A氣田氣井井底壓力計(jì)算模型研究進(jìn)展

鄒翔 小春 張雅婕 楊其武

摘要：分析計(jì)算天然氣從井底到地面的氣井井筒過(guò)程中的壓力動(dòng)態(tài)，是進(jìn)行氣井設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析的重要基礎(chǔ)。通過(guò)分析計(jì)算可以了解氣井的生產(chǎn)狀況，以及井中流體的流動(dòng)狀態(tài)及其規(guī)律，繼而可以制定出氣井在不同生產(chǎn)條件下的合理的工作制度。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)分析;工作制度;

通過(guò)對(duì)氣井井底壓力計(jì)算模型研究進(jìn)展的對(duì)比分析，對(duì)應(yīng)用性較強(qiáng)模型的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上初步闡述了模型研究的未來(lái)發(fā)展方向。

1.干氣井井底壓力計(jì)算模型

氣井井底流壓測(cè)試有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，施工難度大，有時(shí)很難對(duì)一些高壓氣井進(jìn)行下壓力計(jì)的操作，有的井則因管柱或水化物等其它原因測(cè)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(jié)省人力、財(cái)力。鑒于以上情況，根據(jù)井口資料計(jì)算井底壓力，可將計(jì)算方法分為以下兩種即：靜止氣柱井底壓力計(jì)算法和流動(dòng)氣柱井底壓力計(jì)算法。

（3）環(huán)形空間流動(dòng)氣柱

干氣井井底壓力計(jì)算模型的適用范圍：氣井關(guān)井時(shí)，油管和環(huán)形空間內(nèi)的氣柱都不流動(dòng)，井口壓力穩(wěn)定后，錄取井口最大關(guān)井壓力，按靜止氣柱公式計(jì)算氣層壓力。氣井生產(chǎn)時(shí)，計(jì)算井底流動(dòng)壓力的方法視生產(chǎn)情況而定。如果油管采氣，套管閘門(mén)關(guān)閉，油管與環(huán)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(jì)算井底流動(dòng)壓力;反之，環(huán)形空間采氣而油管生產(chǎn)閘門(mén)關(guān)閉，油管與環(huán)形空間連通，錄取井口油管壓力后仍按靜止氣柱計(jì)算井底流動(dòng)壓力。只要存在靜止氣柱和油、套管之間沒(méi)有封隔器封隔，就應(yīng)該盡可能用靜止氣柱公式計(jì)算井底壓力。

干氣井井底壓力計(jì)算模型的優(yōu)點(diǎn)：模型的建立主要根據(jù)能量守恒定律，遵循物理規(guī)律，建模機(jī)理科學(xué);同實(shí)測(cè)法相比較，這種方法具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn);能大幅度地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;減輕試井車(chē)輛的使用時(shí)間，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果;對(duì)于環(huán)境惡劣、不易直接測(cè)壓的氣井，用計(jì)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(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析。

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

目前，常用的計(jì)算氣井井底壓力的方法有：平均參數(shù)法[4]、Cullender&Smith方法[1]、Sukkar-Cornell方法[2]、Aziz方法[3]。在我國(guó)石油礦場(chǎng)使用最多的是平均參數(shù)法。該方法非常簡(jiǎn)單，但誤差較大。公認(rèn)的精確方法是Cullender&Smith方法，卻由于此法比平均參數(shù)法復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，因而在我國(guó)礦場(chǎng)較少采用。

鑒于以上其他三種模型所存在的問(wèn)題，李志平和趙必榮提出了用加權(quán)溫度、加權(quán)壓縮系數(shù)計(jì)算氣井井底壓力的方法，并用最優(yōu)化理論對(duì)權(quán)重進(jìn)行了研究，得出了權(quán)重值。通過(guò)大量實(shí)測(cè)井資料的計(jì)算表明，不管是動(dòng)氣柱還是靜氣柱，此方法與Cullender & Smith方法計(jì)算結(jié)果具有同等精度，計(jì)算速度快于Cullender & Smith方法，這無(wú)疑將成倍提高試井解釋速度。

李志平干氣井井底壓力計(jì)算模型的適用范圍：本模型的算法均適合計(jì)算氣井井底壓力的動(dòng)氣柱和靜氣柱的計(jì)算方法;在應(yīng)用此模型時(shí)，需要井底壓力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

李志平干氣井井底壓力計(jì)算模型的優(yōu)點(diǎn)：此模型改進(jìn)的方法在權(quán)重=0.55、=0.41時(shí)，計(jì)算結(jié)果具有C-S方法同樣的精確度;改進(jìn)后的模型保持了平均溫度平均壓縮法計(jì)算簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn);李志平干氣井井底壓力計(jì)算模型的缺點(diǎn)：實(shí)測(cè)井底壓力資料有限，資料的采集較為困難，只能通過(guò)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(jìn)、，最終求得精確的井底壓力。

2.未來(lái)發(fā)展方向

通過(guò)對(duì)Sukkar和Cownell法、Messer法、Cullender和Smith法、Aziz法、李志平和趙必榮法對(duì)比得出：（1）以上方法主要通過(guò)查數(shù)值積分表或圖版來(lái)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(jì)算要求，所以，需要對(duì)Z做更近一步的研究。（2）上述方法在處理參數(shù)T時(shí)，主要應(yīng)用了平均溫度或?qū)⒕矞囟劝淳钸M(jìn)行線性處理，隨著天然氣開(kāi)采向深井、超深井方向發(fā)展，這樣處理井筒溫度時(shí)，會(huì)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(xiàn)

[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(shù)法計(jì)算氣井井底壓力的改進(jìn)[J].西南石油學(xué)院

長(zhǎng)慶油田分公司第六采氣廠，陜西，西安，710000