 模型，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表3-1 不同井口壓力、油管尺寸下的氣井臨界攜液流量

3.5 單井合理配產(chǎn)

綜合考慮氣井抗沖蝕、攜液要求，根據(jù)敏感性分析結(jié)果，確定高、中、低產(chǎn)井的合理配注（產(chǎn)）范圍，如表2所示。其中對于高產(chǎn)井，在注采初期，即地層壓力最高的采氣階段、地層壓力最低的注氣階段，沖蝕流量對注采配產(chǎn)起到了限制性作用。

表2 不同地層壓力下配注范圍（×104m3/d）

4 結(jié)束語

1）建立的文23儲氣庫單井分析模型，能夠準(zhǔn)確模擬不同地層壓力下單井的注采能力變化情況，為儲氣庫注采運(yùn)行方案調(diào)控提供了依據(jù)。

2）文23儲氣庫不同部位井的產(chǎn)能在不同運(yùn)行階段變化較大，合理調(diào)配單井產(chǎn)量是提高氣庫運(yùn)行效率的保障。

3）沖蝕流量的限制在高產(chǎn)井注采初期的配產(chǎn)中起到?jīng)Q定性作用，是運(yùn)行方案優(yōu)化者需要重點(diǎn)考慮的因素。