兩種準(zhǔn)確預(yù)測(cè)低滲低產(chǎn)氣井積液量的簡(jiǎn)易方法

熊鈺 ，劉斌 ，徐文龍 ，談泊 ，黃雨

（1.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；2.中油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710018）

引言

由于氣井積液會(huì)造成氣井產(chǎn)能大幅下降，因此需及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)井筒積液量，實(shí)施對(duì)應(yīng)有效的排水采氣措施[1-4]，保護(hù)氣井產(chǎn)能。穆林[5]等人利用井筒臨界攜液流速剖面與真實(shí)流速剖面進(jìn)行比較來判斷積液面位置；茍三權(quán)[6]提出了氣井短期生產(chǎn)過程中采用油套壓下降幅度計(jì)算積液高度的方法；張公社等人[7]提出用地層壓力和井筒靜止壓力平衡來求取停噴時(shí)最大積液高度的方法；趙春立、楊志等人[8-9]給出了氣井油套連通與不連通2種情況下利用氣井短期生產(chǎn)過程中油套壓下降幅度來計(jì)算積液高度的方法。前人主要采用氣井短期生產(chǎn)過程中油套壓下降幅度或者關(guān)井油套壓差來計(jì)算積液高度，無法預(yù)測(cè)長(zhǎng)期開井生產(chǎn)狀態(tài)下氣井積液量。 本文提出2種利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)低滲氣藏低產(chǎn)氣井積液量的簡(jiǎn)易新方法，考慮了氣井長(zhǎng)期生產(chǎn)狀態(tài)下地層壓力下降的問題，在不影響氣井正常生產(chǎn)制度的情況下能及時(shí)判斷積液情況，從而采取有效的排水采氣措施保護(hù)氣井產(chǎn)能。

1 油套環(huán)空積液高度

如果氣井以合理產(chǎn)量進(jìn)行穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)氣量與氣藏供氣能力相匹配，當(dāng)井筒不存在積液時(shí)，氣井在相對(duì)短期內(nèi)(數(shù)日乃至 1個(gè)月內(nèi))井底流壓和井口油壓、套壓變化不大，自然下降率很?。◣缀鯙?)，即在相對(duì)短期內(nèi)可以忽略氣藏自然遞減率。于是根據(jù)井筒由無積液狀況到形成積液時(shí)井口油套壓差的變化，即可初步確定環(huán)空積液高度。

井筒液體壓力可表述為:

由上式可知：

則可得到油套環(huán)空內(nèi)液柱高度為：

隨著開采進(jìn)行，地層壓力的下降影響到套壓的下降。引入單位套壓降下的產(chǎn)氣量，認(rèn)為當(dāng)單位套壓降下的產(chǎn)氣量在允許的一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)階段的積液高度是基本不變的，由此可以排除地層壓力下降對(duì)計(jì)算環(huán)空積液的影響。

經(jīng)過若干口井環(huán)空積液高度的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，獲得了二者間的關(guān)系：

2 假定液流的多相流改進(jìn)計(jì)算方法

蘇里格氣田大部分低滲低產(chǎn)氣井存在著井底流入水量小、井筒中有積液且油管中存在氣液兩相流段、井口并無計(jì)量的產(chǎn)水量的情況?，F(xiàn)有的氣液兩相流算法難以正確計(jì)算井筒中的壓力剖面，進(jìn)而無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)井筒積液量。若井筒中存在一定量的積液，這些積液無論處于何種狀態(tài)，其在氣流舉升時(shí)所造成的重力壓降損失都應(yīng)當(dāng)是一致的，即當(dāng)以套壓計(jì)算的井底壓力與井口油壓為限定條件時(shí)，油管中附加壓降被認(rèn)為是積液造成的壓降，利用Hagedorn-Brown兩相流模型[10]假定產(chǎn)液量，擬合井筒壓降得到持液率剖面中的總液量則為積液量。

