陳增輝，金大權(quán)，趙永剛，韓兆鵬，劉森

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安　710065；2.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西西安　710021）

蘇里格氣井井筒積液量計(jì)算方法及應(yīng)用

陳增輝1，2，金大權(quán)2，趙永剛1，韓兆鵬2，劉森1

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065；2.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西西安710021）

蘇里格氣田低產(chǎn)積液井?dāng)?shù)量已超過氣田總井?dāng)?shù)的60％，目前積液井主要采用“井筒測試液面法”計(jì)算的井筒積液量均存在較大偏差。針對(duì)上述問題，結(jié)合氣田氣井生產(chǎn)管柱特點(diǎn)和積液井井筒壓力測試數(shù)據(jù)，利用氣井油套連通原理、氣田地層壓力折算方法與實(shí)測井底流壓三者之間的關(guān)系，推導(dǎo)出計(jì)算氣井油管、油套環(huán)空積液量的計(jì)算公式，從而準(zhǔn)確計(jì)算出氣井的井筒積液量。應(yīng)用表明新推導(dǎo)公式和原方法相比具有計(jì)算方法更加科學(xué)合理、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，適用于蘇里格氣田油套連通的直井、定向井的井筒積液量計(jì)算。

蘇里格氣田；井筒積液量；直井定向井；計(jì)算方法；應(yīng)用

蘇里格氣田屬于典型的致密砂巖氣藏，氣井具有產(chǎn)量低、遞減快、穩(wěn)產(chǎn)期短等特征。目前氣田超過60％氣井無連續(xù)攜液能力、井筒易積液，靠排水采氣、間歇開關(guān)等助排措施生產(chǎn)。氣井積液后導(dǎo)致產(chǎn)量迅速下降、生產(chǎn)時(shí)間縮短甚至水淹停產(chǎn)等，因此準(zhǔn)確掌握井筒積液量對(duì)優(yōu)化氣井排水采氣和相關(guān)管理措施有著重要的意義。

為評(píng)價(jià)井筒積液狀況，近年來針對(duì)積液井進(jìn)行了大量生產(chǎn)油管壓力測試（探測井筒液面）。應(yīng)用上述資料計(jì)算井筒積液量時(shí)，目前計(jì)算方法是利用測試解釋油管液柱高度（解釋液面至氣層中部深度之間距離為積液液柱高度）乘以油管內(nèi)橫截面積得到氣井的積液量。由于氣井積液液柱一般以氣液兩相共存，液柱密度小于水密度，其計(jì)算積液量值偏大，此外該計(jì)算方法未考慮油套環(huán)空積液量，也造成計(jì)算液量存在偏差。因此結(jié)合蘇里格氣田目前開發(fā)特點(diǎn)，有必要探索一種較為準(zhǔn)確的井筒積液量計(jì)算方法，滿足氣田低產(chǎn)積液井積液量準(zhǔn)確計(jì)算要求，為氣井排水采氣及生產(chǎn)管理措施優(yōu)化等提供數(shù)據(jù)支撐，指導(dǎo)氣井精細(xì)管理。

1　氣田開發(fā)概況

1.1氣田生產(chǎn)概況

蘇里格氣田主力氣層二疊系盒8、山1段為“低孔、低滲、低豐度”致密砂巖巖性氣藏［1］，氣藏?zé)o明顯氣水界面［2］，生產(chǎn)水氣比約為0.53 m3/104m3，水型為氯化鈣型。氣藏生產(chǎn)天然氣氣質(zhì)組分穩(wěn)定，甲烷含量大于91.2％，相對(duì)密度為0.595 2～0.614 7。

氣田累計(jì)投產(chǎn)直井、定向井6 460余口，其中產(chǎn)量低于臨界攜液產(chǎn)量的井3 977口，占總井?dāng)?shù)的61.6％。針對(duì)低產(chǎn)積液2015年開展井筒壓力測試（探液面）約500井次、排水采氣78 890井次，年增產(chǎn)氣量10.8×108m3。

