凝析氣井井筒動態(tài)預(yù)測方法研究

（吉林油田采油工藝研究院，吉林 松原 138000）

凝析氣井井筒動態(tài)預(yù)測方法研究

王 寬

（吉林油田采油工藝研究院，吉林 松原 138000）

凝析氣井在生產(chǎn)過程中井筒壓力降低到露點壓力以下，會產(chǎn)生與一般純氣藏完全不同的相態(tài)變化。在相態(tài)變化過程中，氣相和液相隨著組分的變化而產(chǎn)生質(zhì)量的傳遞，使用常規(guī)的井筒動態(tài)方法進行預(yù)測，必然產(chǎn)生較大的誤差。本文通過對凝析氣井井筒動態(tài)預(yù)測分析，完善了新的凝析氣井井筒動態(tài)預(yù)測理論和方法，同時運用凝析氣井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化軟件對凝析氣井的井筒動態(tài)進行預(yù)測，提高了生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法，成功應(yīng)用于現(xiàn)場并取得了較好的效果。

凝析氣井；井筒動態(tài)；氣液兩相；壓力梯度；井筒溫度

凝析氣藏是一類具有較高經(jīng)濟價值的氣藏，它的合理開發(fā)在天然氣生產(chǎn)中將變得越來越重要。吉林油田凝析氣藏具有儲層埋藏深，溫度、壓力高，同時伴隨著層段多、厚度大等特點，給氣井安全開發(fā)工作增加難度。為了使產(chǎn)能得以合理有效的發(fā)揮，需要正確地預(yù)測氣井溫度、壓力分布等井筒動態(tài)，有利于進行氣井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)分析優(yōu)化設(shè)計。

一、凝析氣井井筒動態(tài)預(yù)測方法研究

1 井筒多相流壓力梯度預(yù)測方法

（1）氣液兩相流流型研究

在氣液流動中，兩相間界面的形狀是多種多樣的，它與流量、相流體性質(zhì)和系統(tǒng)的幾何形狀有關(guān)，而流動型態(tài)主要是用來描述這些參數(shù)的分布。一般情況下流動型態(tài)劃分為三種形式：孤立流、間歇流和分散流。影響流型的因素很多，主要有以下幾項：流體的物理性質(zhì)和流量，流道的幾何形狀和內(nèi)壁情況以及流動過程中的質(zhì)量、熱量傳遞等。

（2）氣液兩相流的產(chǎn)能方程

在滿足凝析氣藏在開采過程中溫度保持不變，以及滿足地層中流體發(fā)生相態(tài)變化時，產(chǎn)生凝析氣、液兩相滲流等假設(shè)條件，建立了凝析氣液兩相滲流的產(chǎn)能方程為：

（3）氣井井筒壓力剖面預(yù)測方法研究

1）基本方程及其求解

在氣、氣液兩相管流的壓降計算中，一般是以單相流體一維穩(wěn)定管流壓力梯度基本方程為基礎(chǔ)。壓力梯度方程為：

表1 A井開井初生產(chǎn)情況

解處理為常微分方程的初值問題，其中，F(xiàn)（z，p）為壓力梯度方程的右函數(shù)。由已知起點z0（井口或井底）處的流壓p0構(gòu)成壓力梯度方程的初值條件。

2）單相氣井管流模型

氣體自井底而上運動，遵循質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒，同時還遵循狀態(tài)方程，所以表示壓力、溫度、流速和密度的梯度方程組：

3）Hagedorn-Brown兩相流預(yù)測模型

Hagedorn和Brown基于所假設(shè)的壓力梯度模型，根據(jù)大量的現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)反算持液率，提出了用于各種流型下的兩相垂直上升管流壓降關(guān)系式。此壓降關(guān)系式不需要判別流型，適用于產(chǎn)水氣井流動條件。兩相摩阻系數(shù)fm采用Jain公式計算，其中兩相雷諾數(shù)由下式確定：

Hagedorn和Brown在試驗井中進行兩相流實驗，計算出下列四個無因次量：

2 氣井井筒溫度面預(yù)測方法研究

結(jié)合實際流體的狀態(tài)方程，可得到含四個待求未知量p，T，v，ρ的方程組，方程個數(shù)等于未知量個數(shù)，方程組封閉。再加上定解條件就可計算出井筒流體壓力、溫度、流速及密度沿井深的分布。

將待求的四個未知量p，T，v，ρ記為yi（i=1，2，3，4），方程組總可以化成相應(yīng)的梯度方程的形式，F(xiàn)i為右函數(shù)；

（i=1，2，3，4）

起點位置z0的函數(shù)值yi（z0）記為yi0，取步長為h，節(jié)點z1= z0+ h處的解可用四階龍格－庫塔法表示為：

（i=1，2，3，4）

二、井筒動態(tài)預(yù)測方法研究的應(yīng)用

1 A井生產(chǎn)情況（見表1）

2 對A井流溫、流壓進行預(yù)測

圖1 A井筒流溫、流壓預(yù)測圖

在上面的理論研究基礎(chǔ)上，通過以上生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用凝析氣井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化軟件對A井的流溫、流壓進行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果與實測結(jié)果相符，對比圖如圖1。

三、結(jié)論

根據(jù)理論研究和現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果，本文得出了以下的結(jié)論：

1 凝析氣井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化在油氣田開采過程中具有重要意義，井筒動態(tài)預(yù)測方法研究是生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化的重中之重，為方案規(guī)劃、措施制定等提供了決策依據(jù)。

2 通過凝析氣井筒動態(tài)預(yù)測分析，完善了新的凝析氣井地層動態(tài)預(yù)測理論和方法。運用該方法進行了A井流溫、流壓預(yù)測，預(yù)測結(jié)果和實測結(jié)果相符，提高了凝析氣井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)分析優(yōu)化設(shè)計。

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P631 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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