普光气田气井合理配产方法分析

李 娜,黄炳光,操银香(西南石油大学石油工程学院，四川 成都 610500)

黄德明,付德奎(中原油田普光分公司，四川 达州 635000)

普光气田气井合理配产方法分析

李 娜,黄炳光,操银香(西南石油大学石油工程学院，四川 成都 610500)

黄德明,付德奎(中原油田普光分公司，四川 达州 635000)

应用最优化理论，针对普光气田具体实际情况，根据流体流动的全部或部分流程，在一系列约束条件下建立适合普光气田的“优化动态数学模型”，以“优化动态数学模型”获得的最大产气量作为单井合理产气量。目前普光气田井筒没有积液，但气田存在边、底水，用该方法得到的配产量能达到控水的目的。并且对单井合理产气量进行了参数敏感性分析，研究了单井配产气量、气嘴最大开度与气嘴最大直径之间的关系。结果表明,气嘴直径达到一定值后，单井配产气量将不再增加，而保持稳定；气嘴的大小与气嘴最大开度并不是一个简单的线性变化关系。

普光气田；气井配产；约束条件；配产方法

普光气田位于四川省宣汉县境内，川东断褶带石庙-普光北东[1]向背斜构造带上，是川东北已探明的大型碳酸盐岩构造-岩性气藏,其主要含气层系是上二叠统长兴组及下三叠统飞仙关组。普光气田属于海相特大型、高丰度、高产、低温、常压、高硫化氢气藏，同时还具有边底水、储层空间非均质性强等特点，为了保证气田整体上高效生产，同时降低压力快速下降而导致边底水锥进对生产造成的影响，提高单井的开发效果，必须根据单井的动态储量、气井的实际生产状况进行优化配产，使气田达到开发要求。就目前矿场实际应用来看[2]，确定合理产量的方法也较多，如取气井绝对无阻流量的1/3～1/6作为单井的合理产气量，但该方法没有考虑气藏的非均质性等影响因素。为此，笔者针对普光气田具体实际情况，从优化的角度，在一定约束条件下建立了确定普光气田单井合理产气量的最优控制模型。

1 约束条件

确定合理气井产量是气田高效、科学开发的基础，是实现气田长期高产、稳产的前提条件，单井的合理产气量是指在一定的约束条件下获得的最大产气量，所以确定约束条件就显得极为重要。

1)井底压力计算 由于普光气田目前存在边底水，在干气井井底流压计算[3]的基础上，建立采用如下考虑气井产水时的井底压力计算公式：

(1)

2)积液气井最小流速 根据现场实际要求，一般采用椭圆模型(李闽模型)[4]计算临界携液量。椭圆模型(李闽模型)认为气井携液过程中，运动的液滴在压差作用下呈椭球形，而不是Turner假设的球体，符合现场实际。根据椭球形进行气井携液公式的推导，得出气井携液临界流量公式[5]为：

(2)

式中，p为压力，MPa；Z为气体偏差因子；T为热力学温度，K；A为油管截面积，m2；v为气井排液最小流速，m/s。

4)气井稳产时间 设日产量为qsc，则在稳产年限内的累积产气量为：

Gp=atqsctn

(3)

式中，Gp为累积产气量，108m3；αt为有效生产天数，d；t为稳定生产年限，a(或mon)；n为气藏生产井数。

对于非均匀布井的封闭性气藏，单井的压力可近似表示为：

(4)

式中，Gj(j=1，2，…，n)为单井控制储量，m3；pi为原始条件下的压力,MPa；Zi为原始偏差因子。

2 合理产气量的确定

针对普光气田的实际情况，建立了确定普光气田单井合理产气量的最优控制模型。单井合理产气量的数学模型为(目标函数)：

maxqsc(a1,a2,a3,…,a15,pR,psep)

(5)

由上述的气藏单井合理产气量的数学模型和所给出的一系列约束条件，可以确定普光气田的单井合理产气量。

3 实例计算与分析

1) 计算结果 普光气田P104-1井目的层位：飞仙关组～长兴组；井段：5503.7～5892.6m；气层厚度219.1m，共测井解释273.5m(垂厚232.1m)/52层，气藏温度120℃，油管内径76mm，气液两相界面张力30mN/m，气嘴最大直径为12mm。P104-1井携液临界流量计算结果见表1。由表1可以看出，P104-1井携液临界流量小于产气量，气井未积液，由于普光气田目前产凝析水可以直接用单相流计算井底压力。

图1 气井生产系统各部分压降示意图

计算结果如表2。由表2可以看出P104-1井的配产量为62×104m3/d，高于该井无阻流量百分比确定的配产量。

表1 P104-1井携液临界流量计算结果

表2 P104-1井优化配产计算结果

2)参数敏感性分析(气嘴大小影响) 针对普光气田P104-1井的同一套数据采用不同的气嘴大小进行分析。计算结果如表3所示。单井配产气量、气嘴最大开度与气嘴最大直径曲线如图2所示。

图2 单井配产气量、气嘴最大开度与气嘴最大直径关系图

表3 不同气嘴条件下计算结果

由图2(a)可以看出：①当气嘴最大直径比较小时，曲线随气嘴最大直径的增加而快速上升；②当气嘴最大直径比较大时，曲线呈缓慢上升状态，随着气嘴最大直径的增加，曲线越来越平缓，最终趋于水平状态。表明气嘴最大直径达到一定值后，单井配产气量将不再增加，而保持稳定。建议普光气田气井在配产时，取12mm气嘴比较适宜，最大不超过15mm气嘴，因为在15mm之后增加气嘴并不增加产气量。

由图2(b)可以看出：①当气嘴最大直径比较小时，气嘴最大开度变化不大；②当气嘴最大直径比较大时，气嘴最大开度呈快速下降状态；③随着气嘴最大直径的继续增加，曲线下降越来越平缓，表明气嘴直径的大小与气嘴最大开度之间并不是一个简单的线性变化关系。

4结论

1)无阻流量百分比确定的配产量为48×104m3/d，笔者的配产方法得到的配产量为62×104m3/d，地层压力为52MPa，目前井筒没有积液，但普光气田存在边、底水，用该方法得到的配产量一方面能达到控水的目的，计算出的合理配产量符合普光气田的实际生产状况。

2)单井配产气量随气嘴开度的增加而上升，当气嘴直径达到一定值后，单井配产气量将不再增加，而保持稳定。建议普光气田气井在配产时，取12mm气嘴比较适宜，最大不超过15mm气嘴。

3)气嘴最大开度随气嘴直径的增加却没有发生变化，当气嘴直径达到一定值后，气嘴开度开始下降，最终下降到0%，表明气嘴的大小与气嘴最大开度并不是一个简单的线性变化关系。

[1]杨福涛.普光气藏地质特征研究方法综述[J].油气地质与采收率,2010,17(3):45-47.

[2] 尚万宁.气井优化配产研究[D].成都：西南石油大学,2002.

[3] 郭翼义.天然气井流计算及试井理论分析[M].北京：石油工业出版社，2008.

[4] 黄炳光,刘蜀知,唐海,等.气藏工程与动态分析方法[M].北京:石油工业出版社,2004.

[5] 王怒涛.实用气藏动态分析方法[M].北京:石油工业出版社,2011.

[6] 李仕伦.天然气工程[M].北京:石油工业出版社,2008.

[编辑] 洪云飞

TE377

A

1673-1409(2012)05-N136-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.045

2012-01-25

李娜(1985-)，女，2008年大学毕业，硕士生，现主要从事油气藏工程和试井方面的研究工作。