1.2氣井生產(chǎn)管柱特點(diǎn)

氣田直井、定向井一般采用雙層套管完井（表層套管、氣層套管），壓裂試氣時(shí)在氣層套管中下入油管及配套壓裂工具［3］，壓裂后封隔器自動(dòng)解封，油管與油套環(huán)空通過壓裂滑套或油管引鞋處連通，試氣完成后使用壓裂管柱生產(chǎn)。

氣井生產(chǎn)初期采用油管內(nèi)下入節(jié)流器［4］節(jié)流生產(chǎn)，節(jié)流器座封深度一般在距井口1 900 m處。氣井進(jìn)入無連續(xù)攜液能力階段后撈出井下節(jié)流器，采用定井口壓力方式生產(chǎn)，此階段通過下入壓力計(jì)測試生產(chǎn)油管內(nèi)壓力變化，可掌握氣井井筒積液狀況。

2　氣井積液量計(jì)算依據(jù)與公式推導(dǎo)

蘇里格氣田氣井采用油管生產(chǎn)，氣井積液后，井筒積液量主要分布在井筒下部的生產(chǎn)油管、油套環(huán)空內(nèi)（見圖1），下面分別對(duì)油管、油套環(huán)空的積液量計(jì)算方法進(jìn)行推導(dǎo)。

圖1　氣井井筒結(jié)構(gòu)示意圖

2.1油套環(huán)空積液量計(jì)算公式推導(dǎo)

氣井生產(chǎn)期間油套環(huán)空內(nèi)氣體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，應(yīng)用蘇里格氣田井底壓力簡易計(jì)算方法［5］（公式（1））和氣井套壓、實(shí)測井底流壓等參數(shù)，利用氣井油套連通關(guān)系（見公式（2）（3）），推導(dǎo)出油套環(huán)空積液液柱高度，再由公式（4）即可算出油套環(huán)空積液量。

通過對(duì)公式（2）、（3）、（4）進(jìn)行整合簡化，得到環(huán)空積液量計(jì)算公式（5）：

式中：H、Hg、Hw-氣層中部垂深、靜氣柱高度、液柱高度，m；Pc、Pws、Pwf-套壓、油套環(huán)空井底壓力、實(shí)測井底流壓，MPa；Qc、Dn、dw-油套環(huán)空積液量，m3、套管內(nèi)通徑、油管外通徑，m。

2.2油管積液量計(jì)算公式推導(dǎo)

氣井出現(xiàn)積液后，油管內(nèi)流體呈氣液兩相混合流動(dòng)，由于氣井產(chǎn)量低（小于臨界攜液產(chǎn)量），忽略氣體流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。因此氣田井底壓力簡易計(jì)算方法，將氣井油壓、井深代入公式（1）算出不積液情況下的井底流壓。應(yīng)用實(shí)測井底流壓與公式（1）計(jì)算流壓相減得到因油管積液導(dǎo)致的井底流壓增加值（見圖2），然后通過壓力增加值即可算出油管積液量，即公式（6）。

式中：Qt、H-油管積液量，m3、氣層中深，m；Pt、Pwf-油壓、實(shí)測中深壓力，MPa；dn-油管內(nèi)通徑，m；π-常數(shù)，取3.142。

圖2　S35-15井井筒測試壓力-深度曲線

3　應(yīng)用效果分析

表1　簡易法計(jì)算井筒積液量結(jié)果對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

以51/2″套管、27/8″生產(chǎn)油管井為例，隨機(jī)抽取14口壓力測試井（油套連通），將套管內(nèi)徑（Dn=0.121 36 m）、氣層垂深H、油壓Pt、套壓Pc、實(shí)測壓力Pwf、油管外徑（dw=0.073 02 m）、油管內(nèi)徑（dn=0.062 m）七個(gè)已知參數(shù)帶入公式（5）、公式（6）中，算出油管積液量Qt及環(huán)空積液量Qc，兩者相加即得到氣井井筒積液量，計(jì)算結(jié)果（見表1）。