3 校正單相流簡(jiǎn)易快速計(jì)算方法

前述建立的假定液流的計(jì)算方法相對(duì)較復(fù)雜，運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)，為了現(xiàn)場(chǎng)能夠快速準(zhǔn)確地獲得氣井積液量，提出另一種積液量的快速簡(jiǎn)易計(jì)算方法——校正單相流改進(jìn)計(jì)算方法。如圖1所示系統(tǒng)①與系統(tǒng)②，將紅線框內(nèi)液相與氣相考慮為一個(gè)整的系統(tǒng)，雖然積液的存在狀態(tài)不同，但系統(tǒng)①與系統(tǒng)②對(duì)井底產(chǎn)生的壓力損耗基本相同（等于系統(tǒng)的重力除以油管截面積）。

圖1 校正單相流模型示意圖

雖然由于流態(tài)不同產(chǎn)生的摩阻不同，但其值相差非常小。因此可以將油管中流態(tài)處理為單相流與純液柱的疊加，將套壓計(jì)算出的井底流壓作為限定條件即可計(jì)算出積液量。其迭代計(jì)算步驟如下。

（5）計(jì)算井底流壓：

其中，積液量計(jì)算方法為：

4 實(shí)例計(jì)算

利用蘇里格2口有實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)（表1）的井分析2種計(jì)算方法的準(zhǔn)確性（表2，圖2～5）。

表1 計(jì)算實(shí)例井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表2 各模型計(jì)算結(jié)果分析

實(shí)測(cè)積液量按井筒實(shí)測(cè)壓力剖面求得，即：

圖2 蘇14-6-12井壓力剖面對(duì)比（多相流）

圖3 蘇14-6-52井壓力剖面對(duì)比（多相流）

圖4 蘇14-6-12井壓力剖面對(duì)比（單相流）

圖5 蘇14-6-52井壓力剖面對(duì)比（單相流）

從表2、圖2～圖5可以看出，雖然計(jì)算模型壓力剖面與實(shí)測(cè)壓力剖面不一致，但其計(jì)算出的積液量與實(shí)測(cè)值是相吻合的。這說明無論積液在井筒中以何種形式存在，其占主要作用的重力壓降是一致的。

綜合環(huán)空積液高度計(jì)算模型及油管積液量計(jì)算模型，并編制相應(yīng)的計(jì)算程序，選取2010年8月至2013年8月3年期間有產(chǎn)水計(jì)量的蘇37-15井作積液高度分析，結(jié)果見圖6。該井為老井，設(shè)置環(huán)空積液高度初值為0，即所計(jì)算出的積液高度為增加值。

圖6 蘇37-15井生產(chǎn)曲線及積液高度曲線

（1）2010年12月到2011年1月期間井口生產(chǎn)特征表現(xiàn)為套壓迅速上升，產(chǎn)氣量下降，產(chǎn)水量減少，疑似積液量增多，利用本文提出的方法計(jì)算出這段時(shí)間油管積液高度明顯上升，平均上升速度為6.67m/d，同時(shí)環(huán)空積液高度上升，平均上升速度為1.89m/d，計(jì)算結(jié)果與判斷結(jié)果相吻合。

（2）2011年1月至2013年3月期間井口生產(chǎn)特征表現(xiàn)為套壓上升，產(chǎn)氣量上升，產(chǎn)水量上升。針對(duì)這種井口特征無法判定是積液增多引起的還是積液減少引起的，利用本文提出的方法計(jì)算出這段時(shí)間油管積液高度小幅上升，平均上升速度為 1.16m/d，環(huán)空積液高度平均上升速度為 0.51m/d。由計(jì)算結(jié)果可知，這段時(shí)間由于產(chǎn)出水的增加，使得積液速度放緩，產(chǎn)氣量回升。其余時(shí)間段可進(jìn)行類似分析。

5 結(jié)論

（1）單位套壓降下的產(chǎn)氣量在允許的一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)階段的積液高度基本不變。

（2）無論積液在井筒中存在形式如何，重力壓降都是其主要作用形式。

（3）本文建立的積液預(yù)測(cè)模型能在氣井不關(guān)井的狀態(tài)下，利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線能準(zhǔn)確計(jì)算出油管與油套環(huán)空中積液量，同時(shí)可分析積液變化趨勢(shì)。

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