應(yīng)用表明，帶入公式計(jì)算的七個(gè)參數(shù)中，H、Dn、dw、dn參數(shù)根據(jù)氣井管柱結(jié)構(gòu)查得，只要測試Pt、Pc、Pwf參數(shù)的儀器精度高、錄取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，就可準(zhǔn)確計(jì)算出氣井生產(chǎn)期間的油管、油套環(huán)空積液量。

以公式（5）、公式（6）計(jì)算出氣井井筒積液量為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。原方法計(jì)算井筒積液量平均誤差為51.65％，表明新推導(dǎo)計(jì)算方法科學(xué)合理、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，可為氣井排水采氣等增產(chǎn)措施的調(diào)整優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

4　結(jié)論

根據(jù)蘇里格氣田氣井井筒管柱特點(diǎn)，結(jié)合氣井井筒壓力測試（探液面）數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出適用于氣田直井、定向井的井筒積液量計(jì)算公式。該方法與原方法相比，具有計(jì)算方法科學(xué)、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。但在應(yīng)用過程中，還需注意以下三點(diǎn)事項(xiàng)：（1）在計(jì)算環(huán)空積液量時(shí)，要求氣井油套連通；（2）壓力測試時(shí)壓力計(jì)要盡可能下入氣層中部深度，準(zhǔn)確測取井底流壓；（3）生產(chǎn)油管不存在絲扣密封不嚴(yán)或腐蝕穿孔問題。

［1］張明祿，李進(jìn)步，安文宏，等.蘇里格氣田盒8段氣藏有效砂體成因模式［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（增刊2）：14-17.

［2］竇偉坦，劉新社，王濤，等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田地層水成因及氣水分布規(guī)律［J］.石油學(xué)報(bào)，2010，31（5）：767-768.

［3］楊健，陶建林，陳鄲，等.蘇里格氣田儲(chǔ)層改造工藝分析［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：97-98.

［4］韓丹岫，李相方，侯光東，等.蘇里格氣田井下節(jié)流技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：116-118.

［5］金大權(quán)，張春，王晉，等.蘇里格氣田井底流壓簡易計(jì)算方法及應(yīng)用［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2014，8（2）：41-44.

Calculation method of the volume of wellbore effusion liquid
in gas well of Sulige gasfield and its application

CHEN Zenghui1，2，JIN Daquan2，ZHAO Yonggang1，HAN Zhaopeng2，LIU Sen1
（1.School of Earth Sciences and Engineering，Xi'an Petroleum University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Gas Production Plant 4 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710021，China）

The number of effusion well in Sulige gasfield has been increased to more than 60％.The currently wide-applied"wellbore liquid level testing method"to calculate the volume of wellbore effusion liquid is proved to be erroneous commonly.For the above problem，combining with the characteristics of gas well production tubing and the testing data of wellbore pressure，by using the relationship of connection of oil pipe and casing，the theory of formation pressure conversion and the flowing pressure at the bottom of the well that be measured，we can deduce the formula of calculating the volume of wellbore effusion liquid in the annulus of the oil pipe and casing，then calculate it precisely.Application shows that the new deduced formula is of scientific，reasonable and high calculation accuracy.Compared with the old method，it is more suitable for calculating the volume of wellbore effusion liquidin vertical and the direction wells that has connected pipe and casing in Sulige gasfield.

Sulige gasfield；the volume of wellbore effusion liquid；vertical and the direction wells；calculation method；application

TE373

A

1673-5285（2016）08-0025-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.006

2016-06-01

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：41372118；陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：14JK1576；中國石油科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2011D-5006-0103。

陳增輝，男（1986-），漢族，陜西人，中國石油長慶油田分公司第四采氣廠工程師，西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院在讀工程碩士，主要從事氣田開發(fā)管理工作，郵箱：czh1_cq@petrochina.com.cn。